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Cálculo de la pared mínima de un mandril de plástico
Pared mínima del mandril de plásticoEl plástico no se rompe: se rinde despacio, con el calor y con el tiempo. Dime film, bobina y temperatura y te estimo la pared mínima con el margen adecuado.
| Pared por material | mm |
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Estimación del ROLL Lab, no un certificado de ensayo. Prepara la petición al fabricante →
Cómo funciona el cálculo
1. Presión sobre el mandril. A partir de la tensión del material enrollado σ (estimada según el tipo de film o introducida por el usuario) y de la relación entre el radio de la bobina R y el radio exterior del mandril r: P = k × σ × ln(R/r). El modelo elástico simple (k = 1) es un límite superior; el ROLL Lab aplica k = 0,6 para tener en cuenta la compresibilidad de las espiras. Es un ajuste sin fuente pública y puede ser optimista en films muy elásticos o con fuerte contracción: en esos casos el usuario puede fijar k = 1.
2. Presión de diseño. P × coeficiente de seguridad (por defecto, 1,5).
3. Comprobación de aplastamiento (Lamé). p = σadm × (re² − ri²) ÷ (2 re²), con σadm = tensión límite × factor a largo plazo × factor de temperatura.
4. Comprobación de pandeo. pcr = 2E ÷ (1 − ν²) × (t ÷ Dm)³, con E = módulo × factor a largo plazo × factor de temperatura.
5. Pared mínima: la pared más pequeña que cumple las dos comprobaciones.
| Parámetro por defecto | PVC | PP | PEAD |
|---|---|---|---|
| Módulo a corto plazo, 23 °C (MPa) | 3.000 | 1.500 | 1.000 |
| Tensión límite (MPa) | 50 | 32 | 25 |
| Coeficiente de Poisson | 0,38 | 0,42 | 0,42 |
| Factor a largo plazo, semanas a 23 °C | 0,65 | 0,45 | 0,45 |
| Factor de temperatura a 50 °C | 0,8 (virgen) · 0,7 (reciclado) | 0,6 | 0,55 |
Referencias: módulos y tensiones de la literatura técnica de polímeros; factores a largo plazo coherentes con las relaciones de fluencia de la EN 13476-2 (PVC-U ≤ 2,5; PP y PE ≤ 4 a dos años); factor del PVC a 50 °C de las estimaciones del ROLL Lab; factores del PP y del PEAD, hipótesis del ROLL Lab.
Límites: anillo libre, sin el apoyo del eje; material homogéneo e isótropo; sin efecto de cargas concentradas de apoyos o tapones. Los factores de fluencia y temperatura son hipótesis que hay que ajustar con ensayos de carga constante. Estimación del ROLL Lab, que hay que verificar con una prueba en línea y en almacén.
Preguntas frecuentes
¿Por qué un mandril de 6" necesita paredes mucho más gruesas?
Porque la presión crítica de pandeo depende del cubo de la relación entre pared y diámetro: a igual pared, duplicar el diámetro la divide por ocho.
¿Qué son los factores a largo plazo?
Reducciones de rigidez y resistencia que tienen en cuenta la fluencia bajo carga constante. Para semanas a 23 °C, el ROLL Lab usa 0,65 para el PVC y 0,45 para PP y PEAD, coherentes con las relaciones de fluencia de la EN 13476.
¿El cálculo tiene en cuenta el eje?
No: considera el mandril como anillo libre, el caso más severo tras sacarlo del eje. En el eje expansible el mandril está apoyado por dentro.
¿Puedo introducir la resistencia medida de mi mandril?
Sí: si tienes una rigidez anular según ISO 9969 o una presión de colapso medida, puedes usarla en lugar de la estimación. Es la mejor forma de que el resultado sea fiable.
Fuentes
- ISO 9969:2007
- EN 13476-2 y EN ISO 9967
- Fórmulas de Lamé y del pandeo del anillo bajo presión exterior
- Elaboración ROLL Lab
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