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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 2006-12-22

PLÁSTICOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN DE LÁMINAS PLÁSTICAS DELGADAS

E:

PLASTICS. TEST METHODS FOR TENSILE PROPERTIES OF THIN PLASTIC SHEETING

CORRESPONDENCIA:

esta norma es idéntica (IDT) a la ASTM D882-02

DESCRIPTORES:

plástico; método de ensayo; lámina plástica; película plástica.

I.C.S.: 83.140.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproducción

Segunda actualización Editada 2007-01-19

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 942 (Segunda actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2006-12-22. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 92 Embalajes de plástico. ABOMIN LTDA. ACOPLÁSTICOS AJOVER ALPINA BIOFILM COMESTIBLES RICOS LTDA. COMPAÑÍA DE EMPAQUES COMPAÑÍA DE GALLETAS NOEL CORPLAS ENSACAR

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES GEON ANDINA INTERNATIONAL SUPPLIES MICROPLAST MULTIDIMENSIONALES PLÁSTICOS Y BOLSAS E.U. PROPILCO

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ABC GOTULPLAS ABOCOL S.A. ALFAN EMPAQUES FLEXIBLES S.A. ALMAGRAN ALUSUD S.A. ANDI ASOCOLPACK BAXTER LABORATORIOS BAYER S.A. BOTELLAS PET Y CIA S. EN C. CAJAS PLASTICAS S.A. CAMARA DE COMERCIO DE BOGOTÁ CARVAJAL S.A.

CENPACK CIPLAS S.A. CIPP- U. ANDES CLARIANT CLOROX DE COLOMBIA COENPLAS COMPAÑIA NACIONAL DE CHOCOLATES COMPTQ CORAMER COSALCO DIPLAST LTDA. DISTRITEC LTDA. ECSI S.A.

EMPAQUES FLEXIBLES DE COLOMBIA LTDA. ENVASAR LTDA. ENVASEP ENVASES LTDA. ESCOBAR & MARTÍNEZ ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. EXTRUCOL FEHRMANN B.C.P. FORMA PLAST FORMAPLAC LTDA * FRUGAL S.A. FUNDACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL GRASCO S.A. INCAUCA INDUCOL INDUPLAS S.A. INDUSTRIAS ALIADAS S.A. INDUSTRIAS MAQUIN LTDA INDUSTRIAS PLÁSTICAS M.M. S.A. INDUSTRIAS PLÁSTICAS UER-S INGENIO MANUELITA INGENIO PICHICHI INTALPEL INTECO INTECPLAST LTDA. INTERPLAST JUAN CARLOS RÍOS MANUFACTURAS SADUR MAO PLÁSTICOS S.A. MATRIPLAST LTDA. MINIPACK MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO MOLD PLAST LTDA. MONOMEROS

NESTLÉ OPTIFORMAS LTDA. PANAMCO S.A. PARAPLÁSTICOS S.A. PARMALAT PELPAK S.A. PETCO S.A. PLÁSTICOS AVANZADOS DE COLOMBIA PLÁSTICOS EXTRUFLEX PLÁSTICOS RAMOS LTDA. PLÁSTICOS TRUHER S.A. PLASTILENE S.A. PLASTIVALLE LTDA. PLUS PACK LTDA. POLIEMPAK POLY TAC LTDA. PREPAC COLOMBIANA LTDA. PRODUCTORA DE ENVASES S.A. PRODUCTOS QUÍMICOS ANDINOS S.A. PROENFAR S.A. PROENPLAS LTDA. PROEXPORT PROQUINAL S.A. QUALYPLÁSTICOS REJIPLAS S.A. REPRESENTACIONES INDUSTRIALES HORACIO JARAMILLO RETYCOL SISTEMAS ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. SOLO MOLDES LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TAPAS LA LIBERTAD TAPÓN CORONA TECNOPOR S.A. VOLCAN S.A.

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

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CONTENIDO

Página

1.

ALCANCE.....................................................................................................................1

2.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA..............................................................................2

2.1

NORMAS ASTM ...........................................................................................................2

2.2

NORMAS ISO ...............................................................................................................2

3.

TERMINOLOGÍA ..........................................................................................................2

3.1

DEFINICIONES.............................................................................................................2

4.

SIGNIFICADO Y USO ..................................................................................................2

5.

EQUIPOS......................................................................................................................3

5.1

MÁQUINA DE ENSAYO...............................................................................................3

5.2

EXTENSÓMETRO ........................................................................................................5

5.3

MEDIDOR DE ESPESORES ........................................................................................5

5.4

MECANISMOS DE MEDIDAS DE ANCHO..................................................................5

5.5

CORTADOR DE PROBETAS ......................................................................................5

6.

PROBETAS DE ENSAYO ............................................................................................5

7.

ACONDICIONAMIENTO ..............................................................................................6

7.1

ACONDICIONAMIENTO ..............................................................................................6

7.2

CONDICIONES DE ENSAYO.......................................................................................7

8.

NÚMERO DE PROBETAS DE ENSAYO .....................................................................7

9.

VELOCIDAD DE ENSAYO...........................................................................................7

10.

PROCEDIMIENTO........................................................................................................8

11.

CÁLCULOS ..................................................................................................................9

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Página

12.

REPORTE...................................................................................................................12

13.

PRECISIÓN Y DESVIACIÓN......................................................................................13

14.

DESCRIPTORES........................................................................................................14

ANEXOS ANEXO A (Normativo)............................................................................................................17

FIGURAS Figura A.1.1. Material con región hookean. Esfuerzo-deformación ................................17 Figura A.1.2. Material sin región hookean. Esfuerzo-deformación..................................18

TABLAS Tabla 1. Velocidades de cruceta y separación inicial de mordazas ..................................8 Tabla 2. Datos de precisión para módulo...........................................................................13 Tabla 3. Datos de precisión para esfuerzo de fluencia .....................................................15 Tabla 4. Datos de precisión para alargamiento a la ruptura.............................................15 Tabla 5. Datos de precisión para resistencia a la tensión ................................................16 Tabla 6. Datos de precisión para alargamiento a la ruptura.............................................16 Tabla 7. Datos de precisión para energía de tensión a la ruptura ...................................16

DOCUMENTO DE REFERENCIA..........................................................................................20

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PLÁSTICOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN DE LÁMINAS PLÁSTICAS DELGADAS

1.

ALCANCE

1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de las propiedades de tensión de plásticos en forma de láminas delgadas incluyendo películas menores de 1,0 mm (0,04 pulgadas) de espesor. NOTA 1 Se ha definido arbitrariamente una película como una lámina que tiene un espesor no mayor a 0,25 mm (0,010 pulgadas). NOTA 2 Las propiedades de tensión de plásticos de 1,0 mm (0,04 pulgadas) de espesor o mayores, deben determinarse de acuerdo al método de ensayo ASTM D638.

