RESISTENCIA MECÁNICA

COMO OBTENER UNA BUENA RESISTENCIA MECÁNICA

Diferente al trabajo con metales y otros materiales tradicionales, donde las propiedades mecánicas y químicas ya vienen definidas de fábrica, cuando se trabaja con el poliéster reforzado con fibras de vidrio, cada persona diseña el material, le da las propiedades especificas requeridas y es responsable no solo de transformar su forma si no de dar la calidad y duración a las pieza que se fabriquen.

Contrario a lo que la mayoría cree, la resina poco aporta a la resistencia mecánica. Una buena resina ayuda pero, la pieza puede reventar fácilmente si no tiene la cantidad y calidad de fibra necesaria, según el trabajo que va a desempeñar.

¿Cómo saber que fibra usar?, como combinarlas?, cómo lograr las propiedades mecánicas necesarias en nuestra pieza? Algunos concejos prácticos a tener en cuenta para trabajar con las fibras de vidrio, son:

  • La máxima resistencia mecánica se puede obtener si se usan las fibras de vidrio continuas y en el mismo sentido en que actúa la fuerza de trabajo sobre la pieza. Lo anterior nos señala que la fibra tipo roving (hilo), por ser continua, es la fibra que da mayor resistencia mecánica. Desafortunadamente, el roving continuo, solo se utiliza en procesos que involucran máquinas automáticas sofisticadas y costosas. Le sigue en resistencia el woven roving (tela tejida en dos direcciones). Si esta tela se orienta apropiadamente, se obtiene una mayor resistencia mecánica en el material compuesto.

Resistencia mecanica

  • El mat (tela no tejida) y el roving picado, son las fibras de menor resistencia mecánica, ya que las fibras están cortadas y orientadas en todas las direcciones.

  • El contenido de fibra de vidrio es otro aspecto fundamental para obtener alta resistencia mecánica: a mayor contenido de fibra en la pieza, mayor será la resistencia final. El tipo de fibra empleado y el proceso de fabricación, limitan el contenido de fibra. En el proceso manual o por aspersión, con el uso de las fibras tipo mat/roving picado y woven roving, se obtiene un contenido de fibra alrededor del 40% respecto al peso total de la pieza fabricada. Mientras que en procesos especializados, para hacer tanques-tuberías por el proceso de Filament Winding (enrollamiento del roving continuo), se obtienen contenidos de fibra del 70%. En este proceso y en la pultrusión (fabricación de perfiles), se reúnen todas las condiciones para maximizar la resistencia mecánica: fibras continuas, altos porcentajes y fibras orientadas en la dirección apropiada, según la fuerza que va a soportar la pieza.

Resistencia mecanica

  • Con las fibras de vidrio de uso común, mat de 450 gramos por metro cuadrado y woven roving de 800 gramos por metro cuadrado, se obtiene por cada capa impregnada con resina, un espesor aproximado de 1,1 milímetros. Esto obliga, durante la fabricación de la pieza, a conseguir el espesor final deseado y por consiguiente su resistencia mecánica, mediante la aplicación de varias capas sucesivas.

  • Para sacar el máximo provecho del woven roving, siempre coloque esta fibra entre capas de roving picado o mat. Esto, mejora la unión entre capas y evita la des laminación que puede ocurrir cuando la pieza soporta un esfuerzo mecánico alto.

  • Un aspecto por mejorar en el poliéster reforzado con fibras de vidrio, frente a otros materiales, es su falta de rigidez (piezas planas se flexionan con facilidad, lo que no significa que tiene baja resistencia mecánica). Esto se corrige con facilidad introduciendo en el diseño de la pieza formas curvas apropiadas, con el aumento de espesores localizados (venas de refuerzo) o donde no es posible lo anterior, con el empleo de materiales formadores de núcleo también llamados El uso de madera balso, espuma de P.V.C. o de poliuretano, telas no tejidas como el COREMAT; materiales que se emplean colocados entre capas de fibra de vidrio para hacer estructuras tipo sándwich los cuales, además de corregir la baja rigidez, mejoran la resistencia al impacto.

special glass fibre sandwiches Soric resin infusion medium

  • Hallar el espesor final de la pieza (parte estructural del laminado) es otro aspecto fundamental. Para definir este valor, se tiene que tomar en cuenta el diseño, trabajo que hace la pieza, el peso y los costos de la misma. Existen varias formas de establecer el espesor de una pieza: por ensayo y error, por copia de piezas ya fabricadas en poliéster reforzado o por cálculo matemático. Este último método, poco común en nuestro medio, involucra cálculos estructurales de ingeniería, los cuales se basan en determinar con precisión los requerimientos mecánicos que debe soportar la pieza según su trabajo. A nivel industrial, generalmente se combinan los métodos de cálculo matemático y ensayo y error.

  • Con fibras de vidrio de uso común, también llamadas vidrio tipo “E”, bien manejadas, combinadas estratégicamente según un diseño optimo, se puede llegar a tener la resistencia mecánica cercana al acero. Cuando se requiere una mayor resistencia y/o bajo peso, se debe involucrar una o varias capas de fibras de aramida (kevlar) y/o carbono. Una fibra convencional de carbono impregnada con resina, puede ofrecer a la pieza tres veces la resistencia mecánica del acero.

  • Cuando se habla de resistencia mecánica, no se refiere a un solo concepto. Existe resistencia mecánica a tensión o al estiramiento, a compresión o al aplastamiento, a la flexión o al doblado, al impacto o al choche, a las vibraciones o a la fatiga, Por lo general cuando no se especifica, se esta hablando de resistencia mecánica a tensión. Todos estos valores/resistencias son calculados mediante ensayos de laboratorio normalizados o programas de computador que simulan de acuerdo con el trabajo que va a desempeñar la pieza, su comportamiento mecánico.

  • Para nuestros diseños, siempre hay que considerar que el trabajo mecánico de una pieza están asociado varios tipos de resistencias por ejemplo, el casco de un bote, está sometido a tensión, compresión, impacto y fatiga, etc.

  • A veces por la carrera de entregar el trabajo o por desconocimiento, se descuida el trabajo de humectar/consolidar bien la fibra de vidrio. Y es que terminada la pieza todo parece igual, se toca o se le da golpes y esta se siente bien pero no es así. Frecuentemente los trabajos de alta exigencia mecánica sufren la ruptura de su estructura durante un esfuerzo de trabajo alto, por una miserable burbuja de aire que mal ubicada favorece la falla del material.

Hoy por fortuna existen comercialmente una gran variedad de tipos de fibra, tejidos y procesos de aplicación que hacen más fácil lograr las especificaciones requeridas de cualquier pieza. En fibraplus.com estaremos dispuestos a orientar en este interesante tema que es vital para la duración y desempeño de nuestras piezas. Fibraplus.com, “un mundo de posibilidades para un selecto grupo de usuarios”.

 

1 comment on “RESISTENCIA MECÁNICA”

Leave A Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *