Módulo de cuerda

El módulo de cuerda es un parámetro clave en los ensayos de materiales, ya que proporciona a los ingenieros y equipos de control de calidad una medida precisa de la rigidez de un material en condiciones de carga definidas. Se calcula como la pendiente de una curva de tensión-deformación entre dos puntos específicos en lugar de a partir del inicio de la deformación. Este enfoque es especialmente valioso para los materiales en los que la parte inicial de la curva no es lineal o en los que se requiere un valor de rigidez definido dentro de un determinado intervalo de deformación.

Junto con mediciones como la resistencia a la flexión, el módulo elástico y la resistencia a la tracción, el módulo de cuerda es un indicador de rendimiento fundamental. Informa las decisiones de diseño, valida las especificaciones del producto y apoya la garantía de calidad cuantificando cómo resiste un material la deformación bajo carga y mantiene la estabilidad dimensional a lo largo del tiempo.

Definición e importancia

El módulo de cuerda se determina trazando una línea recta, denominada cuerda, entre dos puntos de la curva tensión-deformación. Estos puntos se seleccionan para evitar el comportamiento no lineal al inicio de la carga y el inicio de la fluencia más adelante en la curva. La pendiente resultante da la rigidez media en ese intervalo de deformación.

Este método es especialmente útil para plásticos, compuestos y elastómeros, que a menudo carecen de una región elástica perfectamente lineal. Al centrarse en un intervalo controlado, los ingenieros pueden comparar materiales similares en condiciones de ensayo uniformes.

Las mediciones precisas del módulo de cuerda son esenciales para:

• Validación del diseño: confirmación de que los materiales se comportarán bajo cargas de servicio.
• Selección de materiales: permite realizar comparaciones directas entre los materiales candidatos.
• Control de calidad: garantizar la uniformidad de los lotes en la fabricación.

Aplicaciones industriales

• Automoción: evaluación de la rigidez de paneles compuestos y componentes de polímero para garantizar el comportamiento en caso de colisión, reducir las vibraciones y mantener la integridad dimensional.
• Aeroespacial: medición del módulo en laminados de fibra de carbono en los que es fundamental una elevada relación rigidez-peso.
• Embalaje: comprobación de la rigidez de películas y cartones para garantizar que el embalaje mantiene su forma durante el apilamiento y el transporte.
• Electrónica: validación de la resistencia a la deformación de carcasas, conectores y otras piezas bajo cargas operativas.

En todos estos sectores, los datos del módulo de cuerda ayudan a cumplir las especificaciones, garantizar la durabilidad y optimizar los productos.

Normas clave

• ISO 178 - determinación de las propiedades de flexión de los plásticos rígidos mediante el método de flexión en tres puntos.
• ASTM D790 - ampliamente utilizada para el ensayo del módulo de flexión de plásticos reforzados y no reforzados y materiales aislantes eléctricos.
• ISO 4624 - ensayo de arranque para revestimientos y materiales adheridos, pertinente cuando el módulo se calcula para capas adhesivas o revestimientos.

Estas normas especifican la geometría de los ensayos, los índices de carga, las condiciones ambientales y los métodos de cálculo para garantizar que los resultados sean precisos y comparables entre laboratorios.

Tipos de ensayo

• Flexión en tres puntos: comúnmente utilizado para plásticos, materiales compuestos y tableros, ofrece una forma sencilla de evaluar la rigidez a la flexión.
• Ensayo de tracción: ideal para metales, polímeros y películas en los que la carga de tracción directa proporciona un valor de módulo claro.
• Ensayo de cizalladura: se aplica a uniones pegadas y compuestos estratificados en los que la rigidez interlaminar es clave.

La selección del método correcto depende de la forma del material, la aplicación prevista y los requisitos de la norma aplicable.

Paneles compuestos de fibra de carbono: en el sector aeroespacial, las pruebas de flexión en tres puntos determinaron la composición óptima de las fibras para maximizar la rigidez y minimizar el peso. Esto mejoró la eficiencia del combustible sin comprometer los márgenes de seguridad.

Láminas de polímero para envasado: las pruebas de módulo de tracción con distintos niveles de humedad garantizaron que las láminas de envasado mantuvieran su rigidez durante el transporte y el almacenamiento, evitando daños en el producto.

Entre las innovaciones recientes se incluyen:

• Galgas extensométricas digitales de alta resolución capaces de detectar cambios de desplazamiento submicrónicos.
• Dispositivos personalizados diseñados para formas de probeta irregulares o para simular condiciones de carga de uso final.
• Análisis en tiempo real mediante el software VectorPro, que permite realizar cálculos automáticos del módulo según las normas ISO y ASTM con total trazabilidad.

Estos avances mejoran la repetibilidad, reducen la influencia del operario y aceleran la interpretación de los datos.

Equipos de precisión

Las gamas MultiTest-dV y OmniTest de Mecmesin ofrecen un control preciso de la velocidad de ensayo, la carga y el desplazamiento. Cuando se combinan con el software VectorPro, proporcionan valores precisos del módulo de cuerda de acuerdo con los requisitos ISO y ASTM.

Confianza en todos los sectores

Utilizados a diario en los sectores de automoción, aeroespacial, embalaje y electrónica, los sistemas Mecmesin son fiables por su precisión, repetibilidad y robustez.

Soluciones flexibles y adaptables

Los sistemas modulares de Mecmesin pueden adaptarse a materiales cambiantes, normas actualizadas o nuevos requisitos de ensayo, desde bancos de doblado estándar de tres puntos hasta dispositivos totalmente personalizados para geometrías complejas.

Soporte continuo

Con calibración acreditada, formación de operarios y asistencia técnica, Mecmesin asegura que los sistemas de ensayo siguen siendo precisos, conformes y productivos durante toda su vida útil.

El ensayo del módulo de cuerda es una técnica fundamental para evaluar la rigidez de una amplia gama de materiales, desde los compuestos avanzados hasta las películas de embalaje cotidianas. Ya se trate de validar un nuevo diseño, comparar materiales o mantener la calidad de la producción, es esencial realizar ensayos precisos.

Para un asesoramiento experto en la selección del método de ensayo de módulo de cuerda, normas y equipos adecuados, contacte con un especialista de Mecmesin para asegurarse de que sus resultados son fiables, conformes y adecuados a su propósito.