La norma “ISO 11346 Caucho vulcanizado o termoplástico - Estimación de la vida útil y temperatura máxima” publicada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) describe los principios y procedimientos para estimar la resistencia térmica de los cauchos resultantes de la exposición a altas temperaturas durante largos períodos.
En esta norma se especifican dos enfoques: — uno que utiliza la relación de Arrhenius; — el otro utiliza la ecuación WLF. En esta Norma Internacional, la estimación de la resistencia térmica se basa únicamente en el cambio en propiedades seleccionadas resultantes de períodos de exposición a temperaturas elevadas. Las distintas propiedades de los cauchos cambian a ritmos diferentes durante el envejecimiento térmico, por lo que las comparaciones entre distintos cauchos solo pueden realizarse utilizando las mismas propiedades.
La velocidad de una reacción química normalmente aumenta con el aumento de la temperatura. Al exponer piezas de prueba a una serie de temperaturas elevadas, se puede deducir la relación entre la velocidad de reacción de los mecanismos de degradación y la temperatura. Luego se pueden hacer estimaciones extrapolando el grado de deterioro después de un cierto tiempo a una cierta temperatura o el tiempo que lleva alcanzar un cierto grado de deterioro a una cierta temperatura.
La relación entre la velocidad de reacción y la temperatura a menudo se puede expresar mediante la ecuación de Arrhenius. La velocidad de reacción a una temperatura dada se obtiene del cambio en el valor de una propiedad seleccionada con el tiempo de exposición a esa temperatura. La velocidad de reacción se puede indicar por el tiempo transcurrido hasta un determinado grado de degradación (valor umbral) y esta puede ser la única medida a utilizar si la relación propiedad/temperatura es compleja. La aproximación de Arrhenius sólo es adecuada para reacciones de descomposición química y puede dar resultados incorrectos en pruebas donde los cambios físicos (viscoelásticos) no pueden separarse fácilmente en cambios químicos.
Una alternativa para el estudio de los cauchos consiste en utilizar la ecuación de Williams-Landel-Ferry . Esta ecuación realiza una transformación tiempo-temperatura y no presupone ninguna relación entre la propiedad y el tiempo a una temperatura determinada. Por lo tanto, en principio, puede aplicarse a cualquier propiedad física, incluyendo la agrupación y la relajación, o a situaciones donde la relación propiedad-tiempo sea compleja.
Esta norma se basa en las normas ISO 2578 e IEC 60216.
Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:
En principio, a una temperatura de prueba seleccionada, los cambios en el valor numérico de una propiedad seleccionada, por ejemplo una propiedad mecánica o viscoelástica, se determinan en función del tiempo. La prueba continúa hasta que se supera el valor umbral correspondiente a la característica en cuestión. Se realizan pruebas adicionales a al menos otras dos temperaturas. Para el procedimiento de Arrhenius, las mediciones resultantes de las velocidades de reacción se grafican logarítmicamente en función de la inversa de la temperatura, y la línea recta resultante se extrapola o interpola a la temperatura de uso. Para el procedimiento Williams Landel Ferry, se calculan constantes de desplazamiento y se utilizan para transferir la relación propiedad/tiempo a la temperatura en uso.
Las pruebas seleccionadas deberían referirse preferentemente a características que probablemente tengan importancia práctica. Siempre que sea posible, se deberán utilizar los métodos de prueba especificados en las normas internacionales. Para evaluaciones generales se utilizan comúnmente propiedades de dureza y tensión-deformación a tracción, pero se desea la relajación o estabilización de la tensión en compresión, por ejemplo para aplicaciones de sellado. Para el envejecimiento de las probetas se deberá utilizar un horno de aire circulante que cumpla los requisitos de la norma “ISO 188 Caucho, vulcanizado o termoplástico - Ensayos de envejecimiento acelerado y resistencia al calor”.
El valor umbral debe seleccionarse como el grado máximo aceptable de degradación para la propiedad y el uso final que se esté probando. Normalmente se elige el 502 por ciento del valor inicial de la propiedad. Normalmente la prueba debe continuar durante un período de tiempo suficientemente largo hasta que se alcance el valor umbral. Aunque es posible extrapolar a grados mayores de distorsión, esto no se recomienda.
Las dimensiones y el método de preparación de las piezas de ensayo deben cumplir con la norma del método de ensayo pertinente. El número total mínimo de piezas de prueba necesarias para un método de prueba destructivo depende de:
El número mínimo de piezas de prueba necesarias se indica en la fórmula.
Se recomienda envejecer piezas de prueba adicionales a cada temperatura en caso de que surjan problemas después de varias semanas, meses o años de envejecimiento o si se necesita una temperatura de exposición adicional para aumentar la sensibilidad. El número mínimo de piezas de prueba necesarias para un método de prueba no destructivo normalmente se indica en la fórmula.
Al medir la deformación por compresión, la deformación por tensión y la relajación, es preferible realizar pruebas en las mismas piezas de prueba en diferentes momentos para reducir la cantidad de piezas de prueba necesarias. Esto también reduce la variación en los resultados de las pruebas. Además, pueden ser necesarias pruebas de funcionamiento para determinar las temperaturas de exposición y la cantidad de puntos de prueba necesarios a cada temperatura. Si bien es posible reducir el número de piezas de prueba dadas en la norma del método de prueba para ahorrar pruebas, la extrapolación de resultados requiere la mayor precisión posible y en algunos casos puede ser aconsejable aumentar el número de piezas de prueba.
Nuestra organización, que lleva años intentando apoyar a empresas de todos los sectores con una amplia gama de estudios de pruebas, mediciones, análisis y evaluación que ha llevado a cabo, cuenta con un personal sólido que sigue de cerca los desarrollos en el mundo en el campo de la ciencia y la tecnología y se mejora constantemente. En este contexto, también se prestan servicios de ensayos a las empresas de acuerdo con la norma “ISO 11346 Caucho, vulcanizado o termoplástico - Estimación de la vida útil y temperatura máxima”.
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