PROBLEMAS PLASTICOS /LECCION 12

MATERIALES POLIMÉRICOS Y COMPUESTOS
TEMA 7- Métodos de procesado. Otros métodos
PROBLEMAS.-
HOJA 1
P1.- El dado anular utilizado en el moldeo por soplado tiene un diámetro interior de 27 mm y exterior de
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30 mm. El parison se infla con una presión de 0.4 MN/mm , para producir una botella de 50 mm de
diámetro. Si la velocidad de extrusión usada causa una relación de hinchamiento del espesor de 2, estimar el
espesor de la botella. Comentar las posibilidades de fabricación de la botella, si la fractura del fundido tiene
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lugar a una tensión de 6 MN/m .
P2.- Se desea fabricar, mediante moldeo por soplado, una botella de polietileno de 60 mm de diámetro y 2
mm de espesor. Si el dado anular utilizado tiene un diámetro exterior de 32 mm e interior de 28 mm,
calcular el caudal de salida de la máquina de extrusión y la presión de inflado. La densidad del polietileno
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fundido es de 760 kg/m . Usar los datos de flujo de la figura 1.
Figura 1.- Datos de flujo del polietileno a 170 ºC
P3.- Durante el moldeo por soplado de botellas de polietileno, el parisón tiene una longitud 0.3 m y se
mantiene colgando durante un período de 5 segundos. Estimar la cantidad de alargamiento que tiene lugar.
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La densidad del polietileno fundido es de 760 kg/m . Usar los datos de flujo de la figura 1.
P4.- Una máquina de calandrado, que tiene unos rodillos de diámetro 0.4 m, produce una lámina de plástico
de 2 m de ancho con un caudal másico de 1300 kg/h. Si la distancia entre los rodillos es de 10 mm y la
velocidad de salida de la lámina es de 0.01 m/s, estimar la posición y magnitud de la presión máxima. La
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densidad del material es de 1400 kg/m y su viscosidad 104 N.s/m .
R.- 24.08 mm, 96 kN/m
P5.- Una placa circular de fenol formaldehído de diámetro 0.3 m va a ser sometida a moldeo por
compresión. Si la preforma es cilíndrica con un diámetro de 50 mm y una altura de 36 mm, estimar la fuerza
necesaria del punzón para producir el artículo en 10 segundos. La viscosidad del puede tomarse como 103
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N.s/m
R.- 59.6 kN.
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PROBLEMAS.-
HOJA 2
P6.- En el soplado de película de polietileno la geometría del dado es que se muestra en la figura 2. Si el
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caudal másico de salida es de 300 kg/h y la densidad del polietileno fundido es de 760 kg/m , estimar la
caída de presión que tiene lugar en el dado. Estimar las dimensiones del tubo que produce el dado,
asumiendo que no hay estirado.
R.- 17.15 MN/m2, Diámetro 0 392.6 mm Espesor = 1.575 mm
Figura 2.- Dado usado en la extrusión de tubo.
P7.- Una maceta se va a obtener por termoconformado, usando una placa plana de plástico de espesor 2.5
mm. Si las dimensiones de la maceta (mm) son las que se dan en la figura 3, estimar el espsor de la pared de
la maceta a una distancia de 40 mm de la parte superior de la maceta. Calcular también la relación de
estirado (Area del producto/Area inicial de la placa).
R.- 0.51 mm, 3.6
Figura 3
P8.- Una máquina de calandrado, que tiene unos rodillos de diámetro 0.2 m, produce una lámina de plástico
de 2 mm de espesor a una velocidad lineal de 0.1 m/s. Si la distancia entre los rodillos es de 10 mm y la
velocidad de salida de la lámina es de 0.01 m/s. Evaluar el efecto a distancia entre los rodillos, la cual puede
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variar entre 0.8 y 1.9 mm, en el perfil de la presión. La viscosidad 1000 N.s/m
P9.- Durante una operación de moldeo rotacional un molde de aluminio con un espesor uniforme de 3 mm
se introduce en un horno a 300 ºC. Si la temperatura inicial del molde es de 23 ºC, estimar el tiempo
necesario para que el molde alcance los 250 ºC.
