Todos los materiales utilizados en el mundo real se someten a algún tipo de prueba. Ayuda a los fabricantes a determinar si ese material específico es adecuado para su uso. Generalmente, las máquinas UTM se utilizan para probar esos materiales. Sin embargo, estas máquinas de ensayo suenan técnicos y confusos para los principiantes. Ahí es donde entra esta guía - cubre los fundamentos de una máquina UTM y debería ser muy útil para los principiantes.
Curiosamente, la gente suele asociar las máquinas UTM con ensayos específicos, lo cual no es exacto. Esta máquina de pruebas es universal, lo que significa que puede probar una amplia gama de materiales. Además, comprueba diversos parámetros de los materiales para evaluar su fiabilidad. En este artículo, explicaré todo sobre las máquinas UTM y cómo funcionan. Así que, ¡empecemos!
¿Qué es una máquina UTM?
Lo primero es lo primero: UTM son las siglas de "Universal Testing Machine" (máquina de ensayo universal). Se refiere a una sola máquina que prueba materiales desde múltiples aspectos o parámetros.
Una UTM es una máquina utilizada habitualmente en los laboratorios para realizar ensayos extensivos de materiales. La probeta se somete a diversas fuerzas o cargas. En términos sencillos, comprueba cómo se comporta un material en condiciones reales. El material que pasa por estas máquinas se considera fiable. Los fabricantes pueden utilizarlo con confianza para fabricar diversos productos.
Lo que hace que esta máquina destaque es su capacidad para probar materiales en varios parámetros. Entre ellos están la resistencia a la tracción, la resistencia a la compresión, la elasticidad y el punto de rotura. Supongamos que se prueba un material de caucho con la UTM. Esta máquina demostrará su elasticidad tirando de un extremo. Por otro lado, si se prueba un metal, comprobará cuánta fuerza puede soportar antes de romperse.
Las máquinas UTM están conectadas a un sistema informático específico. Durante el ensayo, el operario puede ver en la pantalla un gráfico con los valores de los distintos parámetros. Estas máquinas muestran los valores exactos de las propiedades mecánicas de los materiales. Cada material utilizado en condiciones reales tiene propiedades y comportamientos diferentes.
Comprender esos comportamientos es clave cuando se utilizan para fabricar distintos productos. Los fabricantes modernos sólo utilizan materiales que han sido probados y han pasado por máquinas UTM. Las máquinas UTM no se limitan a probar unos pocos materiales. Por el contrario, son compatibles con una amplia gama de materiales, como metales, madera, caucho, plástico y hormigón.
Componentes de una máquina UTM
UTM es un dispositivo autónomo que realiza múltiples pruebas. Sin embargo, consta de varios componentes para su funcionamiento. La lista de componentes de la máquina UTM es la siguiente:
- Célula de carga
- Cruceta
- Marco de carga
- Sistema de accionamiento
- Panel de control
- Empuñaduras y fijaciones
Cada uno de estos componentes desempeña un papel en el funcionamiento de las máquinas UTM. Un bastidor de carga es un componente integral que sostiene todos los demás componentes de la UTM. Dado que sostiene todos los elementos, se fabrica con materiales robustos como el acero. La cruceta es la parte que se mueve hacia arriba o hacia abajo para tirar o presionar el material sometido a ensayo. ¿Se pregunta cómo se mueve la cruceta?
Ahí es donde entra en juego el sistema de accionamiento. Este sistema de accionamiento utiliza un motor específico para mover el travesaño con un control óptimo. Las mordazas y los dispositivos de fijación sirven como dispositivos de sujeción, manteniendo la pieza de trabajo firmemente en su lugar. Por último, el panel de control es una interfaz que muestra las lecturas en tiempo real y un gráfico. Muestra cómo se comporta un material cuando se somete al ensayo UTM.
