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Definimos como
fatiga térmica al sufrimiento estructural, o fatiga mecánica, provocada
por los cambios térmicos bruscos repetitivos a los que se ven sometidos
los materiales, los mecanismos y los sistemas en general, cuando están
sometidos a condiciones ambientales cambiantes severas.
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 frigorífica.
- Límite de
temperatura calorífica.
- 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 frió 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,
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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