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En este artículo divulgativo, definimos como fatiga térmica 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).

En este artículo divulgativo, definimos como fatiga térmica 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 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, segun MIL STD 810-D con camara 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.

Para más información, petición de ofertas y artículos técnicos, contactar directamente con el fabricante, en:
www.cci-calidad.com

Por Miguel Angel Beteta Garmendia, Ingeniero Químico y director de CCILAB.