Realización de pruebas climáticas, GOST: factores y métodos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La prueba climática es uno de los métodos para probar la resistencia de los productos a factores externos. Las condiciones ambientales desfavorables pueden provocar fallas en los equipos, estado crítico de las estructuras y el riesgo de su colapso, daño a la integridad de los recubrimientos protectores, pérdida de apariencia e intensificación de los procesos de corrosión. Estas pruebas pueden llevarse a cabo en cámaras cerradas especiales o en sitios de prueba utilizando varios métodos.

Concepto general

Los productos técnicos que operan en atmósfera abierta se ven afectados por diversos factores climáticos que empeoran su desempeño: alta humedad, radiación solar, bajas y altas temperaturas. Se tienen en cuenta al diseñar productos. Así, dependiendo de la ubicación del área donde se operará el equipo, se determina el diseño climático y se seleccionan los materiales adecuados que cumplanrequisitos técnicos.

Las pruebas climáticas se utilizan para evaluar las cualidades funcionales (fiabilidad, resistencia a la destrucción y al estrés, hermeticidad) y la apariencia en condiciones de funcionamiento especificadas. Como muestran los estudios, los factores más peligrosos bajo la influencia de los procesos físicos y químicos negativos en los materiales son las bajas temperaturas (aumento de la fragilidad), la alta humedad (aceleración de los procesos de corrosión) y los cambios bruscos de temperatura.

Los resultados de las pruebas climáticas se pueden evaluar tanto cualitativa como cuantitativamente. Suelen llevarse a cabo en la etapa de trabajo de desarrollo, así como en la producción en masa como rechazo de estructuras críticas (pruebas tecnológicas periódicas) y para comprobar la estabilidad de la calidad (control periódico).

Metodología

El método de prueba climática según GOST 24813-81 depende de los requisitos técnicos que el consumidor impone a los productos, las características de diseño, el proceso de fabricación e instalación, así como de las condiciones de funcionamiento. Están establecidos por los estándares relevantes de la industria y la documentación de diseño.

Las pruebas se realizan en 3 etapas:

1. Envejecimiento preliminar en determinadas condiciones climáticas. Esto es necesario para eliminar la influencia de las condiciones anteriores (humedad, temperatura, presión). La duración de esta etapa está determinada por el tiempo requerido para la térmicaequilibrio. Al mismo tiempo, se realizan mediciones iniciales y una inspección visual del objeto.
2. Parámetros de salida al modo de funcionamiento, velocidad de obturación, extracción de la cámara (del sitio de prueba), estabilización de las condiciones externas para la posterior evaluación del objeto. El modo de prueba puede ser corto, largo o cíclico.
3. Ver y medir cambios, sacar conclusiones. Desarrollo de un carácter predictivo de cambios en las características operativas.

Si el objeto consta de varios elementos, entonces, de acuerdo con el cliente, estos trabajos se pueden realizar como parte del producto completo.

Etapa preparatoria. Diseño de tecnología de prueba

La preparación para una prueba climática incluye los siguientes procedimientos:

• Diseñar un modelo matemático de un objeto.
• Recopilación de información sobre un posible cambio en las propiedades funcionales o externas del producto bajo la influencia de factores climáticos.
• Elegir herramientas de prueba y medición, establecer el alcance y la secuencia de trabajo, elaborar un cronograma, desarrollar una metodología.
• Material de planificación, apoyo técnico y metrológico.
• Definir formularios de informes.
• Instruir al personal de servicio.
• Herramientas de prueba de depuración.
• Elección de los medios para procesar los datos recibidos.

Clasificación

Los ensayos climáticos se clasifican según 3 criterios: por el método de ejecución, por el método de exposición y por el tipo de climafactor.

En el primer caso, hay 3 tipos de trabajos de este tipo:

1. Pruebas individuales. El producto se ve afectado por uno solo de los factores climáticos. Para una prueba, pueden cambiar secuencialmente, pero su efecto sobre el objeto es independiente. La ventaja de este método de ensayo climático es la sencillez del equipo. Las desventajas incluyen el cumplimiento incompleto de las condiciones reales de funcionamiento.
2. Pruebas compuestas. El objeto también se ve afectado por un solo factor, pero se ve potenciado por la influencia del factor anterior. Un ejemplo sería colocar un producto en un ambiente de alta humedad y luego bajar la temperatura.
3. Pruebas complejas. El objeto se ve afectado simultáneamente por un complejo de factores climáticos. Este tipo es el más confiable, ya que está lo más cerca posible de las condiciones de operación. Su desventaja es la necesidad de configuraciones de prueba complejas.

Pruebas de campo y aceleradas

Según el método de impacto en el objeto, se distinguen las pruebas climáticas a gran escala y aceleradas. El último tipo se usa a menudo para revestimientos protectores y plásticos. Dado que su destrucción se produce durante un largo período de tiempo, para reducir el tiempo de obtención de resultados, los productos se ven afectados por ciclos que simulan cambios de condiciones durante varios meses o años (cambios de temperatura y humedad, radiación solar). El impacto está determinado por uno o más indicadores.

La metodología para la prueba acelerada de recubrimientos de pintura y polímeros se proporciona en los estándares del Sistema Unificado de Protección contra la Corrosión y el Envejecimiento (ESZKS).

Factores climáticos

La clasificación de las pruebas climáticas también se realiza según el tipo de factor de influencia:

• Presión atmosférica alta o baja.
• Precipitaciones (lluvia, nieve, escarcha, hielo).
• Humedad alta o baja.
• Niebla marina saturada de sales.
• Temperatura alta o baja.
• Carga de viento.
• Atmósfera, humedad o suelo saturado de sustancias corrosivas.
• Cambios repentinos de temperatura.
• Insolación solar aumentada.
• Exposición al polvo y arena.

