Ingeniería y formación

P.V.T ímetro virtual

15/03/2005
Para comprender bien el proceso de inyección y su relación con la dimensión de la pieza es imprescindible seguir en las distintas fases del proceso los cambios que sufre el material debido a los cambios de presión y de temperatura. Este programa formativo permite ver y calcular para tres familias de materiales tipo PP, ABS y PC cómo varía su densidad o peso específico en función de las condiciones de presión y de temperatura a que se le somete. Obliga a un mínimo cálculo manual y permite, como si de un aparato de ensayo real se tratara, la obtención de las curvas PVT.
Dirigido a:
  • Departamentos de Desarrollo y de Calidad de las empresas de fabricación de piezas de plástico
  • Escuelas Técnicas, de distintos grados, en sus asignaturas de procesos.
El objetivo es entender, en una primera aproximación, que la densidad de un polímero es una función de estado, sólo dependiente de las condiciones ambientales, presión y temperatura, a la que se encuentra.
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Preselección de las condiciones de proceso

La primera pantalla esta subdividida en tres ventanas:
  • En la superior, y situando el puntero sobre el indicador, se selecciona el material. En la imagen se observa la selección del policarbonato (PC).
  • En la segunda se programa la temperatura a la que se quiere someter al material. Hay dos iconos de ajuste incremental de 10º y 1 º respectivamente.

La tercera es la correspondiente a la presión de trabajo, cuyo valor se fija con los tres pulsadores de 100, 10 y 1 bar respectivamente.

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Fundamento físico del programa: el diagrama PVT

Este pVT ímetro no es mas que un viscosímetro al que se le ha tapado la salida del material. En nuestro caso y tal como se ve en la figura anterior, imagen de la pantalla de simulación del programa, consiste en un cilindro atemperado a la temperatura de consigna. En su interior se depositan 1000 gramos de material en condiciones normales, y se dispone de un pistón accionado por una bomba hidráulica representada por la palanca. El diámetro interno del cilindro es un dato, de valor 100 mm.

Se asume que una vez el material atemperado a la temperatura de consigna, el pistón aplica una presión uniforme sobre el material sin aire ni otras perturbaciones que puedan condicionar la medida. El pistón con la presión y temperatura dadas queda a una altura determinada. Esta altura determina un volumen de cilindro ocupado por el material. La relación entre los 1000 gramos utilizados y su volumen nos da la densidad en esas condiciones de trabajo.

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La repetición de estas medidas en distintas condiciones permite obtener las curvas parametricas de la densidad en función de la temperatura y de la presión.
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Ejemplos de curvas PVT de materiales amorfos y cristalinos

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Simulaciones

Para activar la acción de la bomba solo debe presionarse el botón simulación

En esta simulación se observa como la altura que ocupan los 1000 g de policarbonato a 700 bar y 290º C es de 11´49 cm.

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Al variar la temperatura del material de 290º C a 150º C la altura ha disminuido a 10,787 cm lo que significa una disminución de volumen específico y aumento de densidad

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