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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 CFT/CH2-3 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.
