Cámaras climáticas de choque térmico.

Definimos 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.

Cámara climática para ciclado climático acelerado.

Los ingenieros de I+D de CCI-CCILAB han desarrollado el primer acelerador de climas de la historia, denominado METEOTRON, una versión avanzada del antiguo climatrón.

El acelerador de climas METEOTRON es un potente equipo de investigación capaz simular de forma superacelerada los cambios climáticos y las diversas situaciones ambientales tanto naturales como artificiales.

Temperaturas de hasta -197ºC, gradientes térmicos de hasta 100ºC/min., contaminación atmosférica, lluvia, alta radiación solar mediante lámparas de arco de xenón, elevadas temperaturas, condensaciones de humedad, simulación de climas volcánicos, desérticos y polares, etc., todo ello con repetición de ciclos sistemáticos acelerados de alto impacto climático programados inteligentemente mediante el software específico Meteotron XP-RA.

Las aplicaciones de este acelerador de climas son múltiples, desde la investigación del cambio climático, la simulación aeroespacial, el intemperismo, la meteorización, la fosilización, la erosionabilidad, el envejecimiento acelerado, la determinación de caducidad de los materiales, la prueba de resistencia a las climatologías artificiales adversas de los equipamientos, automatismos y sistemas aeronáuticos, etc.

Este novedoso acelerador de climas de investigación está capacitado para realizar cambios cíclicos climatológicos repetitivos de forma acelerada, de tal manera que el efecto de exposición natural de varios años puede ser reproducido en pocos días en el laboratorio.

CCI viene desarrollando desde 1967 cámaras de simulación climática, entre las que se encuentran las cámaras METEOTRON capaces de reproducir de forma artificial los efectos de la erosión ambiental. A este respecto es de destacar que CCI ha desarrollado este tipo de cámaras para el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), INTA, CASA, AIRBUS, ITACA, MNCN, etc., entre otras entidades relevantes, universidades y centros tecnológicos diversos.

Cámaras climáticas para ensayos de fatiga termo-mecánica.

Definimos 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 especimenes:

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, 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.