Chapter 1: What valuable game items are
1.2 What game items are
Se realizó un segundo ensayo para comprobar el comportamiento de todo el conjunto, evaluando además el rozamiento de los ejes verticales con las paredes internas de los orificios del portamuestras. En la figura 4.1B se observa que el ensayo registró una fuerza de rozamiento entre 0.5N y 1.0N para una distancia recorrida de 1 mm (distancia a la cual todas las muestras de la prueba piloto ya habían fallado). Esta fuerza de rozamiento fue considerada no significativa debido a que en todas las pruebas, el rozamiento fue inferior al 5%. Este dato fue obtenido teniendo como estudio el esfuerzo máximo al momento de presentarse la falla.
Grafica 4.1. A. Fuerza de rozamiento de dispositivo sin portamuestras, B. Fuerza de rozamiento de dispositivo con portamuestras
4.2 Pruebas preliminares del dispositivo sin Muestra:
Posterior a este análisis, se realizó la preparación de las muestras, su selección y montaje en el portamuestras, se llevó al laboratorio y se realizaron los 12 ensayos, previa calibración de la máquina. Una vez ocurrida la falla, las muestras fueron analizadas con estereomicoscopio para evaluar de la fractura, su área y el modo de falla (fotografía 4-1 A y B).
Fotografía 4-1A tomada con estereomicroscopio (60X) posterior a la realización del ensayo de mcrotensión, en donde se calcula el área de la muestra.
Fotografía 4-1B modo de falla observado en la muestra posterior a la prueba de microtensión imagen observada con estereomicroscopio a 60 aumentos.
En la fotografia 4-1A de la cara lateral interna del portamuestras se observa la probeta con una falla adhesiva, en verde se observan los trazos de la longitud y el espesor de la
muestra. La fotografia 4-1B muestra el modo de falla a 63 aumentos, en ella se observa una fractura perpendicular a la carga aplicada el lado derecho de la probeta esta compuesto por material (resina) y el lado derecho por sustrato dental (dentina).
Las medidas de cada lado de la muestra en forma de palito (espesor y ancho) fueron registradas en la tabla 4-1 y el área de la superficie adherida fue calculada. Esta información fue ingresada al software de la maquina universal de ensayos arrojando resultados de esfuerzo máximo en MPa para cada una de las muestras, la información obtenida fue registrada en la tabla 4-2. Con relación al modo de falla se encontraron fallas tanto adhesivas como cohesivas, similar a lo reportado en la literatura.
Tabla 4-1. Área de cada muestra para prueba de microtensión MUESTRA ANCHO (mm) ESPESOR (mm) ÁREA (mm²) MODO DE FALLA 1 1.0 0.98 0.98 Adhesiva 2 1.0 1.0 1.0 Adhesiva 3 0.89 0.87 0.77 Adhesiva 4 1.0 0.84 0.84 Adhesiva 5 0.87 0.89 0.77 Adhesiva 6 1.02 0.91 0.92 Cohesiva 7 1.0 1.0 1.0 Cohesiva 8 0.90 0.95 0.85 Cohesiva 9 0.91 0.94 0.85 Adhesiva 10 0.99 0.95 0.94 Adhesiva 11 1.14 0.86 0.98 Cohesiva 12 0.94 0.82 0.77 Adhesiva
En la tabla 4-2 se registra la máxima fuerza aplicada (N), el desplazamiento máximo (mm) y el esfuerzo máximo (MPa) a la cual fue sometida cada muestra al momento de la falla. Se realizó el calculó de la media y la desviación estándar para realizar el comportamiento de los resultados.
Tabla 4-2. Resistencia Adhesiva (MPa) en cada una de las muestras.
Muestra Max_Force Max_Disp Max_Stress
N mm N/mm2 (MPa) Prueba – 1 46.2 0.3 47.1 Prueba – 2 63.3 0.2 57.3 Prueba – 3 51.8 0.2 66.7 Prueba – 4 63.8 0.4 75.5 Prueba – 5 41.1 0.3 52.9 Prueba – 6 24.9 0.2 27.0 Prueba – 7 23.7 0.1 22.7 Prueba – 8 19.7 0.2 22.9 Prueba – 9 63.9 0.3 74.8 Prueba – 10 48.2 0.3 51.3 Prueba -11 69.7 0.3 71.2 Prueba -12 43.2 0.2 55.6 Media 46.6 0.3 52.1 Desviación Standard 17.1 0.1 18.3
Grafica 4-2. Esfuerzo máximo en MPa de cada una de las muestras sometidas a ensayos de microtensión.
