temperaturas de transici\u00f3n (Tg)<\/strong><\/a> y los puntos de fusi\u00f3n determinan la posibilidad de que se produzca Creep. El polietileno, por ejemplo, tiene una Tg baja y, por tanto, es deformable cuando se somete a temperaturas moderadas para formar Creep.<\/p>\n\n\n\nLos pl\u00e1sticos de alto rendimiento, como la polieteretercetona, son m\u00e1s resistentes al calor que otros pl\u00e1sticos. <\/p>\n\n\n\n
Hay opciones para gestionar el aumento de temperatura, como utilizar material a prueba de calor en el dise\u00f1o del producto o aumentar el componente de aislamiento t\u00e9rmico. Los ingenieros tambi\u00e9n se aseguran de que la temperatura del entorno operativo no incita al Creep.<\/p>\n\n\n\n
3. Tipo de material<\/h3>\n\n\n\n Los distintos tipos de pl\u00e1sticos presentan diferencias en su estructura molecular. Los pol\u00edmeros como el polietileno (PE) tienen fuerzas intermoleculares d\u00e9biles y una Tg baja. Estos materiales se deforman m\u00e1s f\u00e1cilmente bajo carga est\u00e1tica a temperaturas moderadas. Tienen mol\u00e9culas lineales largas que pueden desplazarse entre s\u00ed y sufrir una deformaci\u00f3n gradual. <\/p>\n\n\n\n
Por la misma raz\u00f3n, los pl\u00e1sticos t\u00e9cnicos como el policarbonato (PC) tienen mejor resistencia a la fluencia debido a su estructura molecular m\u00e1s ordenada y mejor estabilidad t\u00e9rmica que los pl\u00e1sticos est\u00e1ndar. Mantienen sus caracter\u00edsticas mec\u00e1nicas, pero tambi\u00e9n su estabilidad y solidez a altas presiones durante largos periodos y a temperaturas elevadas. Por ello, estos materiales son adecuados para usos de alta compresi\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n
Teniendo en cuenta las variaciones en los procesos de fluencia que evidencian los distintos tipos de pl\u00e1stico, los ingenieros pueden decidir f\u00e1cilmente cu\u00e1les son los mejores pl\u00e1sticos.<\/p>\n\n\n\nMedici\u00f3n de la fluencia<\/h2>\n\n\n\n Los ingenieros miden la fluencia en curvas de fluencia. Las curvas muestran c\u00f3mo cambia un material con una carga regular. Los t\u00e9cnicos obtienen estas curvas durante los ensayos de fluencia. Un ensayo de fluencia consiste en que un t\u00e9cnico aplica una carga o tensi\u00f3n definida a un material y mide la deformaci\u00f3n a intervalos regulares durante un largo periodo. El tiempo oscila entre horas, d\u00edas y meses. <\/p>\n\n\n\nEl gr\u00e1fico que obtenemos muestra las tres etapas diferentes de la fluencia. En la primera etapa, que llamamos etapa primaria, el material empieza a deformarse r\u00e1pidamente al principio, pero luego la deformaci\u00f3n se estabiliza. La segunda etapa, o etapa secundaria, se caracteriza por un ritmo de deformaci\u00f3n lento y constante. Y en la \u00faltima etapa, la terciaria, la deformaci\u00f3n se acelera mucho y finalmente provoca el fallo del material.<\/p>\n\n\n\n
Estas curvas permiten a los ingenieros e investigadores comprender c\u00f3mo se comportar\u00e1 el material tras un largo servicio. Tambi\u00e9n sirven de gu\u00eda para estimar el rendimiento del material en condiciones de servicio reales y tomar las decisiones correctas sobre su uso en distintas aplicaciones.<\/p>\n\n\n\n
Pasos de un ensayo de fluencia t\u00edpico<\/h2>\n\n\n\n Las pruebas de fluencia implican los siguientes procesos:<\/p>\n\n\n\n
1. Aplicaci\u00f3n de una carga fija<\/h3>\n\n\n\n En la prueba se aplica primero una carga constante sobre una muestra de ensayo del material o una tensi\u00f3n como porcentaje del l\u00edmite el\u00e1stico del material. El t\u00e9cnico aplica la carga con precisi\u00f3n para ejercer una presi\u00f3n similar en toda la muestra. Esta carga representa las condiciones de carga reales que puede experimentar el material, como soportar una carga est\u00e1tica o superar una carga constante.<\/p>\n\n\n\n
2. Control de la tensi\u00f3n a lo largo del tiempo<\/h3>\n\n\n\n Tras aplicar la carga, los t\u00e9cnicos supervisan la capacidad del material para cambiar de forma con frecuencia durante un tiempo determinado. Este control puede durar desde horas hasta d\u00edas o varias semanas. Los t\u00e9cnicos utilizan galgas extensom\u00e9tricas durante la prueba para controlar cambios tan leves como los de la forma del material.<\/p>\n\n\n\n
Mantienen la temperatura constante durante el ensayo, ya que el calor afecta al flujo del Creep en el entorno del ensayo. Esta fase consiste en medir regularmente la deformaci\u00f3n del material a lo largo del tiempo para captar los cambios a lo largo de las tres etapas del Creep.<\/p>\n\n\n\n