1.2 Este método de ensayo se puede usar para evaluar todos los plásticos con los rangos de espesores descritos y la capacidad de la máquina empleada. 1.2.1 Carga estática, ensayo de separación de las mordazas a velocidad constante: Este método de ensayo emplea una velocidad de separación constante de las mordazas que sostienen la parte final de las probetas de ensayo. 1.3 La extensión de la probeta puede medirse en estos métodos de ensayo por separación de mordazas, indicadores de extensión ó desplazamiento de las marcas del instrumento. 1.4 Se incluye un procedimiento para la determinación del módulo de tensión de elasticidad a una rata de deformación. NOTA 3 La determinación del módulo está basado, generalmente, en el uso de la separación de las mordazas como una medida de extensión; sin embargo, el uso de extensómetros, como se describe en la sección 5.2, los cuales son aceptados, y el procedimiento del uso de esta instrumentación se incorporan en este documento normativo.

1.5 Los datos obtenidos por este método de ensayo son confiables y apropiados para ser usados en diseños de ingeniería. 1.6 Los valores expresados en unidades SI se consideran como normativos. Los valores en paréntesis se dan solo como información. 1.7 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de usarse. 1 de 20

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NOTA 4 Este método de ensayo es similar a la ISO 527-3 pero no se considera técnicamente equivalente. La ISO 527-3 permite configuraciones adicionales de probetas, diferentes velocidades de ensayo y requiere marcas en las probetas de las mordazas o de los extensómetros.

2.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA

2.1

NORMAS ASTM

ASTM D618, Practice for Conditioning Plastics and Electrical Insulating Materials for Testing. ASTM D638, Test Method for Tensile Properties of Plastics. ASTM D4000, Classification System for Specifying Plastic Materials. ASTM D5947, Test Methods for Physical Dimensions of Solid Plastic Specimens. ASTM D6287, Practice for Cutting Film And Sheeting Test Specimens. ASTM E4, Practice for Force Verificaction of Testing Machines. ASTM E691, Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method. 2.2

NORMAS ISO

ISO 527-3, Plastics. Determination of tensile Properties. Part 3: Test Conditions for Films and Sheets.

3.

TERMINOLOGÍA

3.1

DEFINICIONES

Las definiciones de términos y símbolos relacionados con el ensayo de tensión de plásticos se presentan en el anexo del método de ensayo ASTM D638. 3.1.1 Mordazas de línea: mordazas que tienen los lados diseñados para concentrar toda la fuerza de la mordaza a lo largo de una línea individual perpendicular a la dirección del esfuerzo de ensayo. Esto se hace usualmente combinando un lado liso estándar y un lado opuesto del cual sobresale una media-curva. 3.1.2 Falla al rasgado: falla de tensión caracterizada por una fractura que se inicia en un borde de la probeta y que progresa a través del espécimen a una velocidad suficientemente baja para producir una curva irregular de deformación de carga.

4.

SIGNIFICADO Y USO

4.1 Las propiedades de tensión que se determinan por estos métodos de ensayo son valiosas en la identificación y caracterización de los materiales para propósitos de control y especificación. Las propiedades de tensión pueden variar con el espesor del espécimen, el método de preparación, la velocidad de ensayo, tipo de mordazas usadas, y modo de medición de extensión. Consecuentemente, cuando se deseen resultados comparativos precisos, estos factores deben ser controlados cuidadosamente. Este método debe ser usado para propósitos 2

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de arbitraje, a menos que se indique lo contrario en las especificaciones particulares del material. Para muchos materiales, puede haber una especificación que requiera el uso de este método de ensayo, pero con algunas variaciones del método de ensayo que tengan precedente cuando se adjuntan a la especificación. Por lo tanto es aconsejable referirse a esa especificación del material antes de usar este método de ensayo. La Tabla 1 en la norma ASTM D4000 lista los materiales normalizados que existen actualmente. 4.2 Las propiedades de tensión pueden utilizarse para suministrar datos para investigación, y diseño y desarrollo de ingeniería así como control y especificación de calidad. Sin embargo, los datos de tales ensayos no pueden considerarse significativos para aplicaciones ampliamente diferentes de la escala de carga-tiempo del ensayo empleado. 4.3 El módulo de tensión de elasticidad es un índice de la rigidez de la lámina plástica delgada. La reproducibilidad de los resultados de ensayo es buena cuando se mantiene un control preciso sobre todas las condiciones de ensayo. Cuando se están comparando materiales diferentes por rigidez, deben emplearse probetas de dimensiones idénticas. 4.4 El esfuerzo de tensión hasta ruptura (ETR) es la energía total absorbida por unidad de volumen de la probeta hasta el punto de ruptura. En algunos textos esta propiedad se refiere como rigidez. Se usa para evaluar materiales que pueden estar sujetos a trabajos fuertes. Sin embargo, la rata de esfuerzo, los parámetros de la probeta y especialmente las grietas pueden causar grandes variaciones en los resultados. En este sentido, se recomienda tener precaución en la utilización de los resultados de este ensayo como base para el diseño de aplicaciones finales. 4.5 Los materiales que fallan por ruptura mediante la aplicación de este método de ensayo arrojan datos irregulares los cuales no son comparables directamente con los resultados que se observan en una falla en la aplicación final.

5.

EQUIPOS

5.1

MAQUINA DE ENSAYO

Máquina con una velocidad constante con movimiento de cabeza cruzada y compresión, tal como se describe a continuación: 5.1.1 Parte fija Una parte fija o estacionaria que lleva una mordaza. 5.1.2 Parte móvil Una parte móvil que lleva una segunda mordaza. 5.1.3 Mordazas Un juego de mordazas para sostener las probetas de ensayo entre las partes fijas y las móviles en la máquina de ensayo. Las mordazas pueden ser de tipo fijo o autoalineadas. En cualquier caso el sistema de mordazas deben minimizar tanto el deslizamiento como la concentración irregular de esfuerzos.