En la Grafica 4-2 se observa que el 58, 3% de las pruebas se encuentran dentro un rango superior e inferior de desviación estándar, indicando que el comportamiento de las muestras evaluadas presenta un 10% de diferencia con relación a la distribución normal de probabilidad, lo cual podría deberse a que en este análisis no se descartaron las fallas cohesivas encontradas, lo cual aumenta la variabilidad de la prueba además se recomienda que en estudios posteriores el número de la muestras debe ser más amplio.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
ESFUERZO MÁXIMO MPa (N/mm2)
Mpa (N/mm2) MEDIA
DESVIACION ESTANDAR
70,4
DISCUSIÓN
Tomando como base el principio de alineación, fundamental para la realización de los microensayos de tensión ampliamente reportado en la literatura(4)(19)(31)(47), se decidió dar especial importancia a este concepto y diseñar no solo ejes guías dentro del dispositivo, sino además ejes guías verticales laterales y un canal central que guiaran el desplazamiento de la plantilla de sujeción (portamuestras), este último fundamento tal como lo describe la plantilla de sujeción Dircks (Universidad de Iowa) y Geraldeli en su plantilla. Para reducir la variabilidad de los resultados en la prueba para las muestras en forma de palito, se propuso en esta plantilla de sujeción, realizar de una muesca central que permitiera menos uso de pegamento, esto con el fin de disminuir la probabilidad de contaminación a la línea de unión (35).
Cuando se produce un deslizamiento entre dos superficies en contacto, es inevitable la presencia de una fricción o fuerza de rozamiento; por lo tanto, este dispositivo no es ajeno a presentar este fenómeno. Sin embargo, las pruebas preliminares indicaron que el valor hallado en un intervalo de 0.5 a 1.0 N para un desplazamiento de 1 mm, no fue significativo por encontrarse por debajo del 5% del esfuerzo máximo para las muestras evaluadas.
Con base en las pruebas piloto desarrolladas para verificar el adecuado funcionamiento del dispositivo diseñado, encontramos que el valor promedio registrado fue una resistencia adhesiva de 52,1 MPa. Este valor se encuentran dentro del rango reportado por Sano et al. (1994) pioneros en ensayos de microtensión, quienes encontraron un rango de resistencia adhesiva a pruebas de microtensión entre 55 MPa y 38 MPa(9).
Los ensayos preliminares también mostraron modos de falla adhesiva y cohesiva ampliamente reportados en la literatura (8); sin embargo, se espera que los resultados de las pruebas adhesivas microtensiles, sean menos propensas a fallas cohesivas debido a la zona más pequeña superficie de unión (9)(26). Pueden ocurrir fallas de cohesión en la dentina o en resina debido a defectos en el adhesivo (burbujas de aire)(31), espesor del adhesivo o a errores de preparación de la prueba (a la introducción de micro grietas durante el corte de las muestras)(39), estos defectos pueden influir en la distribución del esfuerzo y las muestra diseñada puede contribuir en la variación del resultado de resistencia adhesiva.
La configuración y el método empleado para la realización de la muestra, influyen en la concentración y distribución de esfuerzos dentro de la misma. La literatura reporta que la muestra en forma de palito puede presentar menos defectos siempre y cuando se sigan las indicaciones registradas en la norma ISO 11405 que estandariza la elaboración de muestras para ensayos de microtensión. La presencia de una menor cantidad defectos es una ventaja sobre geometrías como pesa de gimnasia o reloj de arena, al momento de realizar el ensayo ya que estas geometrías presentan una conformación curva donde habrá una mayor concentración de esfuerzos un mayor riesgo de inducir grietas o defectos en las áreas involucradas en la adhesión.(33). Sin embargo, la mayoría de las muestras para las tres geometrías fallan ya sea en los modos de falla adhesiva, simple o combinada. Las fallas en dentina o en resina se producen por esfuerzos muy bajos, indicando que este tipo de fracaso sólo puede estar presente en muestras seriamente dañadas que necesitan ser omitidas de la estimación final de la resistencia adhesiva.
