Éste es uno de los ensayos no destructivos que se utilizan para localizar defectos en la superficie o en el interior de los materiales sin deteriorar el material de ensayo.
El material sobre el que vamos a ensayar es una pierza soldada.
Los líquidos que vamos a utilizar vienen en spray y son los que vemos en la siguiente imágen:
Penetrante rojo Limpiador Revelador blanco
Se aplican éstos líquidos sobre la superficie a ensayar en el siguiente órden:
Limpiador "Cleaner" para limpiar la superficie.
Penetrante rojo. Después de pulverizar la supoerficie, esperamos de 15 a 20 minutos para que penetre bien en las posibles grietas o imperfecciones.
Volvemos a limpiar para eliminar el exceso de líquido penetrante.
Aplicamos el revelador blanco y observamos.
Observamos la imagen y a simple vista no parece que tenga imperfecciones .
Observamos la pieza con una lupa y el resultado es:
Aunque parezca que la superficie es lisa, los puntitos rojos que se observan en la imagen son restos de luíquido penetrante lo cual nos indica que la soldadura tiene pequeñas grietas.
Éstas grietas pueden ser rechazadas, en un control de calidad, cuando se requiera que la pieza no tenga ninguna imperfección.
La pieza no pasaría el control de calidad en el caso de que se utilizara como un conducto por el que tengan que pasar líquidos o gases ya que se producirían pérdidas al quedar atrapados en las grietas.
En el siguiente víedeo podemos ver como se lleva a cabo el control de soldaduras:
Debido a que los líquidos penetrantes se aplican en forma de aerosol es conveniente tomar algunas precauciones:
agitar antes de usar
colocar el spray a una distancia de 30 cm
apretar el pulsador del spray de forma continua
no echar mucha cantidad de revelador ya que dificulta la visión posterior de los defectos
El ensayo consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática (probeta), de dimensiones normalizadas, a un esfuerzo de tracción creciente (estirar la probeta), determinando de ésta manera importantes aspectos de resistencia y alargamineto de los materiales.
Medidas de la probeta:
Sección: circular
Longitud entre marcas: 50 mm
Longitud total: 100 mm
Sección: 78.5 mm2 (d =10 mm)
Para realizar el ensayo, se procede de la siguiente manera:
Hacer una probeta con el material que se va a ensayar.
Marcar dos puntos o trazas para indicar la longitud inicial (L0).
Determinar el área de la sección inicial (So) con un error menor del 1%, midiendo el diámetro de la probeta.
Colocamos la probeta entre las mordazas.
Se ajusta la célula a 0 de carga, 0 de alargamiento y el registro también en la posición 0.
Aplicar la carga a la velocidad indicada en la norma ASTN hasta que la probeta falle.
Sacar la probeta de las mordazas y midir el diámetro más pequeño que queda en la mitad de la probeta para determinar el coeficiente de estricción (Z).
Medimos la longitud final entre las dos marcas (Lo) para determinar el alargamiento porcentual de rotura.
Se mira el tipo de fractura, si es parcial o completa.
Probetas y máquina de tracción
En éste ensayo, medimos la resistencia que opone el material a una fuerza estática, absorbiendo la energía en forma de energía plástica hasta que finalmente se rompe.
Probetas rectangulares durante el ensayo de tracción
En el siguiente vídeo vemos como se lleva a cabo un ensayo de tracción:
Los resultados obtenidos son:
La tensión la calculamos mediante:
Y deformación unitaria producida:
Con los resultados obtenidos, representamos gráficamente la tensión frente al alargamiento unitario:
Determinamos los siguientes parámetros:
Donde:
Fm es la mayor carga que soporta la probeta durante el ensayo después de sobrepasar el limite elástico.
Rm es el cociente entre la carga máxima y el área de la sección inicial de la probeta.
Rp, la tensión a la que corresponde una extensión no proporcional igual a un % preestablecido de la longitud inicial.
Determinamos el límite elástico para una elongación del 0,2%:
Como observamos en la gráfica, la proporcionalidad entre la tensión y el alargamiento se cumple hasta el punto 970;0.003.
