Ensayos vibrantes
Los materiales que componen las estructuras –ya sea en edificios, máquinas y todo tipo de objetos– se encuentran sometidos a diversas fuerzas, ya sea por presión, temperatura, el contacto con agua en circulación o el viento, entre otros.
¿Cómo afectan esas condiciones al normal funcionamiento de los objetos? ¿Cómo se puede hacer para que el agua, los movimientos de la tierra, o la interacción con otros materiales u objetos no inhabiliten su normal empleo?
Para responder a esa pregunta, la CNEA cuenta con el laboratorio de Estudio y Ensayo de Componentes Estructurales (EECE), que se dedica específicamente a medir esas tensiones presentes en los materiales y cómo determinan su vida útil.
Entre las fuerzas que ocasionan esas tensiones se encuentran también las vibraciones mecánicas, entendidas como “el movimiento de un cuerpo sólido alrededor de una posición de equilibrio, sin que se desplace”.
La medición de las vibraciones involucra disciplinas como la extensometría –para medir las deformaciones– y otras técnicas usando equipos tales como acelerómetros, sensores de presión y sistemas de medición de vibración láser, entre otros.
El objetivo de este laboratorio es el monitoreo de las estructuras y componentes desde su fabricación, estableciendo sus frecuencias naturales y determinando qué amplitudes máximas de vibración puede tener la estructura ante un evento como puede ser un sismo o la circulación de un fluido.
Con el equipamiento del cual se dispone allí, se realizaron los ensayos de calificación para las Antenas Radar de Apertura Sintética de los satélites SAOCOM y diversos trabajos para las centrales nucleares de potencia argentinas y los reactores de investigación tanto de nuestro país como del exterior.
Ensayo de calificación sísmica
Durante la etapa de verificación de diseño de los elementos combustibles para el reactor CAREM, el laboratorio EECE tuvo una participación importante. “Con los resultados del ensayo preliminar en la etapa de diseño se pudo verificar que la amplitud de onda de una vibración –como la que podría ocasionar un sismo– sea disipada de manera tal que los componentes respondan de manera adecuada”, explicó uno de los integrantes del equipo.
Previo al ensayo propiamente dicho, se utilizaron modelos matemáticos que ayudaron a realizar las pruebas con la mayor exactitud posible. Tomaron la señal de un sismo y la aplicaron a un modelo numérico de la central nuclear. Luego observaron cómo se habían modificado esos valores en la ubicación exacta del punto de apoyo de un combustible nuclear.
Con esa información se dirigieron al laboratorio donde se encuentra el shaker que es un equipo capaz de generar vibraciones controladas sobre los objetos a ensayar.
El ensayo del combustible CAREM incorporaba una complejidad adicional porque, a su vez, se encuentra sumergido en agua. “Con agua vibra menos porque se amortigua más; cambia la masa involucrada, bajan las frecuencias naturales y el objetivo del diseño es tratar de que el sismo no amplifique las frecuencias propias de vibración del elemento combustible, es decir que no se tengan fenómenos de resonancia”, señala otro de los integrantes del sector.
Todo ese estudio se hace con la finalidad de determinar cuál es la vida útil de los materiales y realizar gestiones para hacerlos durar lo más posible. La idea es diseñar las cosas para que no se rompan nunca durante la vida útil que se prevé para las cosas.