Otro factor a tener en cuenta antes de la realización de la prueba es el tipo de unión de la muestra a la plantilla de sujeción. La muestra se une ya sea activamente o pasivamente en un dispositivo de sujeción que se coloca en una máquina de ensayo y se adapta a un acoplador del tren de carga. El tamaño frágil y diminuto de la muestra de micro-tensión excluye el uso de dispositivos de agarre mecánicos activos; por lo tanto, para este tipo de muestras el pegamento de cianoacrilato se utiliza comúnmente (Giannini et al, 2004;.. Goracci et al, 2004; Yiu et al., 2004; Loguercio et al., 2005). Estas muestras, “palitos rectangulares” son comúnmente pegados al dispositivo de fijación por una de sus caras laterales planas(29). Se debe tener especial precaución al momento de fijar la muestra al
portamuestras debido a que cuando el área de adhesión presenta alguna angulación, la aplicación de la carga genera esfuerzos anormales presentando alteración en los resultados de la prueba; adicional a esto, si los excesos de pegamento llegan a contaminar el área de adhesión, se alteran los resultados de resistencia adhesiva.
Las pruebas de resistencia adhesiva presentan dificultades de interpretación en la interfaz de la adhesión a la dentina, de esta forma, todas las muestras fracturadas que muestren una falla cohesiva en dentina o resina deben ser desechados pues estos datos no son representativos de la resistencia adhesiva, sino más bien reflejan una mezcla de propiedades mecánicas de los diferentes materiales implicados (es decir, la dentina y la resina). Sólo las fallas adhesivas o fallas mixtas con una pequeña superficie implicada de resina o de dentina (<10%) se deben considerar para el cálculo resistencia adhesiva, para esto se requiere una evaluación con estéreomicroscopio y microscopio electrónico de barrido de la superficie fracturada(8).
Dentro de los resultados obtenidos el 58, 3% de las pruebas se encuentran dentro un rango superior e inferior de desviación estándar, indicando que el comportamiento de las muestras evaluadas presenta un 10% de diferencia con relación a la distribución normal de probabilidad, lo cual podría deberse a que en este análisis no se descartaron las fallas cohesivas encontradas. Para un análisis estadístico cuando se realicen pruebas comparativas entre diferentes materiales de uso odontología, se recomienda una distribución de probabilidad estadística de Weibull. Esta debe ser aplicada de forma sistemática para evaluar los datos de resistencia adhesiva y proporcionar información más relevante con relación a la probabilidad de falla como una función del nivel del esfuerzo. Se debe obtener un mínimo de 30 muestras con fallas no cohesivas para contar con una cantidad significativa. Lo ideal es obtener altos valores de Weibull m cuando hay involucradas varios adhesivos o diferentes preparaciones de superficie(4)(8).
La Microtensión es un método versátil que permite múltiples mediciones de un solo diente(9) y es ampliamente aceptado en la comunidad científica por su significancia clínica. La resistencia de la unión "micro- tensil” (μTBS) permite diseños de investigación
adicionales que las pruebas "macro" no las presentan, como por ejemplo: la reducción en la variación de la prueba. Una muestra más pequeña para evaluar la resistencia de unión en el laboratorio, no cambia las condiciones que el diente presenta como la heterogeneidad estructural, la anisotropía mecánica, la viscoelasticidad, la presencia de fluidos dentinarios y la simulación de su complejo y funcional entorno(4)(19)(49).
Dada la diversidad de las temáticas y el tiempo disponible para la realización del proyecto, resulta razonable que algunos temas hayan sido abordados superficialmente y requieran un análisis más exhaustivo en una etapa posterior.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Este trabajo de investigación tuvo como objetivo rediseñar y construir un dispositivo que permitiera desarrollar pruebas de microtensión. Para lograrlo, fue necesaria una revisión de literatura que aportara una integración de conceptos con relación a características de forma, tamaño, linealidad, estabilidad, adaptación a la maquina universal de ensayos mecánicos. Como resultado se construyó un prototipo funcional al cual se le realizaron pruebas preliminares que verificaron su puesta a punto debido a que características como linealidad, centralidad, versatilidad y baja fricción, fueron observados durante su funcionamiento. Por todo lo anterior, se concluye que el diseño cumplió con los requerimientos establecidos en el objetivo propuesto, siendo un aporte para la implementación de micro-ensayos de tensión en los futuros proyectos en esta línea de investigación, en la Facultad de Odontología de la Universidad Nacional de Colombia. .
