Biomateriales fisicos odontologicos

COMPORTAMIENTO
FÍSICO-‐MECÁNICO
DE

BIOMATERIALES
E
INSTRUMENTOS
I

TEMA 11

Bibliogra)a
recomendada

•  ANUSAVICE
K.J.
“Phillips.
Ciencia
de
los
Materiales
Dentales”.

Ed.
ELSEVIER.
11ª
ed.
2004

•  JIMENEZ-‐PLANAS,
A.
“Diccionario
de
Materiales

Odontológicos”.
Secretariado
de
publicaciones
de
la
Univ.
de

Sevilla.
2007

•  TOLEDANO
M.
”Arte
y
ciencia
de
los
Materiales

Odontológicos”.
Ediciones
AVANCES.
2003

•  VEGA
DEL
BARRIO.
”Materiales
en
Odontología.
Fundamentos

Biológicos,
clínicos,
bioZsicos
y
Zsico-‐químicos”.
Ed.
AVANCES

PROPIEDADES

FÍSICO-‐
MECÁNICAS

•  INTRODUCCIÓN

•  PROPIEDADES
FÍSICO-‐MECÁNICAS
ESTÁTICAS

•  CURVAS
TENSIÓN-‐DEFORMACIÓN

•  PROPIEDADES
FÍSICO-‐MECÁNICAS

DINÁMICAS

PROPIEDADES
FISICO
MECÁNICAS

•  INTRODUCCIÓN

.... La presencia de fuerzas masticatorias en situaciones fisiológicas,
la existencia de fuerzas sobre el diente en tratamientos ortodóncicos o
la presencia de Materiales Odontológicos en la cavidad bucal sometidos
a diversas fuerzas ,...
....Requieren el estudio de las PROPIEDADES MECÁNICAS
que los caracterizan y los resultados macroscópicos obtenidos tras
la realización de ENSAYOS MECÁNICOS.....

ensayo
mecánico

•  ENSAYO
MECÁNICO:

Prueba
experimental

para
estudiar
las

propiedades

mecánicas

ensayo
mecánico

•  PROBETA:

Muestra
confeccionada
para
los

diferentes
ensayos
que
debe

reunir
ciertas
condiciones
en

cuanto
a
su
tamaño,

morfología,..etc..
registradas
en

las
especiﬁcaciones
y
normas

internacionales.

Propiedades
Esico-‐mecánicas

ESTÁTICAS

•  FUERZA:
Inﬂujo
o
capacidad
que
al
actuar
sobre
un
cuerpo

modiﬁca
el
estado
de
reposo
o
de
movimiento
del
mismo,

imprimiéndole
una
aceleración.

TIPOS DE FUERZA :
TRACCIÓN
Dos fuerzas opuestas entre si,
que actúan en un material
alejándose sobre la misma recta
ALARGAMIENTO (metales) = Relación entre
el aumento de longitud y la longitud inicial
% Alargamiento = longitud final %
longitud inicial
ej: alambre de ortodoncia

TIPOS DE FUERZA :
COMPRESIÓN
Dos fuerzas opuestas entre si,
que actúan en un material
aproximándose sobre la misma recta
Ej: fenómeno de compresión de la
cúspide antagonista, sobre el
material de obturación.

TIPOS DE FUERZA :
COMPRESIÓN DIAMETRAL
= Ensayo indirecto de tracción
= Ensayo Brasileño
Se utiliza para materiales frágiles

TIPOS DE FUERZA :
CIZALLA = CORTE = TANGENCIAL
Dos fuerzas opuestas que actúan
sobre un material, alejándose sobre
diferentes rectas paralelas y muy cercanas
entre sí y paralelas a la superficie del
material.

TIPOS DE FUERZA :
FLEXIÓN
Compresión
Tracción
Fenómeno complejo de
tracción y compresión

TIPOS DE FUERZA :
TORSIÓN
Dos fuerzas que giran en sentido opuesto entre sí.
Se generan deformaciones helicoidales

Propiedades
Esico-‐mecánicas

ESTÁTICAS

•  TENSIÓN:
(Presión)
Fuerza
por
unidad
de

superﬁcie

•  Unidades
de
medida:

–  (Pa)
PASCAL=Newton/
m2

-‐-‐-‐-‐>
1000
Pa
=
1
Kpa

-‐-‐-‐-‐>1000
Kpa
=
1MPa

–  (Psi)
=
Pound
Square
Inch=
6894,75
Pa
=
6,9
KPa

Propiedades
Esico-‐mecánicas

ESTÁTICAS

•  Varón

•  100
Kg

•  Área
de
contacto:
200
cm2

•  0,05
MPa

•  mujer

•  50
Kg

•  Área
de
contacto:
1,56
cm2

•  3
MPa

PROPIEDADES
MECÁNICAS
DE

LOS
BIOMATERIALES

Resistencia
Tracción
(Mpa)
Resistencia
Compresión
(Mpa)
Resistencia
a la cizalla
(Mpa)
MODULO
ELÁSTICO
Al. oro 448 - - 77
Am.plata 54,7 318 188 34
DENTINA 51,7 297 138 1,4
ESMALTE 10,3 384 90 4,6
Porcelana 24,8 149 111 140
Composite 45,5 237 - 14
Cemento de
fosfato Zn
8,1 117 13 13,7
Yeso 7,7 48 - -
Hidrox. Ca 1,0 10,3 - -
Ionomero
de vidrio
18 150 - 20