Calculamos el alargamiento porcentual de rotura y el coeficiente de estricción:
Calculamos la resilencia (U), capacidad que tiene un material de absorber energía cuando es
deformado y de ceder esa energía cuando cesa la causa de deformación.
En éstos ensayos se intentará seguir todos los pasos establecidos en la Norma UNE-EN 13279-2:2004.
1. Amasado a saturación. Relación agua / yeso: (UNE-EN 13279-2)
Al cabo de 120 s, aún queaba una fina capa de agua por lo que espolvoreamos yeso durante aproximadamente 30 s más y los resultados obtenidos son:
Según los resultados obtenidos, para conseguir una masa de yeso saturada, se necesitan 48 g de agua por cada 100 g de yeso.
2. Determinación de tiempos de fraguado: (Método del cuchillo UNE EN-13279-2)
El procedimiento de éste ensayo es igual al de la Práctica 4, utilizando el material que viene indicado por la norma:
cuchillo de longitud de filo de unos 100 mm, 16 mm de anchura y espesor del borde superior de la hoja de 1 mm aproximadamente, con sección transversal en forma de cuña
una espátula
placas de vidrio lisas (dimensiones mínimas: 400 mm de longitud y 200 mm de anchura),
cronómetro
recipiente de amasado fabricado en material no reactivo.
La pasta de yeso se prepara con la consistencia determinada en el ensayo anterior (48 g agua/100 g yeso).
Dimensiones galleta
Se hacen 3 galletas de 100-120 mm de diámetro y 5 de espesor.
Inicio fraguado
El tiempo de principio de fraguado debe determinarse haciendo cortes en la galleta (limpiar el cuchillo después de cada corte)
Para obtener el tiempo de final de fraguado se ejerce con el dedo corazón una fuerza
de 55 N ± 5 N ( unos 5 Kgf), sobre la superficie de las galletas ( en un círculo central de 50-60
mm de diámetro) con intervalos de 30 segundos.
Final fraguado
Los resultados obtenidos son:
Inicio del fraguado : 10´32´´
Final Fraguado: 44´11´´
Si comparamos los resultados de este ensayo con los obtenidos en la práctica 4, hay una gran variación el el tiempo de fraguado. Ésta variación puede ser debido a que el yeso probablemente haya absorbido agua del medio y por los cambios en el método, siendo éste más fiable ya que está respaldado por una norma. Aquí encontramos información interesante sobre las propiedades y el fraguado del yeso.
Los factores que más influyen en el fraguado del yeso son:
Relación yeso/agua: al aumentar ésta relación, el tiempo disminuye considerablemente.
Finura de molido: cuanto más fino es el grano, mayor es la superficie especifíca, lo cual aumenta la velocidad de reacción y finalmente el tiempo de fraguado.
Temperatura ambiente: al aumentar la temperatura, disminuye el tiempo de fraguado. Aunque, como vimos en la práctica 4, al amasar el yeso con agua caliente, hasta los 40⁰C aproximadamente, también disminuye el tiempo de fraguado; al calentar el agua por encima de los 40⁰C, el tiempo de fraguado aumenta ya que el dihidrato es inestable por encima de ésta temperatura.
Retardadores y aceleradores: en el caso de los retardadores se suelen utilizar sustancias orgánicas que forman una capa relativamente inpermeable alrededor del grano de yeso lo que hace que el agua tarde más en reaccionar con el yeso. En el caso de aceleradores, se suelen utilizar sales inorgánicas que aceleran la hidratación.
3. Contenido en agua combinada
Para determinar el contenido de agua combinada con el CaSO4, pesamos 1 g de muestra previamente desecada (M3) a 42 ºC ± 3 ºC hasta pesada constante.
El crisol con 1 g de muestra se introduce en un horno de mufla a 400 ºC ± 30 ºC durante 1 h.
Se saca el crisol y se deja enfriar en desecador con gel de sílice yuna vez frío se pesa ( M4 ).
Hemos obtenido los siguientes resultados:
El porcentaje de agua combinada con el con el CaSO4 es de 4%. En la siguiente página, podemos ver un estudio del reciclado de residuos de construcción con yeso y el % de agua combinada que es bastante parecido a los resultados del ensayo que nosotros realizamos.
