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Análisis del desgaste y ruptura de las púas por mecánica de materiales

Análisis del desgaste y ruptura de las púas por mecánica de materiales

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Juan Gustavo Diosa Peña (Kthulu)
Estudiante Ingeniería Mecánica,
Universidad de Antioquia, Medellín, Antioquia, Colombia

 





Resumen: la vida útil de cada púa por lo general es hasta su pérdida; pero existen casos especiales en los cuales la tenemos por un largo tiempo y debemos desecharla por su mal estado, como resultado de varios fenómenos relacionados con el material, el calibre, su uso, entre otros como fatiga, esfuerzos cortantes y axiales, junto con la fricción con las cuerdas y el fenómeno del creep se deterioran nuestras púas

Palabras clave: vida útil, Calibre, Fatiga, esfuerzo, fricción

Elemento de análisis
La púa (pajuela, plectro, uña, pick, pluma, plumilla) se emplea en reemplazo de los dedos para la interpretación de instrumentos de cuerda, y en su mayor parte para la guitarra. Se elaborada en diferentes formas y tamaños, por lo general es triangular, con sus vértices biselados y puede emplearse celuloide, Nylon, tortex, Delrin y lexan para su fabricación.
Los calibres son variados desde .38 mm hasta 3 mm tengo conocimiento y he llegado a usar (para el caso de guitarra, en bajo es otra historia).
Las marcas que se especializan en este accesorio y que tienen mayor número de ventas son la jim dunlop, planet waves y fender; aunque existen cantidades alarmantes de empresas que se dedican a esto.

Para comenzar, es necesario tener en cuenta el significado de algunos términos relacionados con el tema y que se requieren para un mejor entendimiento del texto.
 

 

Teoría básica

 


Esfuerzo normal: es la intensidad de una fuerza aplicada en un área determinada, al halar una cuerda por ambos extremos se realiza tensión y se presenta este esfuerzo, las columnas de una casa o edificio están a compresión y se presenta ese esfuerzo, en las pajuelas nosotros las flexionamos y se produce el mismo efecto.

Fricción: es una fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo y su magnitud depende de las superficies y de qué manera estén estas en contacto.

Diagrama esfuerzo deformación: es un diagrama donde se muestra la fuerza límite que puede aplicarse a un material y que éste retorne a su estado original.

Fatiga: es una falla que se presenta cuando un esfuerzo se aplica un gran número de veces, por ejemplo cuando se dobla un alambre varias veces hacia arriba y hacia abajo y posteriormente se fractura.

Polímero: unión de unidades moleculares pequeñas que se repiten.

Macro molécula: es la unión de moléculas, que se repiten n veces para crear el polímero.

 

 

 

Descripción breve de los materiales.


Acero: es una aleación de hierro y carbono; el contenido de carbono no puede superar el 2.1%, porque ya no se consideraría acero si no fundición; es uno de los materiales más usados en el mundo para diferentes aplicaciones.


En la figura podemos ver el diagrama esfuerzo deformación para un acero

 

 

 

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Si se supera el esfuerzo y (punto b); la pieza no retornara a su estado inicial.

Celuloide: o nitrato de celulosa, es un material flexible, transparente y resistente a la humedad, es extremadamente inflamable, lo cual limita su uso. Anteriormente era muy utilizado en la industria del cine y en la actualidad se usa por lo general en juguetes.

Nylon: es un polímero de la familia de las poliamidas, transparente y resistente a la abrasión y muy tenas, es muy usado en la industria textilera y en aplicaciones militares.

Tortex: o delrex es un polímero creado para reemplazar el material del caparazón de tortuga, después que se prohibiera su uso a finales de los 70, tiene muy buen agarre y es usado por la empresa Jim dunlop.

Delrin: nombre común del poli acetal, es muy costoso, muy resistente y se utiliza en la construcción de aplicaciones que requieren precisión como los piñones, las ruedas de patines (otra de mis pasiones) y de patinetas.

Lexan: resina de policarbonato, tiene excelentes características, entre las cuales se destacan sus excepcionales propiedades térmicas, eléctricas, ópticas y mecánicas. Hoy en día mucha gente en el mundo lo carga en sus bolsillos puesto que con este material hacen partes del Ipod.