3. Creaci\u00f3n de una curva de fluencia<\/h3>\n\n\n\n Los t\u00e9cnicos recogen y presentan los datos como un gr\u00e1fico vertical de tiempo y ejes de deformaci\u00f3n. La curva de fluencia resultante ilustra claramente el comportamiento de fluencia del material bajo tensi\u00f3n constante. Los ingenieros pueden deducir varias propiedades a partir de esta curva, incluida la velocidad de fluencia durante la segunda etapa y el tiempo hasta el fallo en la tercera etapa. Al comprender este comportamiento, los ingenieros e investigadores pueden determinar si el material cumplir\u00e1 las expectativas a largo plazo y se adaptar\u00e1 a determinadas aplicaciones, como la construcci\u00f3n, la industria aeroespacial o la automoci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\nEjemplos reales de fluencia<\/h2>\n\n\n\n El caso m\u00e1s familiar de Creep se identifica en las tuber\u00edas de pl\u00e1stico. Se producen en los pl\u00e1sticos de las tuber\u00edas que transportan agua en ca\u00f1er\u00edas y canales de riego. Estas tuber\u00edas experimentan una presi\u00f3n interna del agua, que es constante, por lo que existe una carga continua sobre el material. Con el tiempo, se ejerce presi\u00f3n sobre las tuber\u00edas, que pueden colgar o cambiar de forma en las zonas donde se alargan sin refuerzo. Las altas temperaturas, por ejemplo, en los sistemas de calefacci\u00f3n, empujan las tuber\u00edas hasta el punto de elongaci\u00f3n o fallo mucho m\u00e1s r\u00e1pido que a temperaturas dom\u00e9sticas medias.<\/p>\n\n\n\nComprender el concepto de fluencia ayuda a los ingenieros a elegir los materiales adecuados, como el polietileno reticulado (PEX).<\/p>\n\n\n\n
La fluencia tambi\u00e9n afecta a las piezas de automoci\u00f3n, sobre todo a las expuestas a altas temperaturas y tensiones. Por ejemplo, los paneles del salpicadero y los embellecedores interiores de ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) presentan un aspecto descolorido y pierden su forma inicial en pocos a\u00f1os. Estos componentes sufren tensiones mec\u00e1nicas y est\u00e1n expuestos al calor de la luz solar, lo que da un aspecto desagradable e interfiere en su funcionamiento. Los dise\u00f1adores de autom\u00f3viles alivian esta situaci\u00f3n utilizando materiales resistentes al calor, refuerzos o formas de modificar las concentraciones de tensi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\nLa fluencia es un factor complicado en los dispositivos m\u00e9dicos, ya que la seguridad y la fiabilidad son fundamentales. Por ejemplo, las pr\u00f3tesis deben emplear materiales polim\u00e9ricos ligeros para su estructura. Estos materiales deben mantener su estructura y rendimiento estables tras a\u00f1os de uso. Las cargas c\u00edclicas provocadas por el peso del paciente y los movimientos pueden hacer que se deformen gradualmente si el material no tiene una alta resistencia a la fluencia. Para gestionar este riesgo, los fabricantes emplean pol\u00edmeros de alto rendimiento, como la polieteretercetona (PEEK), para fabricar los dispositivos. Tambi\u00e9n incorporan materiales compuestos a los dise\u00f1os de los dispositivos para hacerlos m\u00e1s duraderos y funcionales durante m\u00e1s tiempo.<\/p>\n\n\n\nEstrategias de dise\u00f1o para minimizar la fluencia<\/h2>\n\n\n\n Las medidas para reducir la fluencia en los materiales pl\u00e1sticos presentados comienzan con la mejora del material, como se ejemplifica en los pl\u00e1sticos reforzados. A\u00f1adir fibras como vidrio o carbono al pol\u00edmero modifica sus propiedades mec\u00e1nicas. Estos elementos mejoran la capacidad del material para soportar tensiones. Estos refuerzos dificultan el movimiento de las cadenas polim\u00e9ricas, de modo que a la larga pueden deslizarse unas sobre otras. Por ejemplo, el nailon reforzado con fibra de vidrio se utiliza principalmente en la industria del autom\u00f3vil y en algunos productos industriales. Estas piezas tienen altos grados de carga mec\u00e1nica. <\/p>\n\n\n\n
