La Resistencia de los Cauchos se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo. Se realizan unos ensayos para determinar estas capacidades de resistencia, pero estos ensayos representan un gasto adicional en equipo y en personal cualificado para su realización e interpretación, y hace falta cierto buen juicio para seleccionar los más idóneos, que cumplan el fin propuesto sin incidir desmesuradamente en los costes de producción.

Si el usuario potencial no cuenta con una experiencia propia en caucho, es muy aconsejable la colaboración y el asesoramiento de un fabricante responsable, ya que con mucha frecuencia sólo la experiencia puede mostrar el camino mejor para resolver estas dificultades.

Mostramos algunos de los principales métodos de ensayo más utilizados, más que tratar de describir los detalles de la realización, exponemos sus fundamentos, utilidad y limitaciones.

Tracción

Las características de Tracción son, junto con la dureza, las que con mayor frecuencia se incluyen en las especificaciones tanto de cauchos sintéticos como naturales.
Para medir la tracción de un elastómero, se utiliza un dinamómetro (Instron). Se toma la muestra (probeta de forma halterio o anular), se sujeta cada extremo y luego se procede a estirarla a velocidad constante, hasta su rotura. La tensión requerida para romper la muestra representa la resistencia a la tracción del material. Mientras dura el estiramiento de la muestra, va midiendo la fuerza (F) que está ejerciendo. Cuando conocemos la fuerza que se está ejerciendo sobre la muestra, dividimos ese número por el área (A) de la muestra.
El resultado es la tensión que está experimentando la muestra. F / A = Stress

Puesto que la carga de rotura es la fuerza aplicada sobre la muestra dividida por el área de la misma, tanto la tensión como la carga de rotura se miden en unidades de fuerza por unidad de área, generalmente N/cm2. La tensión y la resistencia también pueden ser medidas en megapascales (MPa). Resulta sencilla la conversión entre diferentes unidades, ya que 1 MPa = 100 N/cm2.
Otras veces, la tensión y la resistencia se miden en las viejas unidades del sistema inglés, libras por pulgada cuadrada, o psi. Para convertir psi a N/cm2, el factor de conversión es 1 N/cm2 = 1.45 psi

Normas
ASTM D412 · DIN 53504 · ISO 37 · ISO 1798 · JIS K6251

ASTM D412 · Ensayo de tracción sobre caucho vulcanizado y elastómeros termoplásticos.
La norma ASTM D412 especifica las condiciones de ensayo para determinar las propiedades de tracción de elastómeros moldeados y troquelados. Debido a la extensibilidad que los cauchos y elastómeros exhiben, se requieren generalmente extensómetros para medir con precisión la elongación o estiramiento durante la carga aplicada.

ISO 1798:1999 · Resistencia a la Tracción y Alargamiento a la Rotura de los materiales poliméricos flexibles celulares.
La ISO 1798 investiga la resistencia a la tracción y las propiedades de deformación de los materiales poliméricos flexibles celulares cuando se extienden a una velocidad constante de desplazamiento hasta el fallo. En principio, la muestra de ensayo está soportada entre dos mordazas de sujeción y se instala un extensómetro para una longitud de referencia dada. La muestra se estira hasta que rompe a una velocidad constante de desplazamiento. La carga y la deformación se registran durante la prueba, y se utilizan para determinar la resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura.

Elongación, Alargamiento a la Rotura

Las propiedades mecánicas de un caucho no se remiten exclusivamente a conocer cuán resistente es.
La resistencia nos indica cuánta tensión se necesita para romper algo. Pero no nos dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras estamos tratando de romperla. Ahí es donde corresponde estudiar el comportamiento de Elongación de la muestra polimérica.
La Elongación es un tipo de deformación. La deformación es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier cosa bajo tensión. Cuando hablamos de tensión, la muestra se deforma por estiramiento, volviéndose más larga. Obviamente llamamos a ésto elongación.

Por lo general, hablamos de porcentaje de elongación, que es el largo de la muestra después del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100. (L / L0) x 100 = % Elongación

Normas
ASTM D412 · DIN 53504 · ISO 37 · EN ISO 1798 · JIS K6251

Existen muchas cosas relacionadas con la elongación, que dependen del tipo de material que se está estudiando. Dos mediciones importantes son la elongación final y la elongación elástica.

La elongación final es crucial para todo tipo de material. Representa cuánto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Es decir, cuánto puede estirársela, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 200% y el 700% y volver a su longitud original sin inconvenientes.

Desgarro

La resistencia al Desgarro pretende medir la resistencia de un artículo de goma a que se produzca o propague una laceración bajo los esfuerzos que ha de soportar en servicio o en el propio proceso de fabricación. En este método la fuerza se aplica perpendicularmente a la dirección de propagación del desgarro, y los resultados se expresan por el valor mediano de la tensión del desgarro, el cociente de la fuerza, medida en N, y del espesor de la probeta medido en mm.
La unidad SI correspondiente son N/mm o KN/mt (1KN/mt = 0,981 Kgf/cm).

