Presentación de PowerPoint - Home Principal - Inacal …º, calidad que deja huella VIDEO SOBRE LA REALIZACIÓN DE UN ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA MEJORA

Perú, calidad que deja huella

MEJORA DE UNA MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS PARA LA

DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA EN ELASTÓMEROS

Ing. Lizardo Laguna LujanLaboratorio Físico. CITEccal – ITPLima, 20 de mayo de 2016


01. CITEccalMEJORA DE UNA MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA EN ELASTÓMEROS

Centro de Innovación Productiva y Transferencia Tecnológica del Cuero, Calzado e Industrias Conexas.

Qué es un CITE?Institución que transfiere tecnología y promueve la innovación en lasempresas. Es el socio tecnológico de las empresas para promoverinnovaciones que permitirán añadir mayor valor agregado y asegurar elcumplimiento de las normas técnicas, las buenas prácticas, yestándares de calidad que permitan, aprovechar las oportunidades delos acuerdos comerciales.Los Cites públicos pertenecen al Instituto tecnológico de la producción , adscrito al Ministerio de la Producción


01. CITEccal

MEJORA DE UNA MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA EN ELASTÓMEROS

Nuestra función es la de promover la innovación en la cadena del cueroy calzado, brindar servicios especializados de investigación enlaboratorios, realizar ensayos de control de calidad y certificación, asícomo capacitar formadores y consultores para difusión deconocimientos.

ServiciosLaboratorioCapacitaciónCertificaciónTaller de diseñoCentro de documentaciónCurtiembre


Laboratorio. MEJORA DE UNA MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA EN ELASTÓMEROS

Determinación de

espesor - cuero Determinación de pH-

cuero

Permeabilidad en cuero Resistencia a la flexión - pisos

Determinación de

compresión- punteras

Resistencia a la flexión - cuero

Ensayos de control de calidad en materiales cuero, calzado e industrias conexas


02. Proyecto de mejora propuesto


Objetivo : Implementación del ensayo de elongación a la rotura según la Norma Técnica Peruana NTP ISO 37:2015

Justificación

- Demanda de nuestros clientes.

- Requisito en normas técnicas de calzado

Norma técnica

Densidad del piso

de caucho

Resistencia a

latracción (TS)

Alargamiento a la rotura

(Eb)

Calzado de Caballero ≥ 0,9g/cm

3 ≥ 8 Mpa ≥ 300%

NTP 241.021: 2015 < 0,9g/cm

3 ≥ 5 Mpa ≥ 300%

Calzado de seguridad Capellada

polimérico 1,3 a 4,6 Mpa ≥250% NTP ISO 20344 : 2008

/ ISO 4643 : 1992


03. Problemática


- Adquisición de nuevos equipos vsactualización

El Laboratorio del CITEccal cuenta conuna máquina universal para realizar elensayo de determinación de laresistencia a la tracción , la cualregistra la fuerza en papelmilimetrado; y no cuenta con lacapacidad de conectarse a unextensómetro para realizar el ensayode elongación a la rotura (Eb).


04. Propuesta de solución


- Es una alternativa para los laboratorios querequieren aumentar sus capacidades y nocuenten aun con recursos suficientes

La mejora de la maquina universal de ensayosactual , a través de un sistema de adquisiciónde datos, que registra las señales de fuerza yelongación, y permite el desarrollo deprogramas para el procesamiento de los datosy la presentación de la información.

- Se utilizó tecnología de arquitectura abiertaque permite realizar otras mejoras, así como laadaptación a futuros cambios, aprovechandolos recursos existentes



- Probeta en forma de halterio.Definidas por la norma NTP ISO 37:2015 para ensayosde tracción y elongación. Para el desarrollo de estetrabajo se eligió la probeta tipo 1A la cual presentauna longitud (Le) = 20,0 mm ± 0,5 mm.

05. Algunos conceptos previos



Esfuerzo de tracción (S):Esfuerzo aplicado para deformar la probeta. Secalcula como la fuerza aplicada (F) por unidad desuperficie de la sección transversal original de lasección estrecha de la probeta. Se expresa enMegapascales ( 1 Pascal = N/m2)


Resistencia a la tracción (TS):Esfuerzo de tracción máximo registrado durante elalargamiento de la probeta hasta el punto de la rotura.

tw

FS

.

Donde : F = Fuerza aplicada w : Ancho de la probetat: Espesor de la probeta

Mordazafija

Mordaza móvil



- Resistencia a la tracción en el punto de rotura (TSb): Esfuerzo de tracción registrado en el momento de la rotura.




- Longitud de ensayo de una probeta (Le): Es ladistancia inicial entre los puntos de referencia de lasección estrecha de una probeta.

- Alargamiento a la rotura (Eb): Deformación entracción que se produce respecto a la longitud deensayo (Le) en el punto de rotura (Lb), se expresa enporcentaje.


e

ebb

L

LLE

)(.100


Principio del método de ensayo

Las probetas normalizadas con forma de halterio se estiran en

una máquina universal de ensayos , la cual registra el esfuerzo de

tracción (S) y la elongación (E.) , con una velocidad de

desplazamiento constante de (500 mm/min).

Referencia: Norma técnica peruana NTP ISO 37:2015

Caucho, Vulcanizado o termoplástico. Determinación de las propiedades

de esfuerzo - deformación en tracción.


Las lecturas de fuerza y del alargamiento se capturan durante la

deformación ininterrumpida de la probeta hasta que se rompe.

La norma de ensayo especifica, para la medida del esfuerzo de

tracción una maquina de ensayo con error máximo del

2%,conforme a la norma ISO 7500-1:2015; y para la medida de la

elongación a la rotura (Eb), establece el uso de un extensómetro

clase D con error máximo del 2%, conforme a la norma ISO 5893.