4. Determinación del pH
Para este ensayo prepararemos una solución de yeso/agua 1:2 (50 g de yeso en 100 g de agua). Para preparar la solución, se agita la mezcla durante 3 minutos y se deja reposar 2 minutos.
Se mide el pH 3 veces introduciendo el electrodo del pH-metro en el sobrenadante de la solución de yeso.
Realizaremos una curva patrón con 3 disoluciones de pH: 4, 7( las tenemos preparadas) y pH 10 NH3/NH4Cl.
Resultados:
Según la ficha técnica del yeso "el Duende", el pH es superior a 6 por lo que al ser la dispersinón inferior a 0,2 y el pH superior a 6 (pH = 9.9), los resultados del ensayo son fiables.
5. Finura del molido: (UNE-EN 13279-2 )
Pesar 50 g de yeso previamente desecado a (40 ± 2 ) ºC.
En un tamiz de 200 μm de luz de malla se echa la muestra y se tamiza con movimientos en forma de vaivén, permitiendo en cada movimiento golpear la otra mano, con una cadencia de aproximadamente 125 (girar el tamiz 90º cada 25 movimientos) veces por minuto, de modo que el yeso se extienda en todo momento de manera uniforme.
Pesar el residuo cada minuto hasta que el yeso que pase a través del tamiz en un minuto sea inferior a 0.2g.
Realizar los cálculos para determinar la finura de molido:
Resultados del ensayo:
El porcentaje de finura es de 69,4 %.
El ensayo de finura del molido es muy importante ya que gracia a la finura se determinan muchas de las propiedades y usos que se le pueden dar al yeso. Cuanto mayor sera el % de finura, mejor reacciona con el agua, lo cual, hace que el tiempo de fraguado disminuya y aumenta la calidad del producto.
6. Preparación de las probetas de ensayo
Al no tener moldes para preparas las probetas, utilizamos unos moldes para hielo y preparamos uno de cartón (2 x 8 cm) recubiertos de papel de aluminio.
Molde cartón (2 x 8 cm)
Probeta ( 2 x 8)
Éstos moldes se llenan con una masa preparada según los resultados del primer ensayo, 100 g de yeso por cada 48 g de agua.
Antes de 10 minutos desde la preparación de la pasta, se deben llenar los moldes evitanto la formación de burbujas (elevamos el molde 10 mm desde su extremo superior y lo dejamos caer). Los huecos de las esquinas se rellenan con ayuda de una espátula.
Dejamos que frague y eliminamos los restos que sobresalen del molde con un cuchillo mediante un movimiento de sierra.
En cuanto se haya adquirido el grado adecuado de resistencia, se deben desmoldar las probetas identificándolas.
Las probetas deben mantenerse durante siete días en la atmósfera de laboratorio: ( 23 ± 2 ) ºC y humedad relativa del aire de ( 50 ± 5 ) %. Después, deben desecarse hasta masa constante a una temperatura de (40 ± 2 ) ºC. Tras su secado, las probetas deben enfriarse en desecador hasta la temperatura del laboratorio de ensayo.
7. Resistencia mecánica a flexión: ( UNE-EN 13279-2 )
Para éste ensayo se utilizan probetas prismáticas de 160 mm x 40 mm x 40 mm.
Se apoya una probeta sobre los rodillos (100 mm de separación) del aparato de flexión y, mediante un
rodillo central, debe aplicarse una carga hasta que se rompa la probeta. Se anota la carga máxima, en Newton, que soporta la probeta.
Por último, se calcula la resistencia a flexión mediante la fórmula: Pf = 0.00234 * P
Al no disponer del aparato de flexión ni moldes normalizados con las dimensiones previstas en la Norma, utilizamos las probetas del ensayo anterior y un método improvisado.
La probeta se rompió al aplicar una carga de 6,9 Kg.
Probeta rota en el ensayo de resistencia a flexión
La resistencia a la flexión es de 0,16 N.
En éste vídeo observamos como se realizó el ensayo:
