Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de un dispositivo para realizar ensayos de tracción uniaxial a bajas temperaturas

Abstract

Atendiendo una inquietud del Laboratorio Nacional de Referencia para la Evaluación de Propiedades Mecánicas, Desgaste y Corrosión de Materiales, en vista del crecimiento acelerado que ha venido experimentando la industria de gas natural y la licuefacción de gases, se planteó la necesidad de producir un dispositivo para realizar ensayos mecánicos a bajas temperaturas. El dispositivo desarrollado en el presente trabajo, se adapta en la máquina universal de ensayos mecánicos existente en el laboratorio, a saber, un equipo marca Instron modelo 8502, y basa su funcionamiento en la inyección de nitrógeno líquido en el interior de una cámara ambiental, donde éste pasa a fase gaseosa convirtiéndose en el fluido encargado de la transferencia de calor con la probeta. Este nitrógeno gas es recirculado empleando un ventilador para asegurar la homogeneidad de la temperatura dentro de la cámara y facilitar la transferencia de calor por convección. La cámara está provista de un agujero que permite la salida del nitrógeno gas, para evitar la presurización de la misma. El equipo posee también dos extensores para mantener la probeta en contacto con las bajas temperaturas, evitando así, que estas condiciones de operación, afecten a la máquina universal de ensayos. Así mismo se desarrolló, todo el sistema de sujeción e integración al equipo existente. Es conveniente destacar que el dispositivo, es capaz de realizar ensayos tanto a temperaturas por debajo de la temperatura ambiente como por encima de la misma, alcanzándose un intervalo de operación que varía desde - 100ºC hasta 100ºC, medidos en la superficie del espécimen. Adicionalmente, se tiene la capacidad de monitoreo permanente de la temperatura durante los ensayos, manteniendo el valor de la misma en un intervalo aceptable, su control a través de la válvula solenoide y del encendido y apagado de la resistencia interna garantizan la minimización de dicho intervalo de temperaturas durante la realización de cada ensayo. Finalmente es pertinente mencionar que la elaboración de este prototipo demuestra que, en el país existe tanto la capacidad de diseño y construcción, como también los materiales y equipos necesarios para el desarrollo de estos sistemas, y su comercialización es factible ya que el costo de fabricación es bastante competitivo.