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Las cámaras climáticas cíclicas de
impactos térmicos súbitos, también llamadas cámaras de choque térmico,
tienen como cometido la realización de ensayos de fatiga termo-mecánica
de materiales.
Entendemos como fatiga termo-mecánica
al sufrimiento estructural, o fatiga mecánica provocada por los cambios
térmicos repetitivos a los que se ven sometidos los materiales, los
mecanismos y los sistemas en general, cuando están sometidos a las
condiciones de servicio.
Decimos “fatiga mecánica provocada por
cambios térmicos”, porque en realidad está generada por variaciones
dimensionales sistemáticas de las estructuras constituyentes de los
materiales, tanto inorgánicas como orgánicas, metalográficas,
macromoleculares, etc., así como también de cualesquiera mecanismos,
sean simples (coexistencia de materiales con coeficientes de dilatación
homogéneos), o complejos (como en el caso de elementos constituidos por
materiales cuyos coeficientes de dilatación son claramente
diferenciados).
La magnitud de la fatiga térmica
sobrevenida depende de muy diversos factores:
- Valor absoluto de la diferencia
térmica comprendida entre la temperatura más baja y la más alta.
- Límite de temperatura bajo cero.
- Límite de temperatura sobre cero.
- Velocidad de cambio térmico en
ascenso y en descenso (gradientes térmicos de calentamiento y
enfriamiento).
- Tiempo de permanencia en cada nivel
térmico.
- Numero de ciclos repetitivos.
- Esfuerzos dinámicos adicionales en
condiciones de uso.
- Composición y naturaleza de los
especímenes: Materiales simples o compuestos, su masa relativa,
conductividad térmica, coeficientes de dilatación lineal, punto de
reblandecimiento VICAT, punto de fusión, punto de congelación, límite
elástico, grados de dureza, resistencia al desgaste, resistencia al
impacto en frio y en caliente, límite de rotura y deformación a
tracción, compresión, flexión, torsión, etc., etc.
- Sistemas y mecanismos formados por
materiales de respuesta térmica diferenciada.
- Entre otros.
Como resumen, y sin entrar en mayores
tecnicismos, podríamos decir que el efecto repetitivo de la deformación
de la variación dimensional de los materiales, por acción de
contracciones y dilataciones sistemáticas, es la que provoca la fatiga
estructural de los mismos, con la consecuencia de una disminución de la
resistencia a las condiciones de uso.
Lo mismo es aplicable a mecanismos
complejos, automatismos y sistemas en general, con la agravante de que
en estos casos las consecuencias son de efecto multiplicativo.
Del conocimiento exhaustivo del
comportamiento de los productos, dependerá la determinación de la
fiabilidad de los mismos y de su vida útil.
Para llevar a cabo los ensayos de
fatiga térmica a escala de laboratorio, se emplean las cámaras y los
bancos de ensayos.
Cámaras de ensayos:
Pueden ser de un solo recinto, en el
cual se programan los gradientes de enfriamiento y calentamiento, los
límites mínimo y máximo frío/calor, y el número de ciclos repetitivos, y
de dos recintos, en cuyo caso las muestras pasan de las altas a bajas
temperaturas, y viceversa, de forma instantánea.
En la imagen se ofrece una cámara de
choque térmico súbito de tres compartimentos, según MIL STD 810-D con
cámara intermedia ambiental.
Bancos de ensayos:
Los bancos de ensayos están formados
por las cámaras anteriormente descritas, a las cuales se les adicionan
sistemas dinámicos para la realización de esfuerzos mecánicos en
condiciones aceleradas de uso.
CCI viene desarrollando desde el año
1967 cámaras de ensayos climáticos y de simulación ambiental para
investigación y control de calidad. A este respecto es de destacar que
CCI ha desarrollado este tipo de cámaras climáticas para las entidades
de la máxima relevancia y los centros de investigación más prestigiosos
existentes en la actualidad, tales como el Consejo Superior de
Investigaciones Científicas, INTA, AIRBUS, CASA, etc.
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