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5.1.3.1 Las mordazas fijas están sujetas firmemente tanto a la parte fija como a la parte móvil de la máquina de ensayo. Cuando se usa este tipo de mordazas se deben tomar precauciones para asegurarse que las probetas de ensayo están sujetas de tal forma que la longitud axial de las probetas coincidan con la dirección de halado a través de la línea central del ensamble de las mordazas. 5.1.3.2 Las mordazas auto-alineadas están sujetas a la parte fija y móvil de la máquina de ensayo de tal manera que ellas se alinearán libremente tan pronto como la carga es aplicada y la longitud axial de las probetas de ensayo coincidirán con la dirección del halado aplicado a través de la línea central del ensamble de las mordazas. Las probetas deberán estar alineadas tan perfectamente como sea posible a la dirección de halado sin ningún movimiento de rotación que pueda inducir al deslizamiento de las mordazas; hay un límite de desalineación en la posición del auto-alineamiento de las mordazas. 5.1.3.3 Las probetas de ensayo se deberán sostener de tal manera que el deslizamiento de las mordazas se prevenga tanto como sea posible. Las mordazas dispuestas con cauchos de espesores delgados, con telas, cintas sensibles a la presión y también aserradas, en su superficie de contacto con la probeta, se han usado exitosamente usadas en muchos materiales. El material de la superficie de contacto de las mordazas dependerá del material ensayado, del espesor, etc. Las mordazas con una almohadilla de un papel rugoso o un papel de filtro de 1,0 mm (0,04 pulgadas) de espesor, en su cara curva, han presentado un desempeño superior. Las mordazas movidas con aire han sido ventajosas, particularmente en el caso de materiales que tienden a formar “cuello” en las mordazas, manteniendo la presión constante a lo largo del tiempo. En los casos donde las probetas fallan frecuentemente en el borde de las mordazas, puede ser ventajoso incrementar ligeramente la curvatura de los bordes donde las mordazas están en contacto con la probeta. 5.1.4 Mecanismo de mando Deberá disponer de un mecanismo de mando para impartir a la parte móvil una velocidad uniforme y controlada con respecto a la parte fija. La velocidad debe ser regulada como se indica en la sección 9. 5.1.5 Indicador de carga Deberá disponer de un mecanismo indicador de carga que sea capaz de mostrar la tensión total soportada por la probeta sostenida por la mordaza. Este mecanismo deberá estar libre de retrasos inerciales a la velocidad especificada del ensayo (véase la Nota 5). A menos que esté disponible un extensómetro (véase el numeral 5.2), el movimiento del sistema de carga no debe exceder el 2 % de la extensión de la probeta dentro del rango que está siendo medido. El indicador de carga debe determinar la tensión de carga aplicada a la probeta con una exactitud de ± 1 % del valor indicado o mejor que éste. La exactitud de la máquina de ensayo debe ser verificada de acuerdo con la práctica ASTM E4. 5.1.6 Indicador de extensión de cruceta Deberá disponer de un mecanismo capaz de mostrar el cambio en la separación de las mordazas, es decir, el movimiento del cabezal, Este mecanismo deberá estar libre de retrasos inerciales a la velocidad de ensayo especificada (véase la Nota 5) y debe indicar el movimiento del cabezal con una exactitud del 1 % del valor indicado o mejor que éste.

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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.2

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EXTENSÓMETRO (opcional)

Si se desea, se podrá disponer de un instrumento que determine la distancia entre dos puntos de la probeta de ensayo, a medida que ésta está siendo deformada. Este equipó deberá estar diseñado para minimizar los esfuerzos de la probeta en los puntos de contacto con el instrumento (véase el numeral 8.3). Es conveniente que este instrumento registre automáticamente la distancia, o cualquier cambio en ella, como una función de la carga sobre la probeta de ensayo o del tiempo transcurrido desde el comienzo del ensayo o ambos. Si sólo se obtiene lo último, los datos de tiempo-carga deberán ser tomados. Este instrumento deberá estar libre de retrasos inerciales a la velocidad especificada del ensayo (véase la Nota 5). 5.2.1 Medidas de módulo de elasticidad y bajas extensiones Los extensómetros usados para medir el módulo de elasticidad y extensiones bajas (menor del 20 % de elongación) deberán tener una exactitud mínimo de ± 1 % y cumplir con los requerimientos de la Práctica E 83 para instrumentos de clase C. 5.2.2 Medidas de alta extensión La instrumentación y las técnicas de medición usadas para medidas de alta extensión (20 % de elongación o más) deberán tener una exactitud de ± 10 % del valor indicado o mejor a éste. NOTA 5 Es esencial una velocidad de respuesta suficientemente alta en el sistema de indicación y registro de los datos. La velocidad de respuesta requerida del sistema dependerá en parte del material ensayado (alta o baja elongación) y la rata de esfuerzo.

5.3

MEDIDOR DE ESPESORES

Un micrómetro de dial como los preestablecidos en el método C de la norma ASTM D5947, ó un dispositivo de medición equivalente con una exactitud de 0,002 5 mm (0,000 1 pulgadas) o mayor. 5.4

MECANISMOS DE MEDIDAS DE ANCHO

Es conveniente una escala de ensayo apropiada u otros dispositivos de medición del ancho con una exactitud de 0,25 mm (0,010 pulgadas) o mayor. 5.5

CORTADOR DE PROBETAS

Para aparatos y técnicas de corte de películas y láminas usadas en este método de ensayo referirse a la Práctica ASTM D6287. 5.5.1 Mecanismos que usan cuchillas de afeitar han resultado satisfactorios para materiales que tienen una elongación a la ruptura entre el 10 % y el 20 %. 5.5.2 El corte a través de punzón o golpe (como las troqueladoras) no es recomendado debido a que se obtienen bordes irregulares de las probetas.

6.

PROBETAS DE ENSAYO

6.1 Las probetas de ensayo debe tener franjas de ancho uniforme y espesor de al menos 50 mm (2 pulgadas) mayores que la separación de la mordaza usada.

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6.2 El ancho nominal de las probetas no debe ser menor que 5,0 mm (0,2 pulgadas) o mayor que 25,4 mm (1,0 pulgadas). 6.3 Debe usarse una relación ancho-espesor de al menos ocho. Las probetas angostas aumentan efectos de deformaciones de los bordes, grietas o ambos. 6.4 Debe ejercerse un cuidado extremo en el corte de las probetas para prevenir aserramiento en los bordes y rupturas las cuales, probablemente, causan fallas prematuras (véase la Nota 6). Los bordes deben ser paralelos hasta dentro de 5 % del ancho sobre la longitud de la probeta entre las mordazas. NOTA 6 Puede realizarse un examen microscópico de las probetas para detectar grietas debido a la preparación de la muestra o espécimen.

6.5 Cuando sea posible, las probetas de ensayo deben seleccionarse de modo que el espesor tenga una variación no mayor al 10 % (± 5 %) a lo largo de la sección de la probeta que se encuentra entre las mordazas en el caso de materiales de 0,25 mm (0,010 pulgadas) o menos de espesor, y no mayor al 5 % (± 2,5 %), en el caso de materiales mayores a 0,25 mm (0,010 pulgadas) de espesor pero menos de 1,00 mm (0,040 pulgadas) de espesor. NOTA 7 En los casos en que las variaciones de espesor excedan las recomendadas en el numeral 6.5, los resultados pueden no ser característicos del material ensayado.

