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INTRODUCCIÓN ELASTICIDAD La Elasticidad es una propiedad física donde un material recupera su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Pues, realmente no existen cuerpos totalmente rígidos perfectos, porque todo material en mayor o menor grado se deforma cuando se somete a cualquier agente deformador. A esta tendencia se llama ELASTICIDAD y se debe a las fuerzas internas entra átomos y moléculas. Por ejemplo: Si un solidó se deforma, sus moléculas se reagrupan, pero al desaparecer la causa deformadora, las fuerzas repulsivas y atractivas, entre estas moléculas, efectúan un trabajo que permiten al cuerpo recobrar su forma original, pero no siempre va a suceder esto, pues si la deformación producida rebasa lo que se conoce como limite elástico, el cuerpo quedara con deformaciones permanentes o inclusive puede fallar o romperse. El límite elástico es en consecuencia, el límite hasta el cual un cuerpo deformado recupera su forma original cuando ha dejado de actuar el agente deformador. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. Medidas de resistencia elástica: a. Limite de proporcionalidad: es el límite hasta el cual existe una relación proporcional entre los esfuerzos y las deformaciones unitarias, en este límite se cumple la ley de hooke. b. Límite Elástico: es el máximo valor de esfuerzos hasta donde el material al ser descargado recobra su forma original. c. Resistencia máxima: es el valor de esfuerzo máximo que puede resistir un material. d. Resistencia a la rotura: es el esfuerzo para lo cual el material falla o se rompe.

Debe quedar claro que la elasticidad no reside en la facilidad con que un cuerpo es deformado, sino en la capacidad de este para recuperarse cuando cesa la acción del agente deformador.

OBJETIVOS  Determinar experimentalmente la elasticidad de los materiales cuando se someten a esfuerzos de tracción y compresión.  Determinar si se cumple la ley de hooke en los materiales ensayados.  Observar las deformaciones que se producen en estos materiales.  Observar y reconocer cuando un material es elástico o es plástico al momento de retirar la carga que fue aplicada.  Conocer el por qué es importante realizar el ensayo de los materiales de construcción hoy en la actualidad.

MATERIALES 1. Resorte de acero helicoidal 2. Cinta de caucho

EQUIPO A UTILIZARSE 1. Máquina para medir deformaciones A = + 1 mm 2. Masas calibradas 3. Porta masas 4. Cronómetro A = + 1 seg. 5. Cámara Fotográfica

PROCEDIMIENTO RESORTE DE ACERO: 1. Escuchar el procedimiento que se deberá seguir para realizar la práctica. 2. Colocar el resorte de acero en la máquina de deformaciones y encerar en un punto arbitrario. 3. Añadir cargas y tomar lecturas de deformación después de 5 segundos de haber colocado cada carga. 4. Realizar el proceso de descarga y tomar lecturas de deformación después de 5 segundos de haber quitado cada carga. 5. Tabular los datos y realizar la gráfica respectiva. CINTA DE CAUCHO: 1. Escuchar el procedimiento que se deberá seguir para realizar la práctica. 2. Colocar la cinta de caucho en la máquina de deformaciones y encerar en un punto arbitrario. 3. Añadir cargas y tomar lecturas de deformación después de 2 minutos de haber colocado cada carga. 4. Realizar el proceso de descarga y tomar lecturas de deformación después de 2 minutos de haber quitado cada carga. 5. Tabular los datos y realizar la gráfica respectiva.

TABLA Nº 1 MATERIAL: RESORTE DE ACERO

Nº

0 1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 0

ESTADO

CARGA

DESCARGA

CARGAS

(gr) 0,00 92,6 182,9 250,4 319,4 412,7 412,7 319,4 250,4 182,9 92,6 0,00

(Kg) 0,0000 0,0926 0,1829 0,2504 0,3194 0,4127 0,4127 0,3194 0,2504 0,1829 0,0926 0,0000

