SO LU ÇÕ ES SO N ELA STIC®

Volume 1, edição 1
14/03/2011
Soluciones Sonelastic®
S
módulo de Young, también se puede calcular el
onelastic®
es una línea de soluciones en
instrumentación
Ingeniería
destructiva
desarrollada
Física,
de
para
los
por
la
la
ATCP–
naturales
no
decremento logarítmico de la amplitud de vibración
elásticos
del
para cada modo de vibración.
módulos
de
y
vibración
obtenidas
mediante la técnica de excitación por impulso. En
esta técnica la muestra sufre un ligero impacto de
corta duración provocando una respuesta acústica
compuesta por una o más frecuencias naturales de
SOLUÇÕES SONELASTIC®
vibración, a partir de las cuales es calculado el
ATCP—ENGENHARIA FÍSICA
El amortiguamiento es calculado a partir del
caracterización
amortiguamiento de materiales a partir de las
frecuencias
módulo de cizallamiento y el coeficiente de Poisson.
El Sonelastic® atiende las Normas ASTM E 1876,
C215 y correlacionados y sus elementos y accesorios
posibilitan la caracterización en función del tiempo,
tanto en temperatura ambiente como para altas y
bajas temperaturas, siendo adecuado para una amplia
gama de materiales.
Caracterización nonodestructiva de los
Módulos Elásticos y del
Amortiguamiento
Tecnologías Sonelastic®
El Sonelastic® posee dos tecnologías para la
caracterización de los Módulos Elásticos y el
Amortiguamiento, ellas son:
• PC-Based: en esta tecnología un software realiza
el procesamiento de la señal. Permite mediciones
múltiples en función del tiempo y salva/exporta
resultados en formatos amigables. Es especialmente
aplicable en investigaciones y en el control avanzado
de la calidad.
• Stand Alone: en esta tecnología el software se
encuentra integrado a un hardware. Es aplicable en la
industria y en casos donde la vinculación del sistema
de medida con un computador no sea conveniente o
Stand Alone
PC Based
Ejemplos de caracterizaciones con el Sonelastic®:
La ATCP ofrece diversos tipos de
soportes para cuerpos de pruebas y
acesorios que posibilitan mediciones
de diversos tipos de materiales y
dimensiones. Si las configuraciones
usuales no satisfacen sus necesidades,
desarrollamos items bajo demanda
• Caracterizaciones
cementicios;
de
concretos
y
materiales
• Clasificación de maderas (vigas, traviesas de madera
colada, chapa de partículas aglomeradas);
• Evaluación del daños por choque térmico en
concretos refractarios;
• Caracterización para simulaciones con biomateriales
Ensayo con concretos de alta resistencia (ARI)
Los ensayos para determinar los módulos
elásticos y el amortiguamiento en concretos de
alta resistencia (ARI), fueron realizados en
parcería con el Laboratorio de Ingeniería de
Estructuras* de la EESC-USP, en el contexto de
la tesis doctoral del ingeniero Hidelbrando
Diógenes, orientado por la Profesora Dra. Ana
Lúcia H. C. El Debs y con la supervisión del
Prof. Mounir K. El Debs.
Los resultados obtenidos de los módulos de
elasticidad, con ambos sistemas fueron
equivalentes: 41,72 ± 0,53 GPa para las muestras
cilíndricas y de 44,01 ± 0,32 GPa para las
muestras prismáticas, empleándose el dispositivo
experimental, y 41,41 ± 0,38 GPa e 43,28 ± 0,25
GP respectivamente empleándose el Sonelastic®
PC Based. Partiendo de la coherencia en los
resultados podemos afirmar que los ensayos
fueron exitosos e indicararon la efectividad del
uso de las Soluciones Sonelastic® en la
caracterización no-destructiva de los módulos
elásticos y del amortiguamiento en muestras de
concreto.
Figura 1. Ilustración del ensayo con un cuerpo
cilíndrico.
Se analizaron muestras en formas de prismas y
cilíndros y los resultados obtenidos con el
Sonelastic® PC Based fueron comparados con
el ensayo dinámico usualmente realizado por el
Laboratorio de Estructuras, con un sistema de
adquisición ACE de la Dataphysics.
Figura 2. Resumen de los resultados vía Sonelastic®,
vía ensayo dinámico con acelerómetro y vía ensayo
El Sonelastic® utiliza un micrófono
para capturar la señal eliminando la
fijación de acelerómetros.
.
Es importante resaltar que al emplear las
Soluciones Sonelastic® no es necesario fijar
ningún acelerómetro al concreto o emplear
dispositivos especiales para excitar el cuerpo de
prueba, lo que facilita y reduce el tiempo de la
caracterización.
Muestra
Módulo de elasticidad
(GPa) con el Sonelastic®
Concreto ARI
(cilíndrico)
41,41 ± 0,38
Concreto ARI
(prismático)
43,28 ± 0,25
Concreto común
16,71 ± 0,03
Tabla 1. Resultados obtenidos para el módulo de
elasticidad de las muestras catacterizadas.
Cálculo del amortiguamiento mediante el Sonelastic®
El amortiguamiento, así como el módulo de
elasticidad, es calculado automáticamente por el
Software Sonelastic®. El método utilizado en
los cálculos es el del decremento logarítmico y el
modelo usado es el de amortiguamiento
viscoelástico.
Figura 3. Señal capturada por el Software Sonelastic®
Amortiguamiento de una muestra de concreto.
En la Fig. 3 tenemos un gráfico con una señal
capturada por el Software Sonelastic®, de la
amplitud en función del tempo, representando el
amortiguamiento de una muestra de concreto.
Las líneas en rojo muestran el fitting, el
amortiguamiento, calculado por el método del
decremento logarítmico.
La importancia de esta propriedade ya es bien
conocida en la ingeniería civil para la integridad
de estructuras en el caso de fenómenos sísmicos,
sin embargo, la dificuldad de determinar la
ocurrencia de errores experimentales grandes,
limita su uso. Con el equipamiento Sonelastic®
los cálculos del amortiguamiento son realizados
juntamente con el módulo de elasticidad, por el
Software, con mucha precisión.
La siguiente tabla exibe los valores de los
amortiguamientos para muestras de concreto
ARI, en foma de cilindros y prismas, además una
muestra de concreto común.
Muestra
Amortiguamiento
Concreto ARI
(cilíndrico)
3445 x 10-6
Concreto ARI
(prismático)
4017 x 10-6
Concreto común
4942 x 10-6
Tabla 2. Resultados
obtenidos
para
amortiguamiento de las muestras carcaterizadas.
el
Ventajas Soluciones Sonelastic® en la caracterización de concretos
♦ Validado para concreto de alta resistencia
y concreto común.
♦ Soporte ajustable para muestras con
diferentes dimensiones y pesos.
♦ Ensayo no-destructivo y sin fijación de
acelerómetros.
♦ El Software Sonelastic® permite la
exportación para programas como Excel
y Origin.
♦ Caracteriza el módulo de elasticidade y el
amortiguamiento.
Figura 4. Ensayo de un concreto ARI en forma de
cilíndro.
Página 2
♦ Resultados precisos y reproductibles.
Figura 5. Ensayo de un concreto ARI en forma de
prisma.
S o luç õe s S on ela s t ic ®
Validação do Sonelastic® para a classificação de madeiras
L
a ATCP - Ingeniería Física realizó en el
Laboratorio de Maderas y Estructuras de Maderas
(LaMEM)* de la EESC-USP, en parcería con el
ingeniero Dr. Pedro Gutemberg y el Dr. Carlito
Calil Jr., una serie de ensayos para determinar los
módulo elásticos en maderas utilizando el
Sonelastic® Stand Alone, comprobó la
influencia del apoyo de las muestras y la
reproductibilidad del equipo. Los ensayos se
realizaron con vigas de Pinnus Oocarpa , de
Eucalipto Citriodora, chapas de partículas
aglomeradas y durmientes de madera colada.
En la Fig. 6 se muestra un ejemplo de una viga
siendo clasificada y en la (Fig. 7), un gráfico con
los resultados comparativos de los valores del
módulo de elasticidad obtenidos a partir de tres
formas diferentes: con el Sonelastic®, con el
equipo Metriguard (vibración transversal) y por
flexión estática. Los resultados muestran
coherencia entre los tres métodos de ensayo,
concluyendo por tanto, que el uso del
Sonelastic® es válido en la caracterización de los
módulos de elasticidad en materiales
anisotrópicos.
Con el Sonelastic® no es necesario un
soporte específico para clasificar
muestra ni para realizar calibraciones.
La reproductibilidade del Sonelastic®, la
influencia del punto de apoyo y la influencia del
punto de apoyo directamente en diferentes pisos,
mientras se realizan las mediciones, presentaron
una desviación estándar de apenas: ± 0,02%, 0,10
% e 0,15%, respectivamente, descartando por
tanto, la necesidad de un soporte específo para
muestras y calibraciones.
Muestra
Módulo de elasticidad
(GPa) con el Sonelastic®
Pinnus Oocarpa
14,14 ± 2,26
Pinnus Oocarpa
colada
16,33 ± 2,14
Eucalipto Citriodora
17,74 ± 2,82
GPa
Figura 6. Ejemplo de una viga de Pinnus Oocarpa
siendo clasificada.
*Link: http://www.set.eesc.usp.br/lamem/ (LaMEM Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeiras).
