DIN 53292 Ensayo de estructuras sándwich - Ensayo de tracción perpendicular a las superficies

DIN 53292 Ensayo de estructuras sándwich - Ensayo de tracción perpendicular a las superficies

La norma “DIN 53292 Ensayo de estructuras sándwich - Ensayo de tracción perpendicular a las superficies”, publicada por el Instituto Alemán de Normalización (DIN), describe el método para determinar la resistencia a la tracción y el comportamiento de deformación de las estructuras sándwich (paneles sándwich o compuestos) cuando se someten a cargas de tracción perpendiculares a sus capas superficiales (es decir, ensayos de tracción planares o basados ​​en el espesor).

DIN 53292 Ensayo de estructuras sándwich - Ensayo de tracción perpendicular a las superficies

Las estructuras tipo sándwich consisten en dos capas superficiales delgadas y resistentes (capa exterior) unidas a un material central más grueso y ligero. Algunos ejemplos comunes son:

  • Núcleos de panal (aluminio, papel)
  • Núcleos de espuma (como poliuretano, cloruro de polivinilo (PVC), tereftalato de polietileno (PET))
  • Se utilizan en la aviación (suelos de aeronaves, alas, radomos), el transporte (trenes, camiones, autobuses), la construcción de edificios (paneles aislantes, fachadas), aplicaciones marinas y energía eólica (componentes de alas).

Las superficies proporcionan dureza y resistencia, mientras que el núcleo proporciona grosor para la resistencia a la flexión con un peso mínimo.

El método de ensayo descrito en la norma DIN 53292 evalúa lo siguiente:

  • Resistencia a la tracción (adhesión) entre el núcleo y las capas superficiales.
  • La resistencia a la tracción del propio material del núcleo en la dirección del espesor.
  • Modo de fallo general (fallo cohesivo en el núcleo, fallo de adhesión en la línea de unión o fallo en la capa superficial).
  • Comportamiento tensión-deformación o carga-deformación bajo carga de tracción vertical.

Esto es muy importante porque los paneles sándwich suelen estar sometidos a esfuerzos de tracción fuera del plano (perpendiculares) en aplicaciones reales debido a diferencias de presión, expansión térmica, esfuerzos de despegue inducidos por la flexión o fuerzas de tracción directas.

Los elementos básicos de este método son los siguientes:

  • Geometría de la muestra: Muestras planas, generalmente cuadradas o circulares, con un área definida (normalmente de 50 mm x 50 mm o similar), cortadas de paneles sándwich.
  • Preparación: Fijar los bloques de carga (placas o fijaciones metálicas) a ambas capas superficiales mediante un adhesivo de alta resistencia para aplicar una carga de tracción uniforme.
  • Carga: La fuerza de tracción aplicada perpendicularmente a las superficies continúa hasta la fractura.
  • Medición: Registro de la carga máxima, la tensión de fractura (fuerza dividida por el área cargada) y, generalmente, el alargamiento o desplazamiento.
  • Cálculo: Resistencia a la tracción = Fuerza de fractura / Área de ensayo.
  • Análisis de fallos: Documentar dónde y cómo falló la muestra.

De acuerdo con la norma DIN 53292, en el mercado se encuentran disponibles dispositivos especiales para ensayos, denominados dispositivos de tracción plana o dispositivos de unión por tracción. Estos dispositivos garantizan una alineación precisa y una distribución uniforme de la tensión.

La norma DIN 53292 pertenece a una familia de normas de ensayo de sándwiches bastante anticuadas:

  • Prueba de compresión DIN 53291
  • Ensayo de flexión DIN 53293
  • DIN 53294 Características de corte de los materiales del núcleo de los sándwiches.
  • DIN 53295 Resistencia al despegue (ensayo de despegue en tambor)

A nivel internacional, el equivalente más similar y ampliamente utilizado es el "Método de ensayo estándar ASTM C297 para la resistencia a la tracción planar de estructuras tipo sándwich".

Aunque muchos ensayos modernos europeos e internacionales sobre estructuras tipo sándwich hacen referencia a las normas EN o ISO, la norma DIN 53292 se sigue utilizando como referencia en especificaciones más antiguas y en sectores específicos.

En resumen, la norma DIN 53292 abarca los métodos de ensayo mecánico para estructuras tipo sándwich, que son materiales compuestos formados por la unión de dos capas superficiales delgadas y resistentes a un núcleo ligero. Estas estructuras se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial, automotriz y de la construcción debido a su alta relación resistencia-peso.

Esta norma se centra en evaluar el rendimiento mecánico, la resistencia y la rigidez de los paneles sándwich bajo diferentes condiciones de carga.

La norma DIN 53292 define los procedimientos para diversas propiedades mecánicas fundamentales:

  • Ensayo de flexión: Determina la resistencia a la flexión y la rigidez del panel sándwich. Generalmente implica ensayos de flexión de tres o cuatro puntos. Las mediciones básicas incluyen:
  • Tensión máxima de flexión
  • Módulo de flexión
  • Modo de fallo (capa superficial frente a fallo del núcleo)
  • Ensayo de corte: Mide la resistencia al corte del núcleo y el módulo de corte del núcleo. Los métodos comunes incluyen:
  • Ensayo de corte de viga corta
  • Pruebas de bloques de corte de núcleos
  • Ensayo de compresión: Evalúa la resistencia a la compresión de la capa superficial y del núcleo. Generalmente se realiza mediante compresión planar (a través del espesor) o compresión de borde (a través del plano del panel).
  • Prueba de desprendimiento o separación: Evalúa la fuerza de adhesión entre las capas superficiales y el núcleo. Determina la falla por desprendimiento o separación en condiciones controladas.

Durante la preparación de las muestras, los paneles deben cortarse a las dimensiones especificadas para la prueba. Los bordes deben ser lisos e impecables para evitar fallas prematuras. Los soportes y las abrazaderas de montaje deben minimizar las concentraciones de tensión.

Dado que los materiales sándwich son sensibles a la humedad y al calor durante las pruebas, estas se realizan bajo condiciones ambientales controladas (temperatura y humedad). Las velocidades de aplicación de la carga se estandarizan para garantizar la repetibilidad. Se registran la deflexión, la fuerza y ​​el modo de fallo para su análisis.

Al informar los resultados, esta norma especifica que los resultados deben incluir lo siguiente:

  • Descripción del material (tipo de núcleo y placa superficial)
  • Espesor y densidad del panel
  • Detalles de la configuración de la prueba (intervalo, tipo de soporte, velocidad de carga)
  • Propiedades mecánicas medidas (resistencia, módulo)
  • Modos de falla observados

Las principales aplicaciones de la norma DIN 53292 son las siguientes:

  • Aviación: Paneles de alas, componentes del fuselaje
  • Automoción: Paneles de carrocería ligeros
  • Construcción: Paneles sándwich para fachadas o cubiertas.
  • Sector marítimo: Cascos y cubiertas de embarcaciones

La norma DIN 53292 complementa otras normas de ensayo para estructuras tipo sándwich, como ASTM C273/C393 e ISO 14125, pero se centra específicamente en procedimientos optimizados para aplicaciones de ingeniería alemanas.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de pruebas avanzadas que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, implementación y mejora de sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de pruebas conforme a la norma DIN 53292.

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