6.6 Si se sospecha que el material es anisotrópico, deben prepararse dos conjuntos de probetas que tengan sus ejes largos respectivamente paralelos y normales en la dirección donde se sospecha la anisotropía. 6.7 Para las determinaciones del módulo de elasticidad, debe considerarse una longitud de probeta de 250 mm (10 pulgadas) como estándar. Esta longitud se usa con el objeto de minimizar los efectos que tiene el deslizamiento de la probeta de ensayo sobre los resultados de la prueba. Cuando esta longitud no es factible, pueden usarse secciones de ensayo tan cortas como 100 mm (4 pulgadas) si se ha demostrado que no se afectan apreciablemente los resultados. Sin embargo, debe usarse la longitud de probeta de 250 mm para propósitos de arbitraje. La velocidad de ensayo de las probetas más cortas debe ajustarse con el propósito de que la rata de esfuerzo sea equivalente a las de la probeta estándar. NOTA 8 A través de dos ensayos interlaboratorios han mostrado que para materiales de espesor menores a 0,25 mm (0,010 pulgadas), las mordazas de línea acolchonadas en el lado circular con papel secante de 1,0 mm (0,040 pulgadas) dan los mismos resultados con una sección de ensayo de 10 mm, que los que produce una sección de ensayo de 250 mm con mordazas de cara lisa. NOTA 9 En casos donde se ensayan materiales de módulo alto en espesores mayores a 0,25 mm (0,010 pulgadas) un excesivo deslizamiento de la mordaza se hace cada vez más difícil de superar .

7.

ACONDICIONAMIENTO

7.1

ACONDICIONAMIENTO

Se acondicionan las probetas de ensayo a 23 °C ± 2 °C (73,4 °F ± 3,6 °F) y humedad relativa de 50 % ± 5 % por mínimo 40 h antes de hacer el ensayo de acuerdo con el Procedimiento A de la Práctica ASTM D618 para esos ensayos en donde se requiere acondicionamiento. En casos de desacuerdo, las tolerancias deben ser ± 1 °C (1,8 °F) y humedad relativa de ± 2 %.

6

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7.2

NTC 942 (Segunda actualización)

CONDICIONES DE ENSAYO

Se lleva a cabo el ensayo en atmósfera controlada del laboratorio a 23 °C ± 2 °C (73,4 °F ± 3,6 °F) y humedad relativa de 50 % ± 5 %, a menos que se especifique otra cosa en el método de ensayo o en esta norma. En caso de desacuerdo, la tolerancia debe ser ± 1 °C (± 1,8 °F) y humedad relativa de ± 2 %.

8.

NÚMERO DE PROBETAS DE ENSAYO

8.1 En el caso de materiales isotrópicos, deben ensayarse al menos cinco probetas de cada muestra. 8.2 En el caso de materiales anisotrópicos, deben ensayarse al menos diez probetas por cada muestra, cinco normales y cinco paralelas a la dirección en la que se sospecha que hay anisotropìa. 8.3 Las probetas que fallan por alguna grieta obvia o que fallan fuera de la longitud de la probeta deben descartarse y repetirse los ensayos, a menos que dichas fallas constituyan una variable cuyo efecto este siendo estudiado. Sin embargo, se aceptan rupturas de mordaza (fallas en el punto de contacto de mordaza) si se ha mostrado que los resultados de tales ensayos están conformes con valores obtenidos de rupturas que ocurren dentro de la escala de longitud. NOTA 10 En el caso de algunos materiales, el examen de probetas antes y después del ensayo, bajo polarizadores ópticos cruzados (películas polarizantes) suministra un medio útil de detección de grietas las cuales pueden ser responsables de fallas prematuras.

9.

VELOCIDAD DE ENSAYO

9.1 La velocidad de ensayo es la rapidez de separación de los dos componentes o mordazas de la máquina de ensayo cuando trabaja sin carga. Esta rapidez de separación debe mantenerse dentro del 5 % del valor sin carga cuando se trabaja bajo capacidad de carga plena. 9.2 La velocidad de ensayo debe calcularse a partir de la rata de esfuerzo inicial como se especifica en la Tabla 1. La rapidez de separación de mordazas puede determinarse para el propósito de estos métodos de ensayo a partir de la rata de esfuerzo inicial así: A = BC en donde: A

=

rapidez de separación de mordazas, milímetros (o pulgadas)/min

B

=

distancia inicial entre mordazas, milímetros (o pulgadas)/min, y

C

=

rata de esfuerzo inicial, mm/mm. min (o pulgada/pulgada. min)

9.3 La rata de esfuerzo inicial debe ser la indicada en la Tabla 1 a menos que la especificación del material que está siendo ensayado indique otra cosa. NOTA 11 Los resultados obtenidos a diferentes ratas de esfuerzo iniciales no son comparables; por lo tanto, cuando se requieran comparaciones directas entre materiales en varias clases de elongaciones, debe usarse una misma rata de esfuerzo. Para algunos materiales puede ser aconsejable seleccionar la rata de esfuerzo con base en el porcentaje de alargamiento en el punto de deformación.

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NTC 942 (Segunda actualización)

Tabla 1. Velocidades de cruceta y separación inicial de mordazas

Porcentaje de alargamiento a la ruptura

Menos de 20 de 20 a 100 Mayor de 100

Velocidad de deformación inicial, mm/mm. min (pulgada/pulgada min)

Separación inicial de mordazas mm - Pulgadas

Módulo de determinación de elasticidad 0,1 250 10 Determinaciones diferentes a módulo de elasticidad 0,1 125 5 0,5 100 4 10,0 50 2

Velocidad de separación de mordaza mm/min pulgadas/min 25

1,0

12,5 50 500

0,5 2,0 20,0

9.4 En el caso donde haya duda en la clasificación de materiales, como en determinar el porcentaje de alargamiento para valores de ruptura, debe escogerse la velocidad menor para la realización del ensayo. 9.5 Si se determinan valores del módulo, deben usarse probetas diferentes cuando la rata de esfuerzo y las dimensiones de muestra no sean las mismas que las empleadas en el ensayo de otras propiedades de tensión.

10.

PROCEDIMIENTO

10.1 Se selecciona un intervalo de carga tal que la falla de la probeta ocurra dentro de sus dos tercios superiores. Pueden ser necesarias algunas corridas del ensayo para seleccionar una combinación apropiada entre el intervalo de carga y el ancho de la probeta antes de realizar el ensayo final. 10.2 Se mide el área de sección transversal de la probeta en varios puntos a lo largo de su longitud. Se mide el ancho con una precisión de 0,25 mm (0,010 pulgadas) o mayor. Se mide el espesor con una precisión de 0,002 5 mm (0,000 1 pulgadas) o mayor; para películas de menos de 0,25 mm (0,010 pulgadas) de espesor y con una precisión de 1 % o mejor para películas de más de 0,25 mm (0,010 pulgadas) de espesor, pero menos de 1,0 mm (0,040 pulgadas). 10.3

Colocar las mordazas en su posición inicial de acuerdo con la Tabla 1.