DEFINICIÓN
CAMBIO DIMENSIONAL ∆L / L0
TIPOS
DEFORMACIÓN ELÁSTICA: El material deformado por una tensión
pequeña, recupera su dimensión original
al ceder la fuerza (reversible)
DEFORMACIÓN PLÁSTICA: El material deformado al aumentar la
tensión, no recupera su dimensión original
y queda deformado permanentemente
(irreversible)

ZONA
PLÁSTICA
ZONA
ELÁSTICA
TENSIÓN
DEFORMACIÓN

ZONA
ELÁSTICA
LIMITE ELÁSTICO = Fuerza máxima que el material puede soportar sin
sufrir una deformación permanente
TENSIÓN
L E
DEFORMACIÓN

ZONA
ELÁSTICA
LIMITE PROPORCIONAL = límite elástico expresado en unidades de fuerza
Indica la ELASTICIDAD de un material
T
L P L E
D

ZONA
ELÁSTICA
MODULO ELÁSTICO = Es la relación entre la tensión y la deformación
Se expresa en grados (ángulo) o sin unidades
Supone la dificultad a la deformación
Indica la RIGIDEZ /FLEXIBILIDAD
T
L P L E
M E
D
LEY DE HOOKE :
.......En la zona elástica,
“La deformación es directamente
proporcional a la tensión”.
Tensión = cte. x def. específica
T = ME x Def. absoluta
long. Inicial
ME = Módulo de JOUNG

ZONA
ELÁSTICA
ME B > ME A
B es más rígido
A es más flexible o deformable
T
L P L E
M E
D
B
A

T
L P L E
M
D
RESILIENCIA = Propiedad del material de almacenar energía cuando se
deforma de forma elástica
Supone el área o superficie debajo del tramo elástico de la gráfica
ZONA
ELÁSTICA
RESILIENCIA

= LIMITE DE FLUENCIA
= CARGA DE FUERZA
T
L P L E
M E
D
Tensión que genera deformación del 0,2 % de la longitud inicial

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D
RESISTENCIA
FINAL
RESISTENCIA FINAL = Mayor grado de tensión que resiste un material
desde que se somete a la fuerza hasta que se fractura
Se expresa en unidades de tensión
DEBILIDAD = Cualidad de un material que resiste poca tensión hasta que
que se fractura

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D
DUCTIILIDAD = Deformación plástica que se consigue al ejercer fuerzas
de tracción sobre un material
ej: alambre de ortodoncia
MALEABILIDAD = Deformación plástica que se consigue al ejercer fuerzas
de compresión sobre un material
ej: aleación rica en oro, para incrustaciones

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D
DUCTIILIDAD / MALEABILIDAD
A es más dúctil que B ( en un ensayo de tracción)
A
B

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D
FRAGILIDAD = Facilidad a la rotura
= Poca capacidad de deformación permanente
Cualidad contraria a la ductilidad o maleabilidad
Supone una zona plástica corta
FRAGILIDAD

ZONA
PLÁSTICA
T
L P L E L F
M E
D
TENACIDAD = Resistencia a la fractura
Cantidad de energia absorbida hasta la fractura
RESISTENCIA AL IMPACTO = Cantidad de energia absorbida hasta
fractura en un material sometido a
una tensión rápida (súbita)
TENACIDAD

REGIMEN DE
CARGA
= Velocidad con que se aplica una fuerza o carga sobre un material
que modifica sus propiedades mecánicas
Ej: los materiales de impresión extraídos de la cavidad bucal por tracción rápida

RESISTENCIA
AL IMPACTO
= Resistencia máxima que ofrece un cuerpo tras la aplicación
de una fuerza súbita
EJ: Resistencia a la fractura de una prótesis completa de acrílico cuando al
ser limpiada por su propietario cae súbitamente en el lavabo

F A T I G A
FATIGA = Considerable pérdida de la resistencia a la fractura de un
material sometido a fuerzas o cargas de carácter repetitivo o
cíclico.
Vida de Fatiga = Número de ciclos necesarios de determinada magnitud
y frecuencia necesarios para que se produzca
la fractura o fallo.
Límite de fatiga = Valor de la tensión cíclica para producir fractura en
un determinado número de ciclos
Límite de tolerancia = Límite de la fuerza por debajo de la cual no hay
fractura

C R E E P
CREEP = Escurrimiento
= Deformación plástica sufrida por el tiempo,
en un material sometido a tensiones
constantes menores a la resistencia a
la fluencia normal. (= tensiones dentro
de la zona elástica)
Ej.: la amalgama de plata

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