Normas
ASTM D624 tipo C · UNE 53516

ASTM D624 tipo C
Las probetas del tipo C son sin arco, con angulo de 90º en un lado y con extremos de lengüeta. La fuerza en esta probeta actúa principalmente en dirección paralela a las lengüetas en la direccion de separacion de las mordazas. ASTM D624 tipo C mide la fuerza de rotura o de iniciación del desgarre en la concentracion de esfuerzo ubicada en el vertice de 90º. Si la iniciacion del desgarre no se produce en el vertice, los resultados son mas indicativos de resistencia a la tension que la resistencia al desgarro.

Abrasión

La Abrasión o desgaste es la pérdida de material producida por fricción contra otra superficie, mediante unos aparatos llamados abrasímetros.

Normas
DIN 53516 · UNE 53527

Una probeta cilíndrica de 16mm de diámetro se desplaza longitudinalmente sobre un cilindro dotado de un movimiento de rotación y cubierto con una tela de esmeril, de tal manera que la probeta efectúa un recorrido de 40m sin ocupar nunca la misma posición anterior. Durante el ensayo la probeta está sometida a una fuerza de 10 N en cauchos duros y 5 N en blandos.
Los resultados se expresan por la pérdida por abrasión, expresada en mm³, es decir, la pérdida en peso dividida por la densidad del material. Por lo que como más bajo sea el valor, mayor resistencia a la abrasión tiene el elastómero.

Compresion Set

Deformaciones remanentes, Fluencia y relajación de esfuerzos.
Son 3 tipos de características íntimamente relacionadas entre sí, ya que reflejan el efecto de un esfuerzo o de una deformación aplicados durante un timepo prolongado.
Si se aplica un esfuerzo constante, además de la deformación instantánea resultante inicialmente, tiene lugar una deformación adicional más lenta (fluencia). Si por el contrario es el valor de la deformación impuesta el que se mantiene constante, el esfuerzo necesario para producir dicha deformación irá disminuyendo paulatinamente (relajación de esfuerzos). Al suprimir la fuerza deformante la pieza de goma experimentará una recuperación instantánea pero incompleta, quedará una deformación residual (deformación remanente), que a veces se reduce algo en el tiempo aunque sin llegar a desaparecer por completo; dad la variabilidad de esta recuperación con el tiempo, se prefiere el calificativo de remanente en vez de permanente.

Entre los ensayos diseñados para la evaluación de estas características, el más difundido es el de deformación remanente por compresión (en la terminología inglesa “compression set”).

Normas
ASTM D395 Met.B · UNE 53511 · UNE 53578 · ASTM D 1056-78 · DIN 53517 · UNE EN ISO 1856

UNE 53511
Una probeta cilíndrica es comprimida entre dos placas metálicas hasta una deformación del 25% de su altura original, y en estas condiciones es mantenida durante un tiempo y temperatura, generalmente 22 horas a 70ºC. Transcurrido el período de ensayo, se suprime la fuerza deformante y se deja recuperar la probeta y se espera diferentes tiempos en función a las temperaturas del ensayo. La deformación remanente al final del tiempo de recuperación se expresa en % de la deformación impuesta.
La UNE 53578 el resultado se expresa en tanto por ciento de las dimensiones originales.

Resiliencia e Histéresis

En el caucho vulcanizado se define la Resiliencia como la relación entre la energía restituida después de una deformación y la energía total suministrada para producir dicha deformación. Una forma en principio sencilla de determinarla es a través del rebote de un péndulo tras su impacto en la goma, en cuyo caso se denomina resiliencia por rebote. La resiliencia depende de la velocidad de deformación.
La Histéresis es la energía perdida durante un ciclo dado de deformación y recuperación. El calor generado por una sucesión de ciclos de deformación y recuperación, debido a la conversión de energía de histéresis en calor, es usualmente medido por el aumento de la temperatura de la probeta de ensayo.

Resiliencia = ET (energía Recuperada) x 100 : EA (Energía Inicial Aplicada)
Histéresis = 100 – Resiliencia

Un ejemplo de caucho con muy alta resiliencia es la goma virgen, el Caucho Natural NR ►
Y por el contrario el caucho con más baja resiliencia es el caucho butílico Butyl IIR ►, que le proporciona una elevada capacidad de amortiguación de impactos o vibraciones no sostenidas.




Esta información y nuestro asesoramiento técnico, ya sea verbal, por escrito o mediante ensayos, se da de buena fe pero sin garantía. Esto también se aplica cuando los derechos de propiedad están involucrados.
El asesoramiento no lo libera de la obligación de comprobar su validez y para poner a prueba nuestros productos en cuanto a su idoneidad para el uso previsto.
El almacenamiento, la aplicación y uso de nuestros productos están fuera de nuestro control y, por tanto, exclusivamente bajo su propia responsabilidad.