Estudio de la vida útil de plásticos sometidos a cargas mecánicas usando el método de isoesfuerzo escalonado

Abstract

La presente tesis de magíster tiene como objetivo aplicar un método de proyección de datos de creep para evaluar la vida útil de un material polimérico, en particular polietileno de alta densidad (HDPE) en estado virgen y reciclado. El marco teórico se desarrolla en torno a los enfoques con los que se puede desarrollar el objetivo, estos son: principio de superposición tiempo-temperatura, principio de superposición tiempo-esfuerzo, método isotérmico escalonado y, por último, método isoesfuerzo escalonado. Todos estos enfoques permiten proyectar datos de ensayos de creep realizados en periodos cortos de tiempo, en curvas maestras que describen el comportamiento de materiales viscoelásticos a largo plazo. De este estudio se selecciona el método de isoesfuerzo escalonado para ser aplicado a los materiales indicados. Este método se basa en la realización de ensayos de creep con niveles o pasos de esfuerzo variables. A los datos obtenidos de dichos ensayos se le aplican 4 ajustes que permiten generar una curva maestra a un esfuerzo de referencia de interés. Para la aplicación del método seleccionado se utilizan probetas planas de la norma ASTM D638 tipo 1 para ensayos de tracción en polímeros, fabricadas por inyección. El diseño del ensayo se realiza en base a la literatura. El ensayo se realiza con cuatro pasos variables de esfuerzos comenzando desde el esfuerzo de referencia, 18,5 MPa, el tiempo de permanencia de cada paso es de 5 horas. Luego de realizar los ensayos para los dos materiales, se aplican los cuatro ajustes requeridos para la obtención de la curva maestra que describe el comportamiento del creep a largo plazo. Los resultados obtenidos muestran que el material reciclado presenta una vida útil aproximadamente 54% mayor que el material virgen. La implementación y el análisis, de los factores influyentes en la aplicación del método, se realiza considerando todos los aspectos relevantes y evaluando mejoras para próximos trabajos.