10.4 Fijar la velocidad de separación de las mordazas para establecer la rata de esfuerzo, basada en la distancia inicial entre las mordazas de acuerdo con la Tabla 1. Se ajusta a cero y calibra el sistema de pesaje de carga y el sistema indicador de extensión y de registro. NOTA 12 Los extensómetros pueden ser usados para determinar el módulo de elasticidad, con el fin de obtener valores más exactos que los obtenidos usando la separación de las mordazas. Se deben tomar precauciones para que no ocurran deslizamientos del extensómetro y compresión excesiva de las probetas. Véase el numeral 6.7.

10.5 En casos donde se desea mantener una sección de ensayo diferente a la longitud total entre las mordazas, se marcan los extremos de la sección de ensayo deseada con un lápiz de cera suave o tinta. No debe rayarse la superficie con las marcas ya que tales rasguños pueden actuar como productor de esfuerzo y causar falla prematura de la probeta. Pueden usarse extensómetros si están disponibles; en este caso, la sección de ensayo se definirá por los puntos de contacto del extensómetro.

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NOTA 13 La medición de una sección de ensayo específica es necesaria con algunos materiales que tienen alargamiento alto. Como la probeta se alarga, la reducción acompañante en área se evidencia como un aflojamiento de material en el lado interior de las mordazas. Esta reducción y aflojamiento dentro de las mordazas, genera una reducción de área como consecuencia de un alargamiento adicional. En efecto, esto causa problemas similares al desprendimiento de la probeta en las mordazas, es decir, exagera la medida de extensión.

10.6 Se coloca el espécimen de ensayo entre las mordazas de la máquina de ensayo, teniendo cuidado de alinear el eje longitudinal del espécimen con una línea imaginaria uniendo los puntos de fijación de las mordazas a la máquina. Se ajustan las mordazas igual y firmemente hasta el grado necesario para minimizar el desprendimiento del espécimen durante el ensayo. 10.7

Se arranca la máquina y se elabora un gráfico de la carga contra la extensión.

10.7.1 Cuando se usa la longitud total entre las mordazas como el área de ensayo, se elabora un gráfico de la carga contra la separación de mordazas. 10.7.2 Cuando se ha marcado un área de ensayo específica en la probeta, se sigue, por medio de divisores o algún dispositivo apropiado, el desplazamiento de las líneas límites con respecto una de la otra. Si se desea una curva de carga-extensión, se trazan varias extensiones contra las correspondientes cargas sostenidas, medidas por el aparato indicador. 10.7.3 Cuando se usa un extensómetro, se elabora un gráfico de la carga contra la extensión medida por el extensómetro del área de ensayo. 10.8 Si se va a determinar el valor del módulo, se selecciona un intervalo de carga y un valor de velocidad para producir una curva de carga-extensión entre 30° y 60° con el eje X. Para máxima precisión, se usa la escala de carga de mayor sensibilidad para la cual se puede cumplir esta condición. El ensayo puede interrumpirse cuando la curva de extensión se desvía de su linealidad. 10.9 En el caso de materiales que están siendo evaluados por módulo secante, el ensayo puede interrumpirse cuando se alcance la extensión especificada. 10.10 Si se está determinando la energía de tensión hasta ruptura, deben establecerse algunos requisitos para integración de la curva de deformación-esfuerzo. Esta puede ser una integración electrónica durante el ensayo o una determinación subsecuente desde el área de la curva de deformación-esfuerzo terminada (véase el Anexo A.2).

11.

CÁLCULOS

11.1 La compensación por ausencia de linealidad deberá ser realizada de acuerdo con lo establecido en el Anexo A.1, a menos que se pueda demostrar que el área bajo la curva no es debida a un leve levantamiento del asiento de la probeta u otro artefacto, pero mejor que la respuesta de un material original. 11.2

FACTOR DE RUPTURA (nominal)

Debe calcularse dividiendo la máxima carga por el ancho mínimo original de la probeta. El resultado debe expresarse en fuerza por unidad de ancho, usualmente newtons por metro (o libras por pulgada) de ancho, y reportado con tres cifras significativas. El espesor de la película debe expresarse siempre con una exactitud de 0,002 5 mm (0,000 1 pulgadas).

9

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA EJEMPLO

NTC 942 (Segunda actualización)

Factor de Ruptura = 1,75 kN/m (10,0 Iibra-fuerza/pulgada) de ancho por 0,130 mm (0,005 1 pulgadas) de espesor.

NOTA 14 Este método de reporte es útil para películas muy delgadas (0,13 mm (0,005 pulgadas) y menos) para las cuales la carga de ruptura puede no ser proporcional al área de sección transversal y cuyo espesor puede ser difícil de determinar con precisión. Además, las películas las cuales están en estado laminar debido a orientación, efectos superficiales, cristalinidad no uniforme, etc., tienen propiedades de tensión desproporcionadas al área de sección transversal.

11.3

RESISTENCIA A LA TENSIÓN (nominal)

Debe calcularse dividiendo la máxima carga por la mínima área de sección transversal original. El resultado debe expresarse en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (o libras -fuerza por pulgada cuadrada). Este valor debe reportarse con tres cifras significativas. NOTA 15 Cuando ocurre falla por rasgadura, se indican y calculan los resultados con base en la carga y el alargamiento al cual se inicia la rasgadura, como se refleja en la curva de carga-deformación.

11.4

RESISTENCIA A LA TENSIÓN DE RUPTURA (nominal)

Debe calcularse en la misma forma que la resistencia a la tensión excepto que la carga a la ruptura se usa en lugar de la carga máxima (véanse las Notas 15 y 16). NOTA 16 En muchos casos la resistencia a la tensión y la resistencia a la tensión de ruptura son idénticas.

11.5

PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO EN LA RUPTURA

Debe calcularse dividiendo la extensión en el momento de la ruptura de la probeta por la longitud inicial de la misma medida en el instrumento y multiplicando por 100. Cuando se usan marcas de instrumento o extensómetro para definir una sección de ensayo específica, solo esta longitud debe usarse en el cálculo; de otro modo debe usarse la distancia entre las mordazas. Los resultados se expresan en porcentaje y se reportan con dos cifras significativas (véase la Nota 15). 11.6 Resistencia a la fluencia, donde sea aplicable, debe calcularse dividiendo la carga en el punto de fluencia por el área de sección transversal mínima original. El resultado debe expresarse en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (o libras-fuerza por pulgada cuadrada). Este valor debe reportarse con tres cifras significativas. Alternativamente, para materiales que tengan comportamiento Hookeano en la parte inicial de la curva, puede obtenerse una compensación de resistencia a la fluencia como se describe en el apéndice del método de ensayo ASTM D638. En este caso el valor debe darse como resistencia a la fluencia - porcentaje de compensación. 11.7 Porcentaje de alargamiento en el punto de fluencia, donde sea aplicable debe calcularse dividiendo la extensión en el punto de fluencia del espécimen, por la longitud inicial medida en el instrumento y multiplicando por 100. Cuando se usan marcas de instrumento o extensómetros para definir una sección de ensayo específica, solo esta longitud debe ser usada en el cálculo. Luego del cálculo, la corrección por la compensación de punta se describe en el Anexo A.1. Los resultados deben expresarse en porcentaje y reportados con dos cifras significativas. Cuando la compensación de punta de fluencia es usada, la elongación de la resistencia a la compensación del punto de fluencia puede ser calculada.