Recomendaciones
Las siguientes son recomendaciones que se pueden aplicar antes y durante la realización del ensayo de microtensión.
1. Un aspecto importante a tener en cuenta en las plantillas de sujeción o portamuestras es, la alineación con el dispositivo, el contacto uniforme y centralidad de la muestra. La tracción no lineal o esfuerzo cortante que se establece en la interface debido a la variación en la geometría de la muestra, la configuración de la carga y de módulo de elasticidad de los materiales (resinas, adhesivo), generan fallas que pueden llegar a afectan los resultados. La mayoría de estos problemas deben ser controlados antes de iniciar la prueba.
2. Con base en las pruebas preliminares, es fundamental tener en cuenta que antes de iniciar un micro ensayo sea necesaria la calibración de la maquina universal de ensayos mecánicos y el uso de aceites lubricantes en los ejes guía del dispositivo y los ejes verticales del portamuestras, con el fin de disminuir la fuerza de rozamiento.
3. Una vez establecido el tamaño de la muestra a evaluar, los ensayos deben ser realizados en serie para evitar incluir en los resultados, errores del operador o de calibración de la maquina universal de ensayos mecánicos.
4. El dispositivo para realizar pruebas de microtensión es un instrumento de precisión, por lo que se recomienda que el diseño y la construcción de futuros
prototipos de este dispositivo sea realizado por de sistemas modernos de control numérico asistido por computador(CNC).
Microtensión en Tejidos Dentarios
Duros: Desarrollo Tecnológico
Martha Liliana Prieto Enciso
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de odontología, Departamento de Salud Oral Bogotá, Colombia
Anexo A Glosario:
BASE: Parte interior del dispositivo, en el momento del ensayo, va fijo a la plataforma de la maquina universal de ensayos.
CELDA DE CARGA: dispositivo que da como salida una señal eléctrica y que es directamente proporcional a la fuerza que le ha sido aplicada. Estas son usadas en aplicaciones de pesaje electrónico.
CABEZAL: parte superior del dispositivo, una vez adaptada a la celda de carga es la encargada de realizar la tracción lineal de la prueba.
EJES GUIA: parte del dispositivo en forma cilíndrica que une la base y el cabezal y permite el movimiento de tracción lineal del cabezal.
MÉTODO DE AGARRE ACTIVO: sujeción mecánica de la muestra al dispositivo de agarre, tales como pegamento o grapas.
MÉTODO DE SUJECIÓN PASIVA: la muestra se coloca en una prueba dispositivo sin la ayuda de pegamento o agarre mecánico; dispositivo debe auto-alinear el espécimen en paralelo a la carga de tracción.
MICROTENSIÓN: ( también se conoce como microtracción) prueba mecánica en donde los valores de resistencia están directamente relacionados con el área de la superficie adherida, es decir, entre mayor sea el tamaño de la muestra, más probable será la presencia de defectos lo que conduce a su fracaso, y por tanto, una menor resistencia.
MUESCA: cualquier intento de reducir la muestra para concentrar el esfuerzo en una región de la prueba.
PALITO: muestras de microtracción cuadradas, casi cuadradas o rectangulares. PAPEL ABRASIVO GRUESO DE SIC: (carburo de silicio) papel abrasivo utilizado
por varios investigadores para pulir las superficies de sustrato dental.
PESA DE GIMNASIA: una muestra con muescas con un radio definido de curvatura desde el extremo u hombro de la muestra a una longitud de referencia recta que incluye la unión adhesiva.
PLANTILLA DE SUJECIÓN: se refiere al portamuestras, es un dispositivo sobre el cual va ser ubicada la muestra a probar.
RELOJ DE ARENA: una muestra con muescas con un radio definido de curvatura del extremo o en el hombro de la muestra a la interfaz adhesiva sin longitud de referencia definido.
TENSIÓN: es la fuerza interna aplicada, que actúa por unidad de área sobre la que se aplica. También es el efecto de aplicar una fuerza sobre una forma alargada aumentando su elongación.
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