Desarrollo de una prensa para ensayos de tensión en polímeros

Development of a polymer tensile testing machine

Se presenta el desarrollo de una prensa de tensión para polímeros. La máquina fue diseñada y construida por estudiantes de Ingeniería Mecánica de la Corporación Universitaria Autónoma de Nariño, en Colombia. Para diseñar la máquina se siguió la metodología clásica de diseño mecánico propuesta por Shigley. El diseño se centró en el uso de componentes locales y procesos de mecanizado comunes. Según las evaluaciones preliminares, el prototipo se desempeña satisfactoriamente de acuerdo con sus parámetros de diseño, es decir, una capacidad de carga de 18.261 N y una velocidad máxima de 510 mm/min.Este proyecto demuestra cómo componentes especializados se pueden desarrollar con tecnología asequible en el propósito de satisfacer las necesidades experimentales en los programas educativos de los países en vías de desarrollo.

1. INTRODUCCIÓN

Las propiedades mecánicas permiten describir la respuesta de un material cuando se somete a diferentes condiciones de carga. Las propiedades más comunes, tales como la rigidez, la resistencia y la ductilidad se determinan con ensayos estandarizados de tensión [1].

Un ensayo de tensión consiste en la aplicación de carga unidireccional a una probeta elaborada con el material de interés, la cual tiene una geometría y unas dimensiones específicas con base en la norma apropiada y de acuerdo con el tipo de material y su aplicación [2,3]. La carga se debe aplicar progresivamente, mientras se registra su magnitud por algún método mecánico o electrónico (Figura 1). Asimismo, se necesita registrar el desplazamiento o la deformación de la probeta como resultado de la carga aplicada [3].

Para llevar a cabo estos ensayos se requieren equipos especiales, los cuales se conocen como “prensas universales” o “máquinas de tensión”. Estos aparatos están provistos de cuatro elementos básicos [4]. En primer lugar, un sistema mecánico de accionamiento que debe ser capaz de aplicar la fuerza y la velocidad necesaria que satisfaga las condiciones de la prueba. En segundo lugar, un sistema de adquisición de datos para registrar la carga, el desplazamiento o la deformación del espécimen de prueba [5]. En tercer lugar, una estructura de reacción capaz de soportar las fuerzas impuestas y que sea lo suficientemente rígida para no alterar las condiciones del ensayo [6]. Finalmente, un sistema de fijaciones o mordazas que permitan sujetar el espécimen de ensayo y evitar cualquier deslizamiento relativo mientras se ejecuta la prueba.

Todos estos sistemas se diseñan y calculan con alta precisión para garantizar las condiciones de exactitud y confiabilidad requerida en estas pruebas estandarizadas. Por ejemplo, las normas ASTM E8 [2] y D638 [7] brindan las condiciones mínimas que deben cumplir los equipos para ensayos de tensión de materiales metálicos y poliméricos, respectivamente.