10

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 11.8

NTC 942 (Segunda actualización)

MÓDULO ELÁSTICO

Debe calcularse trazando una tangente a la porción lineal inicial de la curva carga-extensión, seleccionando cualquier punto sobre esta tangente, y dividiendo el esfuerzo de tensión por la correspondiente deformación. Antes de hacer el cálculo, se corrige la extensión por "compensación de punta" como se describe en el Anexo A1. Para propósitos de esta determinación, el esfuerzo de tensión debe calcularse dividiendo la carga por el promedio de la sección transversal original de la sección de ensayo. El resultado debe expresarse en fuerza por unidad de área, usualmente megapascales (o libras-fuerza por pulgada cuadrada), y reportarse con tres cifras significativas. 11.9

MÓDULO SECANTE

En una deformación designada, debe calcularse dividiendo el esfuerzo correspondiente (nominal) por la deformación correspondiente. Se prefieren los valores de módulo elástico y deben calcularse cuando sea posible. Sin embargo, para materiales donde la no proporcionalidad es evidente, debe calcularse el valor secante. Se traza la tangente como se indicó en el literal A1.3 y Figura 1.2 del Anexo A.1 y se comienza la medición de la deformación desde el punto donde la línea tangente cruza la línea de cero esfuerzo. Luego se determina el esfuerzo a ser usado en el cálculo dividiendo la carga a la deformación designada en la curva de carga - extensión por el área promedio de la sección transversal original de la probeta. 11.10 ENERGÍA DE TENSIÓN A LA RUPTURA Donde sea aplicable, debe calcularse integrando la energía por unidad de volumen bajo la curva de esfuerzo-deformación o por integración de la energía total absorbida y dividiendo esta por el volumen de la región original de la probeta medida en el instrumento. Como se indica en el Anexo A.2, esto puede hacerse directamente durante el ensayo por un integrador electrónico, o subsecuentemente por computación desde el área de la curva trazada. El resultado debe expresarse en energía por unidad de volumen, usualmente en megajulios por metro cúbico (o pulgadas-libra-fuerza por pulgada cúbica). Este valor debe reportarse con dos cifras significativas. 11.11 Para cada serie de ensayos, debe calcularse la media aritmética de todos los valores obtenidos con el número apropiado de cifras significativas. 11.12 La desviación estándar (estimada) debe calcularse como sigue, y reportarse con dos cifras significativas: S =

(∑ X

2

− nX 2 (n − 1)

en donde: S

=

desviación estándar estimada,

X

=

valor de una observación simple

n

=

número de observaciones, y

X

=

media aritmética del conjunto de observaciones.

11

)

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

12.

REPORTE

12.1

Se reporta la siguiente información:

12.1.1 Identificación completa del material ensayado, incluyendo tipo, fuente, número de código del fabricante, forma, dimensiones principales, historia previa, y orientación de muestras con respecto a la anisotropía (si la hay). 12.1.2 Método de preparación de las probetas de ensayo, 12.1.3 Espesor, ancho, y longitud de las probetas de ensayo, 12.1.4 Número de probetas de ensayo, 12.1.5 Velocidad de deformación empleada, 12.1.6 Separación de mordazas (inicial), 12.1.7 Velocidad de cruceta (rapidez de separación de mordazas), 12.1.8 Longitud de instrumento (si es diferente de la separación de mordazas), 12.1.9 Tipo de mordazas usadas, incluyendo revestimiento (si lo hay), 12.1.10 Procedimiento de acondicionamiento (condiciones de ensayo, temperatura, y humedad relativa si no son estándar), 12.1.11 Comportamiento irregular tal como falla por grietas y falla en una mordaza, 12.1.12 Factor de ruptura promedio y desviación estándar, 12.1.13 Esfuerzo de tensión promedio (nominal) y desviación estándar, 12.1.14 Esfuerzo de tensión a la ruptura (nominal) y desviación estándar, 12.1.15 Porcentaje de alargamiento a la ruptura promedio y desviación estándar. 12.1.16 Energía de tensión a la ruptura promedio y desviación estándar, donde sea aplicable. 12.1.17 En el caso de materiales que tengan el fenómeno de fluencia: esfuerzo de fluencia promedio y desviación estándar y porcentaje de alargamiento a la fluencia promedio y desviación estándar, 12.1.18 Para materiales que no tengan un punto de fluencia: promedio del % de compensación de esfuerzo a la fluencia y desviación estándar y porcentaje de alargamiento al % de compensación de esfuerzo a la fluencia y desviación estándar. 12.1.19 Promedio del módulo de elasticidad y desviación estándar (si se usa el módulo secante, entonces se indica y reporta la deformación a la cual se ha calculado), y 12.1.20 Se indica cuando se emplea un extensómetro.

12

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 13.

NTC 942 (Segunda actualización)

PRECISIÓN Y DESVIACIÓN

13.1 Se han realizado dos ensayos de interlaboratorio para estas propiedades de tensión. El primero fue corrido para módulo solamente, en 1977, en el cual se ensayaron muestras trazadas al azar de cuatro materiales delgados (∼ 0,025 mm (0,001 -pulgadas)) con cinco probetas en cada laboratorio. Se realizaron las mediciones de módulo elástico (tangente) en seis laboratorios y se tomaron mediciones de módulo secante (1 %) en cinco laboratorios. La precisión relativa obtenida en este estudio de interlaboratorio se muestra en la Tabla 2. 13.1.1 En la derivación de estimados en la Tabla 2, no se eliminaron los anexos estadísticos, para mantenerse en la Práctica ASTM E 691. 13.1.2 Se determinó la desviación estándar dentro de laboratorio de un valor medio Sx, en cada caso a partir de la desviación estándar, Sx, de las cinco probetas individuales como sigue: Sx = Sx / (5)1/2 . Los valores Sx se combinaron entre laboratorios para el material dado con el fin de obtener la desviación estándar dentro de laboratorio, Sr de un resultado de ensayo (media de cinco probetas). Véanse los numerales del 13.3 al 13.3.2 para definiciones de términos en las tablas. Tabla 2. Datos de precisión para módulo Módulo tangente