DEFORMACIONES

(N) 0,000 0,926 1,829 2,504 3,194 4,127 4,127 3,194 2,504 1,829 0,926 0,000

Δ (mm) 0 6 13 19 26 34 34 26 19 13 6 0

TABLA Nº 2 MATERIAL: CINTA DE CAUCHO

Nº

0 1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 0

ESTADO

CARGA

DESCARGA

CARGAS

(gr) 0,0 151,1 301,4 451,7 651,1 816,7 816,7 651,1 451,7 301,4 151,1 0,0

(Kg) 0,0000 0,1511 0,3014 0,4517 0,6511 0,8167 0,8167 0,6511 0,4517 0,3014 0,1511 0,0000

DEFORMACIONES

(N) 0,000 1,511 3,014 4,517 6,511 8,167 8,167 6,511 4,517 3,014 1,511 0,000

Δ (mm) 0 5 14 24 42 58 58 44 36 25 12 4

DIAGRAMA Nº 1 MATERIAL: RESORTE DE ACERO

DIAGRAMA CARGA -DEFORMACION ESCALAS: VERTICAL: 1cm = 1 N HORIZONTAL: 1cm = 3,125 mm

DIAGRAMA Nº 2 MATERIAL: CINTA DE CAUCHO

DIAGRAMA CARGA -DEFORMACION ESCALAS: VERTICAL: 1cm = 1 N HORIZONTAL: 1cm = 3,23 mm

FOTOGRAFÍAS DE LA PRÁCTICA 1. Máquina para medir deformaciones:

2. Porta masas y masas calibradas:

3. Resorte de acero:

3. Cinta de caucho:

CONCLUSIONES 1. En el diagrama Nº 1, puede verse que las cargas aplicadas no sobrepasaron por lo menos el límite de proporcionalidad; es decir, el resorte cumplió perfectamente con la ley de Hooke, por lo tanto no sufrió deformaciones permanentes y se mantuvo dentro de la zona elástica. 2. El caucho tambien es un material elastico, pero este material no recupera su forma original con facilidad y rapidez como el resorte. 3. Aprendí que el caucho es un material útil para la ingeniería civil, ya que absorbe energía en forma elastoplástica. 4. El caucho no regreso a su posición inicial quedando permanentemente deformado, en nuestro caso 4mm. 5. En el diagrama Nº 2, puede verse un área entre las curvas del proceso de carga y descarga; esta área representa la energía utilizada por el caucho para quedar permanentemente deformado; este fenómeno se denomina histéresis. 6. Por los gráficos, se puede observar que el caucho perdió mayor energía elástica que el resorte.

RECOMENDACIONES 1. Tener mucho cuidado al momento de ensayar los materiales, ya que algunos de estos materiales reaccionan de una forma no esperada y podría lastimar a los operadores. 2. Para medir las deformaciones del caucho se debe esperar por lo menos 2 minutos, ya que es un material que tarda en deformarse.

3. Tener cuidado de no aplicar una carga muy alta porque podria romperse el material. 4. Observar la deformacion con exactitud para tener una tabla de valores con el minimo error posible.

BIBLIOGRAFÍA  Prácticas de Laboratorio sobre Resistencias de Materiales de AFANASIEV, A.M; MARIEN, V.A  TROXELL, DAVIS, WISKOCIL; Ensayo e inspección de los materiales de Ingeniería  http://. es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad%C3%B3n

