Las estructuras sufren varios tipos de envejecimiento y para contrarrestar este fenómeno existen técnicas y productos ideales que aumentan la vida de las piezas.
por Juan Manuel Álvarez*
El envejecimiento está relacionado con temas como la fatiga y la corrosión, los cuales involucran la pérdida de propiedades de los materiales. Por un lado la fatiga se refiere a la pérdida de propiedades mecánicas por efecto de acumulación de esfuerzos durante la vida útil del material o la estructura, y por otro lado el proceso de la corrosión genera pérdida de propiedades como consecuencia de la degradación del material por oxidación.
Visto desde otro ángulo, el envejecimiento es el resultado de la afectación de las propiedades de los materiales o las estructuras, especialmente de las requeridas en la selección de materiales y diseño estructural, afectación generada por condiciones de fatiga (no reactivas), y por la formación de productos de corrosión (reactivas).
Por lo anterior, el tema del envejecimiento es en sí mismo un proceso, resultante de la sinergia de las afectaciones dadas por condiciones reactivas y no reactivas de los materiales y las estructuras.
Los materiales pueden ser valorados en condiciones “controladas”, para estimar su vida útil de fatiga y determinar en forma aproximada el número de ciclos de vida útil que puede soportar un determinado material antes de fallar. Esta valoración puede lograrse en diferentes esfuerzos de acuerdo con el interés de valoración para aplicaciones estructurales.
Las simulaciones realizadas en laboratorios dan fe de sus investigaciones en la medida que en las fichas técnicas de los materiales se pueden encontrar los resultados obtenidos de la vida de fatiga de un material, y que son suministrados por lote de producción.
De igual forma, los materiales pueden ser evaluados en condiciones “controladas”, para estimar su vida útil de corrosión en ambientes específicos, materiales que terminan siendo “ordenados” por su reactividad para la formación de productos de corrosión en tablas como las series galvánicas, las cuales son consultadas comúnmente para efectos de selección de materiales de acuerdo con el ambiente al cual va a ser expuesto el material o la estructura.
Las pruebas realizadas en cámara húmeda o cámara salina son algunos de los ejemplos a través de los cuales, por simulación ambiental, puede determinarse el comportamiento de un material en un ambiente específico. Es más, pueden generarse o programarse ciclos distintos, de manera que se simula de la forma más real posible los cambios ambientales o climáticos que se suceden en el día a día, para de esa forma prever el comportamiento de un material a través de pruebas aceleradas, y así estimar la vida útil en relación con la formación de productos de corrosión como resultado de la velocidad de corrosión a la cual responde un material.
Así pues, el envejecimiento es un proceso a través del cual se puede prever el comportamiento de un material, y que puede lograrse realizando pruebas aceleradas (simuladas) de tal forma que se pueda estimar su vida útil para criterios de selección de materiales.
Tecnología al servicio de nuestra labor
Hoy por hoy existen programas de envejecimiento, y software para el monitoreo de envejecimiento que manejados correctamente ayudan a generar una mayor confiabilidad y seguridad durante la vida útil de un material o estructura, interpretando juiciosamente la información acumulada del material o la estructura desde el punto de vista de la tendencia basada en la estadística.
Una aplicación referente al tema del envejecimiento de estructuras y materiales es la estimación del tiempo remanente de uso de un material o estructura a través de la visión retrospectiva (bitácora) relacionada con el estudio estadístico y monitoreo de conceptos como la reparabilidad, el mantenimiento, la evaluación de resultados de inspecciones periódicas y no periódicas, la variabilidad ambiental y los parámetros de servicio cumplidos por los materiales o estructuras, que después del análisis permiten generar la tendencia de la afectación de las propiedades de los materiales y estructuras.
Los materiales se valoran como elementos individuales y las estructuras como conjuntos o ensambles.
Cuando el programa de envejecimiento tiene como propósito valorar los materiales, se manejan criterios que corresponden a la producción, a los tratamientos, al almacenamiento, a la reparabilidad y a la confiabilidad individual del material.
De otra parte, cuando el programa de envejecimiento tiene como propósito valorar las estructuras, se manejan criterios que corresponden al ensamble, a la rigidez específica, a la estabilidad específica y a la confiabilidad aportada por los diferentes elementos y componentes que la conforman.
Por ejemplo, los ensambles pueden lograrse con sujetadores mecánicos (remaches, pernos, y otros) lo que involucra tener en cuenta la compatibilidad de materiales (concepto galvánico relacionado con el proceso de corrosión), y con la diferencia de vida de fatiga para un esfuerzo especifico con respecto a los otros elementos o componentes estructurales.
Los ensambles también pueden ser logrados con uniones soldadas en donde no solo interviene la resistencia del material de aporte como criterio de selección de material, sino que hoy en día es de vital importancia el cumplimiento de los planos generados por el ingeniero estructural, en donde a través de símbolos determina la forma, la técnica y el acabado que debe darse a la soldadura por parte del soldador calificado, de manera que se obtenga el mejor resultado en cuanto a confiabilidad, seguridad y resistencia, tanto mecánica como ambiental o a la corrosión.
Todo lo anterior puede ser complementado por productos que aportan en cuanto a vida útil se refiere, para lograr un buen envejecimiento de los materiales o las estructuras.
Estos productos son las pinturas, los inhibidores, los revestimientos, los recubrimientos metálicos o cerámicos (de acuerdo con la temperatura de servicio) que puedan aplicarse sobre los materiales y/o estructuras para protegerlos de los embates ambientales o climáticos, que puedan inducir prematuramente a generar productos de corrosión, afectando así la vida útil del material o estructura, acelerando su proceso de envejecimiento y acortando su vida útil o de servicio.
Con base en lo anterior podemos decir que existe un envejecimiento natural, un envejecimiento inducido, y un envejecimiento controlado o programado como resultado del monitoreo en el que se pueda estimar la vida útil remanente de un material o una estructura bajo condiciones de confiabilidad y seguridad.
Nota: En el siguiente artículo se tratara el tema “criterios de envejecimiento” el cual dará continuidad a este tema que en la actualidad cubre diferentes connotaciones y es tratado bajo diferentes términos y contextos.
Como siempre les deseo un buen envejecimiento y muchos éxitos en sus labores.
* Juan Manuel Álvarez es Miembro consultor de los comités técnicos de NACE International, Miembro de A.S.T.M, de ACICOR (Asociación Colombiana de Ingenieros de Corrosión), de ASCOR (Asociación Colombiana de Corrosión y Protección), de ACOSEND (Asociación Colombiana de Soldadura y Ensayos No Destructivos), de ICONTEC (Instituto Colombiano de Normas Técnicas), de los comités técnicos de END, Soldadura, Recubrimientos, Combustibles y otros. Además es profesor Universitario, conferencista y Especialista en estructuras metálicas y materiales compuestos. Servicios de Asesorías, Interventorías, Capacitaciones y Contratos para el Control y la Prevención de la Corrosión. Puede escribirle al e-mail: [email protected]
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