Material

Espesor mils

Promedio 3 10 psi 53,9

Sr 103 psi

SR 103 psi

Ir 103 psi

IR 103 psi

LDPE

1,4

1,81

8,81

5,12

24,9

HDPE

1,6

191

5,47

16,2

15,5

45,9

PP

1,1

425

10,3

31,5

29,0

89,1

PET

0,9

672

13,8

55,5

39,1

157,1

3,43

5,98

9,70

Módulo Secante LDPE

1,4

45,0

2,11

HDPE

1,6

150

3,29

9,58

9,30

27,1

PP

1,1

372

4,66

26,5

13,2

74,9

PET

0,9

640

10,0

27,5

28,4

77,8

13.2 En 1 981 se corrió un ensayo interlaboratorio para todas los demás propiedades de tensión excepto del módulo, en el cual se ensayaron en siete laboratorios las muestras trazadas al azar de seis materiales (uno de estos en tres espesores) clasificando el espesor desde 0,019 mm a 0,178 mm (0,000 75 pulgadas a 0,007 pulgadas). Se definió un resultado de ensayo como la media de cinco determinaciones de probetas. Sin embargo, cada laboratorio ensayó ocho probetas y Sx se determinó a partir de Sx = Sx /(5)1/2. Esto se hizo para mejorar la calidad de los datos estadísticos mientras se mantenía su aplicabilidad a un resultado de ensayo de cinco probetas. Los materiales y sus espesores se identifican en las Tablas 3 a 7, cada cual contiene datos para uno de las siguientes propiedades: esfuerzo de tensión a la fluencia, alargamiento a la fluencia, esfuerzo de tensión, alargamiento de tensión a la fluencia, y energía de tensión a la ruptura (véase la Nota 17).

13

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

NOTA 17 Después de diligenciar el reporte de la investigación, el examen del LDPE usado en este estudio entre polarizadores transversales revelaron que las líneas longitudinales, representando variación de anchura substancial en orientación molecular, probablemente no fue realizado exitosamente el componente de variación entre laboratorios. NOTA 18 Precaución: Las siguientes explicaciones de Ir y IR, (13.3 a 13.3.3) son solo con el propósito de presentar un medio significativo considerando la precisión aproximada de este método. Los datos de las Tablas 3 a 8 no deben aplicarse rigurosamente para la aceptación o rechazo de materiales, como esos datos son específicos de descarte y pueden no ser representativos de otros lotes, condiciones, materiales, o laboratorios. Los usuarios de este método de ensayo deben aplicar los principios descritos en Práctica ASTM E 691 para generar datos específicos a sus laboratorios y materiales, o entre laboratorios específicos. Los principios de 13.3 a 13.3.3 entonces serían válidos para tales datos.

13.3 Con el propósito de recopilar las estadísticas, se ha definido que el resultado del ensayo es el promedio de cinco medidas individuales de una propiedad de un material en el laboratorio, como el especificado en este método. El resumen de los datos estadísticos se presentan en la tabla 3. En dicha tabla, para los materiales indicados, S(r) son los valores obtenidos dentro del laboratorio de la desviación estándar, S(R) es la desviación estándar obtenida entre laboratorios de los resultados del ensayo, donde r es igual a 2.83 x S(r) (ver numeral 13.3.1) y R es igual a 2.83 x S(R) (véase el numeral 13.3.2) 13.3.1 Repetibilidad, Ir, (comparando dos resultados de ensayo para el mismo material, obtenido por el mismo operador usando el mismo equipo en el mismo día). Los dos resultados de ensayo deben juzgarse como no equivalentes si difieren por más del valor Ir para ese material. 13.3.2 Reproducibilida: Comparación dos valores medios para el mismo material, obtenido por diferentes operadores usando diferente equipo en diferentes días, en el mismo laboratorio o en laboratorios diferentes, los resultados de ensayo deben ser juzgados no equivalente si difieren por más del valor R para ese material. 13.3.3 Cualquier juicio que se haga de acuerdo con los numerales 13.3.1 y 13.3.2 tendría una probabilidad aproximada de 95 % de ser correcto. 13.3.4 Para mayor información véase la Práctica ASTM E691. 13.4

DESVIACIÓN

El error sistemático contribuye a la diferencia entre un resultado de ensayo y un valor verdadero (o referencia). No existen estándares reconocidos en los cuales se base una estimación de inclinación para estos métodos de ensayo.

14.

DESCRIPTORES

14.1 Módulo de elasticidad, película plástica, lámina plástica; propiedades de tensión; fuerza de tensión; tenacidad; esfuerzo a la fluencia.

14

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

Tabla 3. Datos de precisión para esfuerzo de fluencia

Espesor

Promedio

(Sr)A

(SR)B

I(r)C

I(R)D

mils

103 psi

3 10 psi

3 10 , psi

103 psi

3 10 psi

LDPE

1,0

1,49

0,051

0,13

0,14

0,37

HDPE

1,0

4,33

0,084

0,16

0,24

0,44

PP

0,75

6,40

0,13

0,52

0,37

1,46

PC

4,0

8,59

0,072

0,29

0,20

0,82

CTA

5,3

11,4

0,12

0,50

0,34

1,43

PET

4,0

14,3

0,12

0,23

0,34

0,66

PET

2,5

14,4

0,14

0,54

0,40

1,52

0,37

1,03

Material

PET A

7,0 14,4 0,13 0,36 Sr es la desviación estándar del promedio dentro de laboratorio

B

SR es la desviación estándar del promedio entre laboratorios

C

lr = 2.83 Sr

D

IR = 2.83 SR

Tabla 4. Datos de precisión para alargamiento a la ruptura Espesor mils

Promedio %

(Sr)A %

(SR)B %

I(r) %

I(R)D %

PP

0,75

3,5

0,15

0,41

0,42

1,2

PET

2,5

5,2

0,26

0,92

0,74

2,6

PET

4,0

5,3

0,25

0,60

0,71

1,7

PET

7,0

5,4

0,14

1,05

0,40

3,0

Material

C

CTA

5,3

5,4

0,19

0,99

0,54

2,8

PC

4,0

6,9

0,24

0,98

0,68

2,8

HDPE

1,0

8,8

0,32

1,82

0,91

5,2

LDPE

1,0

10,0

0,55

3,41

1,56

9,6

NOTA

Véase la Tabla 3 para las explicaciones de pie de página.