Herramientas de prueba

La mayoría de las veces, los productos se prueban en cámaras especiales (cámaras climáticas artificiales), donde se crean artificialmente las condiciones climáticas apropiadas. El objeto se instala de modo que se asegure la mayor estabilidad y haya libre circulación de aire entre éste y las paredes de la instalación. El equipamiento de las cámaras climáticas para ensayo puede ser diferente y depende de los requerimientos de la obra. Existen los siguientes tipos de tales instalaciones:

• calor-frío-humedad;
• calentar y congelar;
• rocío de sal;
• con túneles de viento (para pruebas de viento);
• envejecimiento ligero;
• choque térmico (se crea una gota en ellostemperaturas);
• lluvia;
• radiación solar con fuentes de radiación infrarroja y ultravioleta;
• cámaras de vacío térmico y otros.

Las bajas temperaturas se logran utilizando refrigerantes (nitrógeno líquido, dióxido de carbono, amoníaco) o unidades evaporativas de compresión.

Todos los equipos de pruebas ambientales deben someterse a pruebas periódicas de rendimiento y deben tener dispositivos que eviten fallas debido a errores humanos y factores externos.

Prueba de artículos grandes

La investigación de las posibilidades de dispositivos técnicos o grandes elementos estructurales se lleva a cabo en polígonos (estaciones climáticas). En Rusia, el único centro científico para pruebas climáticas se encuentra en Gelendzhik (GTsKI VIAM). Desde 1925, ha estado investigando materiales para la industria de la aviación y elaborando sistemas para proteger contra la corrosión, el envejecimiento y el daño biológico.

También hay grandes cámaras de pruebas climáticas (habitaciones climáticas, Walk-In) con entrada independiente. Sirven para efectos complejos de temperatura y humedad.

Requisitos para elementos de prueba

Se permiten pruebas climáticas para productos que hayan pasado por un montaje final y cumplan con los requisitos de la documentación reglamentaria y técnica en términos de apariencia y parámetros operativos a una presión de 1 atm. y una temperatura de 20 °C.

En ausencia de cámaras de prueba generales, se permite realizar el impacto en partes del objeto. Si los elementos estructurales en condiciones reales de operación están en diferentes condiciones, entonces son posibles 3 opciones para la prueba:

• para cada parte por separado (si esto no viola la interpretación);
• en conjunto para todo el producto bajo los factores climáticos más desfavorables;
• en el diseño, completamente constructivo y tecnológicamente apropiado para el objeto.

Características de los ensayos de resistencia a la corrosión con sustancias químicamente agresivas

Las pruebas con el uso de sustancias corrosivas se llevan a cabo en cámaras especiales. Según el tipo de ambiente agresivo se distinguen 3 tipos de trabajo:

• en la atmósfera (teniendo en cuenta el contenido de cloruros, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, nitrito de hidrógeno y otros compuestos);
• en agua con cierta acidez, salinidad, dióxido de carbono disuelto, sulfuro de hidrógeno, oxígeno, calcio, magnesio y otros elementos químicos;
• en el suelo, cuyas principales características son la humedad, la salinidad, el estado de agregación, la concentración de cloruros, nitratos, sulfatos, carbonatos y otras sustancias corrosivas.

Análisis de resultados

Después de la prueba, registre los valores de los parámetros medidos y los datos cualitativos. El informe indica la siguiente información:

• objetivo de trabajo;
• lugar y técnica aplicadafondos;
• desviaciones permitidas de la documentación normativa y las razones de su adopción;
• defectos detectados;
• resultados de medición;
• Recomendaciones para finalizar el diseño o realizar pruebas adicionales.

Pruebas climáticas de recubrimientos

La vida útil de los revestimientos protectores depende en gran medida de las condiciones climáticas y puede variar ampliamente. Los siguientes factores tienen la mayor influencia:

• Luz y calidez. En mayor medida, esto se aplica a la región ultravioleta de la radiación solar, ya que los rayos de onda corta destruyen los componentes aglutinantes en la composición de los revestimientos de pintura y barniz. El resultado es un aumento de su fragilidad, pérdida de brillo y brillo.
• Fluctuaciones de temperatura. En condiciones naturales, pueden alcanzar los 20 °C en 1 hora. Las altas temperaturas aceleran las reacciones fotoquímicas en el formador de película, las bajas temperaturas provocan la fragilidad del recubrimiento y su diferencia conduce al agrietamiento debido a los cambios en las tensiones internas.
• Humedad para suavizar e hinchar las películas protectoras.
• Precipitaciones y niebla.
• Presencia de partículas abrasivas y viento.

Debido a que los recubrimientos están naturalmente expuestos a una gran variedad de factores a la vez, los métodos de prueba de cámara estándar no pueden reproducir estos efectos.

Las pruebas climáticas de revestimientos en vertederos se llevan a cabo de acuerdo con GOST 6992-98. Las muestras se colocan en soportes (en un área abierta de terreno o en el techo de un edificio), en un ángulo de 45 ° ahorizonte, mirando al sur. Este arreglo permite pruebas aceleradas bajo la influencia de las condiciones climáticas. La colocación vertical se adapta mejor a las condiciones reales, pero requiere una prueba más larga.

Antes de la instalación en los vertederos, se realiza una exposición preliminar a uno de los factores climáticos de las cámaras. Para ello, seleccionar el tipo de impacto agresivo que mayor efecto tenga sobre el recubrimiento en estas condiciones de funcionamiento. La evaluación de la seguridad de las propiedades se lleva a cabo de acuerdo con GOST 9.407-2015.