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El coeficiente de transferencia de calor por convección natural es de 28.4 W/m .K y la conductividad y
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difusividad térmica del aluminio son 230.1 W/m.K y 8.6x10 m /s, respectivamente. R.- 484.4 s
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HOJA 3
P10.- Un trozo de PVC cuyo peso es de 150 g se va a moldear por compresión con el fin de obtener un disco
de 300 mm de diámetro. Si la fuerza máxima que puede aplicar la prensa es de 100 kN, estimar el tiempo
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necesario para llenar el molde. La densidad y la viscosidad del PVC pueden tomarse como 1200 kg/m y 10
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N.s/m respectivamente.
R.- 19 s
P11.- Se va a utilizar un polímero fundido para recubrir un cable a una velocidad de 0.5 m/s. El diámetro del
cable es de 15 mm y el espesor requerido de recubrimiento es de 0.3 mm. El dado usado tiene una longitud
de 60 mm y un diámetro interior de 16 mm. ¿Qué presión debe usarse en la entrada del dado, si la
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viscosidad del polímero bajo esas condiciones de operación es de 100 N.s/m ?.
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R.- 14.4 MN/m
P12.- En una película de plastico de 0.1 mm de espesor se requiere que la orientación en la dirección
transversal sea el doble que en la dirección de la máquina. Si el dado anular utilizado tiene un diámetro
exterior de 100 mm y uno interior de 98 mm, estimar la relación de soplado requerida, el diámetro de la
burbuja y la anchura de la película plana. Despreciar los efectos inducidos por la extrusión y asumir que no
existe estirado.
R.- 2.24, 221.76 mm, 348.3 mm
P13.- Una máquina de calandrado, que tiene unos rodillos de diámetro 0.3 m, produce una lámina de
plástico de 2 m de ancho con un caudal másico de 2000 kg/h. Si la velocidad de rotación de los rodillos es
de 5 rpm y la distancia entre los rodillos es de 4.5 mm, estimar la posición y magnitud de la presión
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máxima. La densidad del material es de 1400 kg/m y su viscosidad 15000 N.s/m .
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R.- x=9 mm, (x/H)=1.786, 0.93 MN/m
P14.- Durante la fabricación de botellas de propileno por moldeo-soplado, el parison se extruye a una
temperatura de 230 ºC, siendo la temperatura del molde de 50 ºC. Si el espesor de la botella es de 1 mm y
pueden extraerse del molde cuando la temperatura es de 120 ºC, estimar el tiempo de enfriamiento en el
molde.
R.- 4.8 s
P15.- Durante el moldeo-soplado de polipropileno a 230 ºC el parison tiene una longitud de 0.4 m y se
mantiene suspendido durante 1 segundo. Estimar el tiempo natural para el proceso y la cantidad de pandeo
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(sagging) que tiene lugar. Para el polímero fundido puede tomarse una densidad de 730 kg/m .
R.- 1.68 s, 80 mm
P16.-Un tambor que tiene la forma de un tronco de cono se ha conformado mediante termoformado y
aplicando vacío a partir de una lámina de plástico de 3 mm de espesor. Si el diámetro del orificio de entrada
del tambor es de 60 mm, el diámetro de la base de 40 mm y la profundidad o altura de 60 mm, estimar el
espesor de la pared del tambor en: (a).- Un punto a 35 mm de la parte superior (b).- En el centro de la base
P17.- Un domo hemisferico de 200 mm de diámetro se ha conformado mediante termoformado y aplicando
vacío a partir de una lámina de plástico de 4 mm de espesor. Determinar el espesor del domo en el punto
más alejado de su diámetro.
R.- 2 mm