15

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

Tabla 5. Datos de precisión para resistencia a la tensión A

B

C

Espesor mils

Promedio 103 psi

(Sr) 103 psi

(SR) 103 psi

I(r) 103 psi

I(R)D 103 psi

LDPE

1,0

3,42

0,14

0,53

0,40

1,5

HDPE

1,0

6,87

0,27

0,81

0,76

2,3

PC

4,0

12,0

0,34

0,93

0,96

2,6

CTA

5,3

14,6

0,20

1,37

0,57

3,9

PP

0,75

28,4

1,57

4,56

4,4

12,9

PET

4,0

28,9

0,65

1,27

1,8

3,6

PET

7,0

30,3

0,83

1,32

2,3

3,7

PET

2,5

30,6

1,22

2,64

3,4

7,5

Material

NOTA

Véase la Tabla 3 para las explicaciones de pie de página. Tabla 6. Datos de precisión para alargamiento a la ruptura

Material

Espesor mils

Promedio %

(Sr)A %

(SR)B %

I(r)C %

I(R)D %

CTA

5,3

26,4

1,0

4,3

3

12

PP

0,75

57,8

4,4

12,7

12

36

PET

2,5

120

8,0

14,6

23

41

PET

7,0

132

5,8

10,6

16

30

PET

4,0

134

4,4

12,2

12

35

PC

4,0

155

5,4

17,1

15

48

LDPE

1,0

205

24,4

73,3

69

210

HDPE

1,0

570

26,0

91,7

74

260

NOTA

Véase la Tabla 3 para las explicaciones de pie de página. Tabla 7. Datos de precisión para energía de tensión a la ruptura

Material

Espesor mils

(Sr)A (SR)B Promedio pulgadas/libra pulgadas/libra pulgadas/libra pulgadas3 pulgada3 pulgada3

I(r)C I(R)D pulgadas/libra pulgadas/libra pulgadas3 pulgadas3

CTA

5,0

3,14

0,14

0,70

0,4

2,0

LDPE

1,0

5,55

0,84

2,47

2,4

7,0

PP

0,75

11,3

1,19

3,11

3,4

8,8

PC

4,0

12,9

0,59

1,55

1,7

4,4

HDPE

1,0

26,0

1,87

5,02

5,3

14,2

PET

2,5

26,1

2,13

4,20

6,0

11,9

PET

4,0

27,1

1,42

2,75

4,0

7,8

PET

7,0

28,4

1,71

2,72

4,8

7,7

NOTA

Véase la Tabla 3 para las explicaciones de pie de página.

16

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización) ANEXO A (Normativo)

A.1

COMPENSACIÓN DE PUNTA

A.1.1 En una curva típica de esfuerzo-deformación (véase la Figura A.1.1.) existe una región de punta, AC, la cual no representa una propiedad del material, es un artefacto causado por una contracción de flojedad, y alineamiento o asentamiento del espécimen. Con el objeto de obtener valores correctos de parámetros tales como módulo, deformación, y punto de fluencia compensado, este artefacto debe ser compensado para dar el punto cero corregido en el eje de deformación o extensión. A.1.2 En el caso de un material que tiene una región de comportamiento hookeano (lineal) (Figura. A.1.1), se construye una continuación de la región lineal (CD) de la curva cruzando el eje de cero-esfuerzo. Esta intersección (B) es el punto de cero-deformación corregido a partir del cual todas las extensiones o deformaciones deben medirse, incluyendo la compensación de fluencia (BE), si es aplicable. El módulo elástico puede determinarse dividiendo el esfuerzo en cualquier punto a lo largo de la línea CD (o su extensión) por la deformación en el mismo punto (medida desde el punto B, definida como cero-deformación).

Esfuerzo

F

D

C

A

NOTA

B

E

Deformación

Algunos registradores de gráficos trazan la imagen de espejo de esta gráfica Figura A.1.1. Material con región hookeana. Esfuerzo-deformación

A.1.3 En el caso de un material que no tenga ninguna región lineal (véase la Figura A.1.2), puede hacerse la misma clase de corrección de punta del punto cero-deformación construyendo una tangente hasta la máxima pendiente en el punto de infección (H'). Esta se extiende hasta intersectar el eje de deformación en el punto B', el punto cero-deformación corregido. Usando el punto B' como deformación cero, el esfuerzo en cualquier punto (G') en la curva puede dividirse por la deformación en ese punto para obtener un módulo secante (pendiente de la línea B' G'). Para esos materiales que no tienen región lineal, cualquier intento 17

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

Esfuerzo

para usar la tangente a través del punto de inflección como base para la determinación de una compensación de fluencia puede resultar en un error inaceptable.

K' G'

H'

A'

NOTA

B'

Deformación

Algunos registradores de gráficos trazan la imagen espejo de esta gráfica

Figura A.1.2. Material sin región hookeana. Esfuerzo-deformación

A.2

DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE TENSIÓN A LA RUPTURA

A.2.1 La energía de tensión a la ruptura (TEB) se define como el área bajo la curva de esfuerzo deformación, ó TEB = ∫ ET S dE

Donde S es el esfuerzo en cualquier deformación, E, / ET es la deformación a la ruptura. El valor está en unidades de energía por unidad de volumen de la región inicial en la longitud de la probeta del instrumento. TEB es medida más conveniente y exactamente con un probador de tensión equipado con un integrador. El cálculo es el siguiente: TEB = (I/K) (carga de escala completa) (velocidad de gráfica) (velocidad de cruceta/velocidad de gráfica) (media de calibración) (ancho de la probeta) (longitud de la probeta)

Donde I es la lectura de número del integrador y K es el máximo número posible por unidad de tiempo para una carga de escala completa constante. Este cálculo completo se hace típicamente de modo electrónico. Los resultados se expresan mejor en megajulios por metro cúbico (o pulgada-libra-fuerza por pulgada cúbica). 18

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

A.2.2 Sin un integrador, el área bajo la curva registrada esfuerzo-deformación puede medirse por planímetro, contando cuadros, o pesando la curva cortada. Estas técnicas son consumidoras de tiempo y de menos precisión, debido a que la escala de carga en algunas gráficas no está en dimensiones de números enteros. Además si las coordenadas de la curva están en términos de fuerza y extensión en lugar de esfuerzo y deformación, la energía calculada correspondiente al área media, debe dividirse por el producto de la longitud medida en el instrumento, ancho de espécimen, y media de calibración: TEB = (área de la curva)(fuerza por unidad de escala de gráfica) (extensión por unidad de recorrido de gráfica) (media de calibración ) (ancho de la probeta) (longitud de la probeta)

A.2.3 Por ejemplo si el área bajo una curva fuerza-extensión es 60 000 mm2 la coordenada aplicada es 2,0 N/mm en la escala gráfica, la coordenada de extensión es 0,25 mm de extensión por mm de recorrido de gráfica, y las dimensiones del espécimen son 0,1 mm de espesor, 15 mm de ancho y 100 mm de longitud de instrumento, entonces el cálculo para la energía de tensión a la ruptura es: TEB = (60 000 mm2) (2,0 N/mm)(0,25 x 10-3 m/mm) (0,1 x 10-3 m)(15 x 10-3 m)(100 X 10-3 m) TEB = 200 MJ/m3

19

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 942 (Segunda actualización)

DOCUMENTO DE REFERENCIA ASTM INTERNATIONAL, Standard Test Methods for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. Philadelphia: ASTM, 1993. p.182 - 190 (ASTM D882-02).

20