Figura 7. Resumen de los resultados obtenidos para el
módulo de elasticidad longitudinal a través de três
Tabela 3. Resultados obtenidos para el módulo de
elasticidad de algunas especies clasificadas.
Estudio del daño por choque térmico
L
a resistencia al daño por choque térmico es
una característica importante de los concretos
refractarios, ya que determina el desempeño y la
vida útil de estos materiales en varias aplicaciones.
El empleo de técnicas más sensibles y no -
destructivas para la evaluación del daño es muy
conveniente por facilitar el control de la calidad
de estos materiales, y por colaborar con el avance
del conocimiento relacionado con las alteraciones
microestructurales que ocurren en el material
dañado.
32
Aquecimento
Resfriamento
28
E (GPa)
24
20
16
12
0
Figura 8. Horno instrumentado para caracterización
en función de la temperatura.
100
200
300
400
500
600
Temperatura (°C)
El Sonelastic® permite el estudio de la variación del
módulo de Young y el amortiguamiento en función
de la temperatura.
Pensando en esto la ATCP desarrolló con el
Grupo de Ingeniería de Microestructura de
Materiais (GEMM) el Sonelastic® para
refractarios a través de cooperaciones
estabelecida con el Prof. Dr. José Anchieta
Rodrigues. El horno instrumentado de la Fig. 9
fue desarrollado para la caracterización de los
módulos elásticos y del amortiguamiento en
función de la temperatura hasta 1.150 °C.
La ATCP fabrica otros hornos bajo encomienda
para mediciones a temperaturas superiores y/o
atmósfera controlada y también se hacen
Figura 9. Módulo de Young (E) vs temperatura.
Caracterización de biomateriales
L
a ATCP y la Faculdad de Odontologia de la
UNESP (FOSJC)* realizaron la caracterización
no destructiva del Módulo de Young y del
coeficiente de Poisson en cerámicas a base de
zirconia (Y-TZP), cerámicas feldspáticas y
cementos resinosos, materiales utilizados en
restauraciones dentarias. El ensayo hace parte del
trabajo de maestrado de los cirujanos dentistas
Sabrina Feitosa y Pedro Corazza, orientandos por
los Profesores Dr. Marco Antonio Bottino y Dr.
Álvaro Della Bona, respectivamente.
Volume 1, edição 1
En la Fig. 11 tenemos una simulación por el
Método de Elementos Finitos (FEM) de la
distribución de tensiones en un diente pré-molar
superior restaurado con una incrustación de
cerámica. Para la realización de este tipo de
simulación es importante la caracterización del
Módulo de Young y del coeficiente de Poisson,
donde las Soluciones Sonelastic® son
empleadas. El éxito en este trabajo demostró la
aplicabilidad del Sonelastic® en la caracterización
no-destructiva de biomateriales usados en la
odontología.
*Link: http://www.fosjc.unesp.br/(Pós-Graduação em
Odontologia Restauradora).
Figura 10. Análisis mediante el
Elementos Finitos (FEM)
Método de los
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Caracterizações demonstrativas
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Prestação de serviços
La ATCP está hace11 años en el mercado y presta servicios de caracterización de los módulos elásticos dinámicos y del amortiguamiento
mediante la técnica de excitación por impulso de acuerdo con las Normas ASTM E 1876, C 215 y correlacionadas, tanto para temperatura
ambiente como en alta temperatura.
Em temperatura ambiente
- Módulo de Young, módulo de cizallamiento.
- Coeficiente de Poisson.
- Amortiguamiento
Geometrías y dimensiones*:
Barras: longitud de 50 a 250 mm, ancho y espesor de 5 a 45 mm
- Cilindros: longitud de 100 a 400 mm y diámetro de 10 a 200 mm
- Placas: longitud y ancho de 50 a 400 mm
- Discos: diámetro de 50 a 400 mm
Estas dimensiones son las más utilizadas, aunque los soportes se pueden
ajustar para caracterizar muestras con pocos milímetros o hasta con metros
de longitud.
Concretos: soportes ajustables para dimensiones mayores.
En alta temperatura
- Amortiguamiento y módulos elásticos iniciales emn temperatura ambiente.
- Relación del módulo de Young y del amortiguamiento con la temperatura
y el tiempo.
Geometría: Barras.
Dimensiones: longitud 120 a 160 mm y ancho/espesor 10 a 40 mm
Intervalo de medida: hasta una medida por minuto.
Otras geometrías y dimensiones también son caracterizables, consúltenos.
ATCP—Ingeniería Física
Calle Monteiro Lobato, 1601
São Carlos - SP
CEP 13569-290
Brasil
Sonelastic® Stand Alone con soporte para muestras pequeñas.
Tel: 16-3307-7899
E-mail: apl@atcp.com.br
E-mail: ha@atcp.com.br
www.atcp.com.br