 

 

 

 

Propiedades mecánicas en los polímeros (plásticos)

 

 

 

 

A diferencia de los metales y otros materiales, los polímeros pierden sus propiedades al pasar el tiempo, la frecuencia y condiciones de su uso.

La resistencia de los polímeros depende de la dirección de aplicación de la fuerza, es decir, si las fibras del polímero están dirigidas en dirección vertical y el polímero se estira horizontalmente, no se comportará igual que que si aplicamos la carga verticalmente donde nos daria su mejor rendimiento.

La mayoría de los polímeros varían sustancialmente con la temperatura, puesto que las macromoléculas se relajan con el calor y pierden su ubicación habitual. Las macromoléculas intentan regresar a su estado natural y en este proceso pierden su propiedades mecanicas. Por ejemplo, el sol es el enemigo número uno de los polímeros, pues produce cambios de color y forma con el paso del tiempo.
 

 

 

Cambio de las propiedades en polímeros

 


Creep: cuando el esfuezo es constante el módulo de elasticidad aumenta con el tiempo, es decir, el material va sediendo bajo la misma carga, por ejemplo, las cuerdas para colgar ropa en las casas, al principio están muy tensas y aunque sólo se cuelgue una camisa, la cuerda se relaja con el tiempo.

Recuperación: cuando se retira la carga el material recupera una parte de lo que se deformó .

Relajación de esfuerzos: la capacidad de recistir un esfuerzo disminuye con el tiempo pero su módulo de elasticidad permance constante, un ejemplo son las cajas plásticas, que después de un tiempo no tapan bien o las amarras y se sueltan.

 

 

 

 

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Por eso los diagramas esfuerzo deformacion de los polímeros se realizan para un tiempo determinado y se analisan según el tiempo que el diseñador quiera que funcionen las cosas.

 


Conclusión

 

 

 

 

95% de nuestras pajuelas están elaboradas de polímeros, por lo tanto con el tiempo van perdiendo su consistencia, rigidez y forma, debido a la relajación de esfuerzos y por eso sentimos que aunque sigue siendo la misma pajuela ya no tocamos con ella como antes.Las pajuelas sufren esfuerzos cíclicos (fatiga ) y dependiendo del material, pueden presentar fracturas o creep.

Las pajuelas sufren esfuerzos ciclicos (fatiga ) dependiendo del material pueden presentar fracturas o creep debido a la presencia de esfuerzos en su estructura
La fricción es la menos influyente en la fractura de nuestras púa, puesto que sin ella no harían que nuestras cuerdas vibren y no obtendríamos sonido alguno, pero esta ayuda a la pérdida de material con el tiempo, que de una u otra forma debilitan nuestra pajuela.

 


Referencias
Mecánica de materiales Beer and Johnston edición 4, editorial Mc Graw Hill, 2007 México
ISBN 970-10-6101-2.
Diseño en ingeniería mecánica de Shigley edición 8, editorial Mc Graw Hill, 2008 México
ISBN 970-10-6404-7.

Revisión principal: Natalia Guevara
Revisiones: Sarita Cardona, Natalia Zapata, Alejandra Serna.

 

 

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25
Comentarios
  • 1
  • 2
  • #1 por Adrifersa el 08/01/2011
    Buen artículo :ok:

    Yo que estoy a una asignatura de terminar una ingeniería, veo aplicados ahí muchos de los conceptos que se estudian :ok:

    :saludo:
  • #2 por ferchorgx el 08/01/2011
    buen articulo paisita, me lo imagine antes porque en los picks jim dunlop jazz iii la puntica se me desgastaba, lo cual volvia mas chato al pick y no era lo mismo que antes, ahora tengo un big stubby de 3mm y ufff genial
  • #3 por Phantom Lord el 08/01/2011
    Interesante artículo :ok: Mira tú lo que era el tortex :D
  • #4 por xabdeth el 08/01/2011
    Interesante el artículo, gracias por el aporte.
  • #5 por loitador el 08/01/2011
    La pregunta que me surge es:

    ¿púa dura y fragil o blanda y flexible?

    ¿la técnica del elefante o la del junco?

    ¿no hay dolor o be water my friend?

