ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN LABORATORIO DE MATERIALES DE INGENIERÍA
PARALELO: 103
ESTUDIANTE: JULIA DESIRÉE HERRERA HERRERA LOSSA
PROFESOR: ING. JOSÉ MANUEL PILATAXI SISLEMA
I TÉRMINO 2015-2016
TABLA DE CONTENIDO 1.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA .................................................................................................... 3
2.
RESUMEN .............................................................................................................................. 3
3.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................ 3 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3 ¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS? ................................................................................................ 3 TIPOS DE POLÍMEROS ........................................................................................................... 3 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS ......................................................................... 4 MÁQUINA DE ENSAYOS UNIVERSALES PARA POLÍMEROS ................................................. 4 DURÓMETRO SHORE D ......................................................................................................... 4
4.
ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................... 5
5.
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 7
6.
RECOMENDACIONES ............................................................................................................ 7
7.
REFERENCIAS ........................................................................................................................ 8
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Martes, 1 de septiembre del 2015
Integrantes: Julia Herrera, Adriana Valencia, Nixon Alvia.
Práctica No. 5 Nombre de la Práctica: Polímeros
Se conocieron las características y propiedades más importantes que presentan los polímeros al usarlos en la ingeniería, relacionar los tipos de plásticos que existen con su estructura y realizar diferentes pruebas para observar su comportamiento usando diferentes muestras de polímeros. Se realizó una introducción sobre los polímeros estableciendo que son la repetición de una misma unidad generalmente hidrocarburos compuestos por carbono, hidrógeno, oxígeno y silicio. Se realizaron pruebas de medición de dureza shore D de 3 diferentes probetas de polímeros obteniendo un promedio para cada una de estas, bajo normas de ASTM D638-1. Luego se realizó la prueba de deformación usando la máquina universal de ensayos en donde se aplicó una carga constante de 2KN a las probetas con una velocidad de deformación de 5mm/ obteniendo las gráficas de esfuerzo vs deformación de cada polímero, y como resultados los polímeros: traslúcido o cristalino, medio opaco, y muy opaco.
La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
a) Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc. b) Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc. c) Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon.
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La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hul e de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.
Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van de Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante superior a Tf.
En ingeniería se denomina máquina universal a una máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos materiales. Así por ejemplo, se ha utilizado en la medición de las propiedades de tensión de los polí meros.
El durómetro mecánico es un modelo estándar para medir la dureza de la goma dura (Shore D). El durómetro mecánico está compuesto por un dispositivo de medición con cabezal de medición y un reloj antideslumbrante de 360° con una precisión de lectura de 0,5 unidades de dureza.
El procedimiento se inicia midiendo la dureza de las probetas designadas que cumplen la norma ASTM D638-1 en la máquina de dureza Shore, se procedió a analizar a la probetas usando el método de shore, en donde existen dos tipos más empleados que son shore A y shore D, para esta se utilizó shore D que es mucho más eficiente para polímeros más duros. Se tomaron valores que fueron otorgados por la máquina al aplicar la carga. Luego se realizó el ensayo de tracción en una Máquina Universal, en donde se sometió la probeta a una carga mono axial de 2kN aplicada con una velocidad de 50 mm/min, hasta que ocurra la falla obteniendo las gráficas de esfuerzo vs deformación para un posterior análisis del comportamiento.
Materiales y Equipos:
Máquina de ensayo universal para plásticos.
Máquina de inyección
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Transmisión de vapor de agua
Troqueladora
Dureza shore (Shore A, shore D)
Materiales:
Polietileno de alta densidad
Polipropileno
Cortador de agujeros
Muestreador (molde para cortar films)
Grasa de alto vacío
RAY - RAN
RR/ HCP EA-024 Cuadro 2.3 Equipo
Ensayo de Dureza. Durómetro Shore D
Cristalino
Opaco
Blanco
1ra medición
77,2
78,9
67,1
2da medición
78,3
80,1
67,1
3ra medición
78,1
79,3
67,6
Promedio:
77,87
79,43
67,27
Cuadro 3.1 Ensayo de dureza, durómetro shore D.
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Fig. 3.1.1 Esfuerzo Vs Deformación material cristalino.
Fig. 3.1.2 Esfuerzo Vs Deformación material opaco.
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Fig. 3.1.3 Esfuerzo Vs Deformación material blanco.
En la figura 3.1.1 el material cristalino llega al punto de ruptura en un aproximado de 245% de deformación, así como también posee el menor esfuerzo a la tensión, alto esfuerzo a la ruptura y dureza elevada. En la figura 3.1.2 el material opaco se deforma de manera muy rápida aproximadamente hasta un 800% con un bajo punto de ruptura y disminución del esfuerzo. En la figura 3.1.3 el material blanco se deforma hasta un aproximado de 360% con una disminución del punto de ruptura debido a la elongación que sufrió.
5. CONCLUSIONES
Durante esta práctica se puede concluir que los materiales poliméricos son capaces de soportar grandes esfuerzos en su estructura y aun así no romperse sino hasta haberse deformado un gran porcentaje de su longitud inicial por tal razón se los considera como materiales con buenas propiedades mecánicas. Se concluyó que si la velocidad de deformación de la prueba era alta el polímero probablemente fallara durante el ensayo debido a que si este es deformado rápidamente las moléculas de la estructura no son capaces de reacomodarse cuando se les aplica una carga constante y por tal razón se rompen más rápido, en cambio sí se trabaja a una velocidad lenta estas son capaces de acomodarse a su estructura inicial y soportar mayores esfuerzos y deformaciones.
6. RECOMENDACIONES
No forzar el pase de la muestra en el tamizado, ya que la malla puede romperse.
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Triturar por pedazos pequeños la muestra en el mortero, puesto que al triturar por pedazos grandes se necesitaría de una mayor fuerza de impacto y no todo mortero, pese a que es de material cerámico, no nos garantiza que sea altamente resistente. Procurar que los difractogramas y gráficas de TGA sean de muestras bajo las mismas condiciones ambientales en las que se trabajó en el laboratorio.
7. REFERENCIAS
Materials science and engineering: an introduction, William D. Callister, Jr., David G. Rethwisch, 8th ed. www.scopus.com Comportamiento de tejas de diferente color (rojo y paja) frente al biodeterioro. M. F. GAZULLA(1), E. SÁNCHEZ(1), J. M. GONZÁLEZ(2), M. ORDUÑA. Vol 53.
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