APÉNDICE 1: MONOGRAFIA DEL CAUCHO EL CAUCHO Caucho o Hule, sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados. TIPOS Y MATERIAS PRIMAS Existen diferentes tipos de cauchos, y estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: el caucho natural y el caucho sintético. La principal diferencia entre ambos radica en el origen de las materias primas. A continuación se explica cada uno de ellos: Caucho Natural: Este se obtiene a partir de un fluido lácteo llamado látex hallado en muchas especies vegetales típicas de regiones tropicales. Caucho sintético: Este se obtiene a partir del procesamiento de hidrocarburos. En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castilloa elastica, originario de México (de ahí el nombre de hule), muy utilizado desde la época prehispánica para la fabricación de pelotas, que se utilizaban en el juego de pelota, deporte religioso y simbólico que practicaban los antiguos mayas. Indonesia, Malasia, Tailandia, China e India producen actualmente alrededor del 90% del caucho natural. El caucho en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla de resinas que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre estos cauchos se encuentran el guayule, la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos árboles tropicales. Para recoger el látex de las plantaciones, se practica un corte diagonal en ángulo hacia abajo en la corteza del árbol. El corte tiene una extensión de un tercio o de la mitad de la circunferencia del tronco. El látex exuda desde el corte y se recoge en un recipiente. La cantidad de látex que se extrae de cada corte suele ser de unos 30 ml. Después se arranca un trozo de corteza de la base del tronco para volver a tapar el corte, normalmente al día siguiente. Cuando los cortes llegan hasta el suelo, se deja que la corteza se renueve antes de practicar nuevos cortes. Se plantan unos 250 árboles por hectárea, y la cosecha anual de caucho bruto en seco suele ser de unos 450 kg por hectárea. En árboles de alto rendimiento, la producción anual puede llegar a los 2225 kg por hectárea, y se ha conseguido desarrollar ejemplares experimentales que alcanzan los 3335 kg por hectárea. El látex extraído se tamiza, se diluye en agua y se trata con ácido para que las partículas en suspensión del caucho en el látex se aglutinen. Se prensa con unos rodillos para darle forma de capas de caucho de un espesor de 0,6 cm, y se seca al aire o con humo para su distribución.

CAUCHO SBR Los cauchos SBR se procesan en los mismos equipos y del mismo modo que el Caucho Natural. La primera diferencia radica en que requieren menos masticación inicial para un adecuado procesamiento posterior (en algunos casos casi ninguno) de modo que permiten un mayor rendimiento del equipo de mezclado. En cambio requieren algo más de potencia y generan más calor durante el mezclado. Dado que su viscosidad es más constante y menos sensible a la masticación mecánica, permiten establecer condiciones de trabajo normalizadas con menor riesgo de variación. Otra diferencia que se puede establecer entre el SBR y el Caucho Natural es el menor nivel de pegajosidad en crudo del primero. Si se requiere aumentarla, se deberán utilizar resinas que favorezcan esta característica, en tipo y cantidad acordes con las necesidades en proceso. Métodos de Producción del Caucho SBR A continuación se encuentra un cuadro comparando las propiedades de cauchos SBR obtenidos por ambos procesos:

Propiedades

Emulsión en Frío

Solución

Resistencia a la tensión (Kg/cm2)

211

227

Elongación a la rotura (%)

380

470

Módulo (300%) (Kg/cm2)

155

137

Resistencia al desgarro (lb/in a 20ºC)

320

310

Diferencias entre el Caucho SBR y el Caucho Natural A continuación se verá la comparación entre el caucho SBR y el caucho natural: 

SBR es inferior a la goma natural para procesado, resistencia a la tracción y a la rotura, adherencia y calentamiento interno.



SBR es superior en permeabilidad, envejecimiento, y resistencia al calor y desgaste.



La vulcanización de SBR requiere menos azufre, pero más acelerador.



Para uso en neumáticos, SBR es mejor para vehículos de pasajeros, en tanto que la goma natural es preferible para vehículos utilitarios y autobuses.



Las SBR extendidas con aceite se usan principalmente para fabricación de neumáticos, correas cintas transportadoras, etc.) y suelas de zapatos; las mezclas maestras de SBR se emplean en la producción en masa de cubiertas de neumáticos.