    :D

    p.d. muy currado, si señor.
    ---------------------------------
    Kthulu escribió:
    [...]
    Referencias
    Mecánica de materiales Beer and Johnston edición 4, editorial Mc Graw Hill, 2007 México
    ISBN 970-10-6101-2. [...]


    Nunca pensé ver este libro por aquí...me persigue...

    :sorprendido::sorprendido::sorprendido:
  • avatar
    #6 por --363658-- el 08/01/2011
    Felicidades muy buen articulo!

    De ahí porque mis puas Tortex Dunlop 1.14 no me duran mucho...
    antes duraban muchísimo, pero desde que uso cuerdas .11 son casi igual de desechables que otras...
  • #7 por Paulino el 08/01/2011
    Un artículo muy interesante :ok:
  • #8 por FireFingers el 08/01/2011
    interesante articulo buen post y gran aporte!!
  • #9 por Jorge Pulido el 09/01/2011
    Muy interesante si señor. Lo de que el tortex era un material me ha dejado :O
  • #10 por scrabs el 09/01/2011
    Yo casi todas las veces que cambio de púa es porque se a gastado tanto que tiene forma de triangulo con todas las puntas igual:D
  • #11 por AngusNava el 09/01/2011
    joder macho, me has dejao impresionao, no pense que de una pua se pudiera sacar tanto tema xDDD te lo has currado, una curiosidad más resuelta :)
  • #12 por sergitor11 el 09/01/2011
    :O Buen aporte,gracias
  • #13 por daviska el 10/01/2011
    que buen articulo muy interesante y que viva la udea
  • #14 por tomym el 10/01/2011
    Alguien escribió:
    Interesante artículo Mira tú lo que era el tortex


    jajaj y yo que no entedia q car... hacia la tortuguita en medio de mi pua dunlop
  • #15 por the_ripper013 el 10/01/2011
    que curioso...
    y las puas caseras ( de tarjetas)?
  • #16 por David Escobar el 10/01/2011
    Que buen analisis hermano, saludos desde aca mismo.
  • #17 por andresiscariote el 10/01/2011
    +1! Esta muy bien explicado todo!
  • #18 por Thorin el 10/01/2011
    Muy buen articulo tio!!

    Salud!!
  • #19 por kthulu el 10/01/2011
    loitador escribió:
    La pregunta que me surge es:

    ¿púa dura y fragil o blanda y flexible?

    ¿la técnica del elefante o la del junco?

    ¿no hay dolor o be water my friend?

    :D

    p.d. muy currado, si señor.
    ---------------------------------


    Nunca pensé ver este libro por aquí...me persigue...

    :sorprendido::sorprendido::sorprendido:


    lo de la pua blanda o dura, ya va en lo que tu interpretes o te sientas bien, esa parte si es muy personal y no existe nadie mas que tu quien toma esa decision.

    existen articulos en el foro sobre ese tema.

    y el libro pues nos seguira hasta el final de nuestros dias:)
    ---------------------------------
    daviska escribió:
    que buen articulo muy interesante y que viva la udea


    pues que viva y todas las cosas que nos gusta las podemos unir como en mi caso con este articulo, la guitarra y la ing mecanica
  • #20 por ecodalia el 14/01/2011
    muy interesante!!!
    Gracias por el post
  • #21 por tonyaciar el 15/04/2011
    genial genial! soy usuario de tortex....y en mi trabajo (diseño de variadas cosillas) propuse encarar el mercado de musicos, teniendo como primer producto las puas, con lo cual he comenzado a indagar sobre cuales son los materiales adecuados, con razon me cae tan bien la tortex! jajaj! esto me ha servido de maravillas ! muchisimas gracias por la informacion! ahora solo tengo q conseguir materiales y a comenzar a hacer puas! rock! gracias nuevamente! saludos desde la patagonia!
  • #22 por lastdanz el 29/04/2011
    hahaha! qué grande tiene que hacer el proyecto final de carrera sobre este tema, muy buena ktulu! ;D
  • #23 por akuru el 14/07/2011
    muy interesante... muy bueno, si tines mas articulos de este tipo subelos por fa
  • #24 por pekenokev el 07/09/2011
    buen articulo!grax por la info
  • #25 por akamed el 20/09/2011
    y que hay de las ultex? este material se parece mucho mas a la concha y es mas duro y cristalino que las tortex.
    ¿o acaso es el mismo material?
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