La otra t\u00e9cnica de gesti\u00f3n consiste en reducir la tensi\u00f3n en un punto determinado de un componente mediante un enfoque de reparto de la carga. Los elevadores de tensi\u00f3n -territorios con una alta densidad de una fuerza aplicada- agravan la fluencia en los pl\u00e1sticos. Los ingenieros solucionan este problema evitando las esquinas afiladas y realizando transiciones graduales entre geometr\u00edas. Los ingenieros tambi\u00e9n incorporan caracter\u00edsticas de dise\u00f1o como nervaduras o bridas en las trayectorias de carga para aumentar la superficie cargada. Por ejemplo, en los sistemas de tuber\u00edas de pl\u00e1stico, los ingenieros colocan los soportes de forma que el pandeo entre ellos sea m\u00ednimo. Por \u00faltimo, la elecci\u00f3n de pol\u00edmeros de alto rendimiento es necesaria para reducir el Creep. Los materiales de alta transici\u00f3n v\u00edtrea, como el PEEK, el policarbonato y el PTFE, tienen una excelente resistencia a la deformaci\u00f3n. Estos pol\u00edmeros de nueva generaci\u00f3n suelen aplicarse en condiciones severas, como en aplicaciones aeroespaciales o m\u00e9dicas. Estas aplicaciones no necesitan un compromiso de fiabilidad a largo plazo bajo presi\u00f3n y calor.<\/p>\n\n\n\n
Comportamiento de la fluencia en condiciones variables<\/h2>\n\n\n\n Los pl\u00e1sticos no siempre act\u00faan de la misma manera. La tabla siguiente considera diferentes entornos en t\u00e9rminos de velocidad de fluencia.<\/p>\n\n\n\nMaterial<\/th> Creep en fr\u00edo<\/th> Fluencia en caliente<\/th> Fluencia bajo exposici\u00f3n UV<\/th> Fluencia bajo carga constante<\/th> Fluencia de la humedad<\/th><\/tr> Polietileno (PE)<\/td> Bajo<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td><\/tr> PVC<\/td> Bajo<\/td> moderado<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td> Bajo<\/td><\/tr> Polipropileno (PP)<\/td> Moderado<\/td> Alta<\/td> Bajo<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td><\/tr> Policarbonato (PC)<\/td> Bajo<\/td> Bajo<\/td> Moderado<\/td> Moderado<\/td> Bajo<\/td><\/tr> Nylon (PA)<\/td> Moderado<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td> Alta<\/td> Alta<\/td><\/tr> ABS<\/td> Bajo<\/td> Moderado<\/td> Moderado<\/td> Moderado<\/td> Bajo<\/td><\/tr> PEEK<\/td> Muy bajo<\/td> Muy bajo<\/td> Bajo<\/td> Muy bajo<\/td> Bajo<\/td><\/tr> Poliestireno (PS)<\/td> Moderado<\/td> Alta<\/td> Alta<\/td> Moderado<\/td> Bajo<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\nComparaci\u00f3n del comportamiento a la fluencia de pl\u00e1sticos comunes<\/h3>\n\n\n\n El siguiente gr\u00e1fico muestra los \u00edndices de fluencia de varios pl\u00e1sticos con una tensi\u00f3n constante de 2 MPa a 25\u00b0C. El PTFE tiene el valor m\u00e1s bajo de velocidad de fluencia, lo que demuestra que apenas puede deformarse con el tiempo. El PS posee el valor m\u00e1s alto de velocidad de fluencia, lo que indica su gran tendencia a deformarse con el tiempo. <\/p>\n\n\n\n
La resistencia de otros pl\u00e1sticos como HDPE Y LDPE<\/strong><\/a>, PP, PVC, Nylon y PC var\u00edan en su capacidad de resistencia a la fluencia y entre los pl\u00e1sticos. Tanto el HDPE como el nylon son m\u00e1s resistentes a la fluencia que el LDPE y el PS.<\/p>\n\n\n\nConclusi\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n El conocimiento de las causas de la fluencia, los m\u00e9todos para minimizar su magnitud y sus efectos en las estructuras informan a los ingenieros sobre la elecci\u00f3n de los materiales pl\u00e1sticos. Pueden comprender el uso de los pl\u00e1sticos en las aplicaciones industriales para la fabricaci\u00f3n de componentes basados en pol\u00edmeros. Mediante el refuerzo adecuado de los pl\u00e1sticos, la distribuci\u00f3n apropiada de las cargas y la aplicaci\u00f3n correcta de pol\u00edmeros de alto rendimiento, los ingenieros pueden reducir en gran medida el efecto del Creep en sus productos. <\/p>\n\n\n\n
Aunque sea en aplicaciones de fontaner\u00eda, automoci\u00f3n o incluso m\u00e9dicas, este art\u00edculo demuestra que los ingenieros y dise\u00f1adores pueden desarrollar dise\u00f1os apropiados tomando las decisiones adecuadas. El rendimiento de los componentes pl\u00e1sticos puede aumentar sin apenas comprometer la fluencia, incluso en condiciones de tensi\u00f3n prolongada dependiente del tiempo.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
La fluencia en los materiales pl\u00e1sticos puede causar problemas en los productos. Conozca sus causas, c\u00f3mo medirlo, ejemplos reales y soluciones de dise\u00f1o. Clave para los ingenieros.<\/p>","protected":false},"author":5,"featured_media":31440,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[48],"tags":[54],"class_list":["post-26778","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tips","tag-product-design"],"acf":[],"yoast_head":"\n
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