Cuadro comparativo

Propiedades

Caucho Natural

SBR

Rango de Dureza

20-90

40-90

Resistencia a la rotura

Buena

Regular

Resistencia abrasiva

Excelente

Buena

Resistencia a la compresión Buena

Excelente

Permeabilidad a los gases

Regular

Regular

PRODUCCIÓN DE CAUCHO La producción del caucho sigue distintos pasos: En la plantación, los operarios extraen el látex de los árboles con un procedimiento llamado sangrado. Una vez recogido, el látex lechoso se introduce en un tanque de tratamiento en el que el líquido comienza a cuajarse o coagularse, haciéndose más sólido. A continuación, en una trituradora de cilindros, se prensa en forma de láminas llamadas crepés. Finalmente, el caucho es ahumado, secado y embalado para su distribución a los fabricantes. DESARROLLO DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN En 1834, el químico alemán Friedrich Ludersdorf y su colega estadounidense Nathaniel Hayward descubrieron que si le añadían azufre a la goma de caucho, reducían y eliminaban la pegajosidad de los artículos de caucho. En 1839, el inventor estadounidense Charles Goodyear, basándose en las averiguaciones de los químicos anteriores, descubrió que cociendo caucho con azufre desaparecían las propiedades no deseables del caucho, en un proceso denominado vulcanización. El caucho vulcanizado tiene más elasticidad y mayor resistencia a los cambios de temperatura que el no vulcanizado; además es impermeable a los gases y resistente a la abrasión, a los agentes químicos, al calor y a la electricidad. APLICACIONES  El caucho es un material que sirve a los ingenieros civiles en la construcción de puentes, puesto que sirven como amortiguadores y además es un buen aislante térmico.

 Más de la mitad del caucho usado hoy en día es sintético, pero aun se producen varios millones

de toneladas de caucho natural anualmente.

Aplicación del caucho SBR Comparado con el caucho vulcanizado, el caucho no tratado tiene muy pocas aplicaciones. Se usa en cementos, cintas aislantes, cintas adhesivas y como aislante en mantas y zapatos. El caucho vulcanizado tiene otras muchas aplicaciones. Por su resistencia a la abrasión, el caucho blando se utiliza en los dibujos de los neumáticos de los automóviles y en las cintas transportadoras; el caucho duro se emplea para fabricar carcasas de equipos de bombeo y tuberías utilizadas para perforaciones con lodos abrasivos. Por su flexibilidad, se utiliza frecuentemente para fabricar mangueras, neumáticos y rodillos para una amplia variedad de máquinas, desde los rodillos para escurrir la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas. Por su elasticidad se usa en varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas para reducir las vibraciones. Al ser relativamente impermeable a los gases se emplea para fabricar mangueras de aire, globos y colchones. Su resistencia al agua y a la mayoría de los productos químicos líquidos se aprovecha para fabricar ropa impermeable, trajes de buceo, tubos de laboratorio y sondas para la administración de medicamentos, revestimientos de tanques de almacenamiento, máquinas procesadoras y vagones aljibes para trenes. Por su resistencia a la electricidad, el caucho blando se utiliza en materiales aislantes, guantes protectores, zapatos y mantas, y el caucho duro se usa para las carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros instrumentos eléctricos. El coeficiente de rozamiento del caucho, alto en superficies secas y bajo en superficies húmedas, se aprovecha para correas de transmisión y cojinetes lubricados con agua en bombas para pozos profundos. Aplicación al recrecimiento de un pavimento rígido Los neumáticos fuera de uso han llegado a convertirse en un problema medioambiental en muchos países del mundo. La Unión Europea ha publicado recientemente legislación que impulsa al reciclado de estos residuos. España, por su parte, cuenta ya con el Plan Nacional de neumáticos fuera de uso, que prohíbe la admisión en vertedero de neumáticos a partir de enero de 2007. De acuerdo con estos condicionantes la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento ha enviado un Orden Circular animando al empleo de caucho de neumáticos en mezclas asfálticas para pavimentación. Este artículo explica la tecnología de betunes modificados con alto contenido de caucho. Una tonelada de mezcla bituminosa incorpora aproximadamente tres neumáticos de coche (2% de la mezcla). El alto contenido de caucho confiere a la mezcla una resistencia mejorada a las fisuras reflejadas y una mayor vida a fatiga, que no pueden ser conseguidas con las tecnologías que incorporan en la mezcla bituminosa contenidos intermedios o bajos de

caucho. Se explica también en la parte final del artículo un trabajo en la autopista A-7 (Tarragona-Valencia). Se describe tanto el excelente comportamiento estructural del recrecimiento sobre losas de hormigón como la disminución de ruido que se ha registrado tras la rehabilitación.

BIBLIOGRAFÍA 

http://www.textoscientificos.com/caucho/sbr



http://www.ciccp.es/webantigua/rop/revistas/2003/dic2003/ciencia.htm



http://www.arquitectuba.com.ar/diccionario-arquitectura-construccion/caucho/



http://es.wikipedia.org/wiki/Caucho