Los métodos para la medida del espesor y del ancho de la sección

estrecha en la probeta están descritos en la norma NTP ISO 37 :

2015


Características principales de los elementos del sistema propuesto

Maquina universal de ensayo


Algunos elementos principales:a) Celda de cargab) Circuito transductorc) Circuito de controld) Circuitos de potenciae) Sistema electro mecánico

a

b

c

d

e



Maquina universal de ensayo


Elementos del sistema:a) Celda de cargab) Circuito transductorc) Circuito de controld) Circuitos de potenciae) Sistema electro mecánico



Extensómetro mecánico


Elementos del sistema:a) Cuerpo del extensómetrob) Elementos móviles ( clips)c) Cablesd) Potenciómetros e) Fuente de alimentación

a bd c



Sistema de adquisición de datos


Elementos del sistema:a) Computador personalb) Tarjeta de DAQc) Modulo de conexión.d) Fuente de alimentación auxiliar

PC

DAQ

a

b

c d


Integración del sistema.Conexión del sistema DAQ con la maquina universal de ensayos y el extensómetro



Desarrollo de software.Software de adquisición de señal de la celda de carga ( Fuerza ) y del extensómetro ( Elongación)



VIDEO SOBRE LA REALIZACIÓN DE UN ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ELONGACIÓN A LA ROTURA



Ajuste del sistema de medida de la fuerza


F = m.g

F = m.g. 𝟏 −𝝆𝒂𝒊𝒓

𝝆𝒎


Ajuste del extensómetro


Desplazamientos de clips vs tensión

Clip superior Clip inferior

Distancia

D1

(mm)

Tensión

T1

(V)

Distancia

D2

(mm)

Tensión

T2

(V)

D1-D2 T1-T2

20,56 0,3202 0 0,0006 20,56 0,3208

60 0,9179 21,38 0,3250 38,62 0,5929

100 1,5524 45,02 0,6922 54,98 0,8602

130 2,0210 60,96 0,9458 69,04 1,0752

160 2,4939 78,83 1,2281 81,17 1,2658

190 2,9639 99,11 1,5444 90,89 1,4196

330 5,1507 177,88 2,7733 152,12 2,3774


Resultados


Evaluación de los errores máximos permitidos para la medidade fuerza según la ISO 7500-1:2015.

Errores máximos encontrados en la verificación

Escala Exactitud Repetibilidad CeroResolución

relativa

50 N 0,34 0,63 0,19 1,02

100 N 0,05 0,15 0,13 0,51

200 N 0,17 0,24 0,19 1,02

500 N 1,36 0,16 0,14 0,51

1000 N 0,18 0,29 0,03 0,26


Resultados


Comparación entre la curva de ajuste del extensómetroobtenida del fabricante con la obtenida con el trazador dealturas.

IC 95%

Ecuación del fabricante : Pendiente: 0,016 V/mm e Intersección: 0,003 V Coeficientes

Error

típico Inferior 95,0% Superior 95,0%

Pendiente estimada (V/mm) 0,01566 0,00004 0,01556 0,01576

Intersección estimada (mm) -0,00481 0,00321 -0,01306 0,00344


Resultados


Evaluación de la precisión del sistema

Valor promedioMaterial : Caucho naturalProbeta: Tipo 1ª / 20mm Repetibilidad relativa (%)

Año 2001 687 4,35%

Año 2002 665 3,45%

Datos sobre la precisión del método de ensayoAnexo B, NTP ISO 37 : 2011

Probeta 1 2 3 4 5

Eb (%) 650,00 663,85 663,20 629,95 629,95

n-1 4 Alfa 0,05

Sr2 284 z 1,645

Sr 16,85 n 5

RSD Exp 2,603IC 95%

L Sup. 4,12%

CV 2,60% L Inf 1,09%

Datos obtenidos en el laboratorio ( sin material de referencia certificado)



𝐸𝑏 = 100.(𝛽0 + 𝛽1. 𝛥𝑉) + 𝛿𝐴

𝐿0+ 𝛿𝑟𝑒𝑝 +𝛿𝑟𝑒𝑠

Aporte

Incerti-

dumbre

estándar

Xi

Aporte de

incerti-

dumbre

Ci x Xi

Porcen-

taje del

aporte a la

incerti-

dumbre

Grados de

libertad

Incertidumbre del intercepto (b0)

0,6065 mm 9,1946 12,52% 5

Incertidumbre de la pendiente (b1)

0,4707 mm 7,0761 9,64% 5

Incertidumbre de la medida de

tensión (ΔV) 0,00184 V 0,3442 0,47% Infinitos

Incertidumbre por falta de

alineación (δA) -0,0030 mm 0,0002 0,00% Infinitos

Incertidumbre por resolución

(δrep) 0,0029 mm 0,0002 0,00% Infinitos

Incertidumbre por repetibilidad

(δrep) (%) 7,54 56,8004 77,37% 5

incertidumbre estándar total 8,57

grados de

libertad 8,0185

incertidumbre expandida 19,76

Valor de t

(95%) 2,3060

Presupuesto de cálculo de incertidumbre de la elongación a la rotura para una elongación promedio de 647,39%.

Modelo matemático



El sistema ensamblado presenta condiciones favorables para laimplementación del método de ensayo de elongación a larotura.Se requiere una evaluación con materiales de referenciacertificados que permitan evaluar tanto la precisión como laveracidad del método y posteriormente participar en ensayosinterlaboratorio.Es necesario realizar otras pruebas al sistema a fin de poderdeterminar un grado de confiabilidad y robustez y establecer elmejor período de ajuste y de calibración.

Conclusiones y recomendaciones



[email protected]@itp.gob.pe

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