¿Cómo una máquina de UTM trabaja? (paso a paso)
He aquí el principio de funcionamiento de una máquina UTM:
El funcionamiento de la UTM se basa en la fuerza mecánica. La máquina aplica una fuerza gradualmente creciente al material de ensayo. Esta fuerza puede tirar o empujar el material en función del tipo de ensayo. De este modo, comprueba cómo se comporta un material bajo distintas fuerzas. Si un material puede soportar la carga, se considera fiable para fabricar distintos productos.
La UTM utiliza la fuerza mecánica para probar materiales con diversos fines. Aquí tienes una guía paso a paso sobre cómo funciona la UTM:
1- Análisis y selección de materiales
En primer lugar, los operarios eligen los materiales adecuados. No se carga todo el material en las máquinas de prueba. En su lugar, los operarios suelen cortar una pequeña parte de un material grande y probarla. Se entiende que las propiedades de una pequeña muestra son representativas de todo el material. Recuerde que sólo puede cargar una pequeña pieza de material en una máquina UTM. En cuanto al tipo de material, no hay límites. Puede elegir metal, material compuesto, caucho, etc.
2- Montar la probeta o pieza en la máquina UTM
Una vez que el material está listo, el siguiente paso es montarlo en una máquina UTM. Como he dicho antes, cada máquina UTM viene con mordazas y fijaciones. El material se sujeta a una de estas mordazas y la fijación lo mantiene en su sitio. Una de las mordazas de la máquina UTM es fija y se encarga directamente de sujetar la muestra. Por otro lado, la segunda pinza de la máquina UTM es móvil y está unida a la cruceta. Esta cruceta se mueve para aplicar diferentes fuerzas sobre el material.
3- Establecer los parámetros de prueba en la máquina UTM
Como ya se ha mencionado, una UTM es una máquina de ensayo universal capaz de realizar una amplia gama de ensayos. Después de montar el material, no puede empezar a realizar pruebas inmediatamente. En su lugar, tendrá que establecer los parámetros de ensayo y el tipo en el panel de control de la máquina. Por ejemplo, tendrá que añadir el ensayo de tracción, para que la célula de carga de una máquina UTM aplique fuerza de tracción a la probeta. Por otro lado, ejercería una fuerza de compresión durante el ensayo de compresión. Cada tipo de ensayo requiere una fuerza diferente de la célula de carga de una máquina UTM.
4- Iniciar la prueba UTM con fuerza controlada
Una vez ajustado el parámetro, es hora de iniciar la prueba UTM. Para ello, toque la opción de inicio en la interfaz de la máquina. Los componentes de la máquina comenzarán a desempeñar sus funciones específicas. La célula de carga ejercerá fuerza y el travesaño se moverá. El material o espécimen se someterá a un tipo específico de fuerza. Esta fuerza debe ser gradual y creciente. La velocidad de ensayo depende generalmente del tipo de material que se está ensayando. Para materiales más blandos, recomiendo una velocidad ligeramente superior; para materiales más duros, es decir, metales, una velocidad algo inferior.
5- Supervisar y analizar la prueba en tiempo real
Durante el ensayo, la interfaz de una máquina UTM muestra datos en tiempo real. Muestra la fuerza aplicada a la probeta. Además, proporciona información sobre el comportamiento de un objeto específico bajo la fuerza aplicada. Debe supervisar los cambios de la fuerza sobre la probeta. Esto ayudará a analizar con precisión el comportamiento de un material. También sabrá hasta qué punto pueden resistir los distintos materiales. Recuerda que, cuando finalice el ensayo, también podrás ver la curva tensión-deformación en la pantalla.
Aplicaciones de la máquina UTM
Una máquina UTM se ha convertido en una necesidad en casi todas las industrias. Los fabricantes la utilizan para comprobar las propiedades mecánicas de los materiales antes de utilizarlos. En la sección siguiente, hablaré de algunas aplicaciones populares de una máquina UTM:
1- Industria del automóvil
Los vehículos se someten a diferentes casos de uso. Desde todoterrenos a carreras de alta velocidad, se enfrentan a una gran variedad de condiciones. Por eso, sus piezas deben estar fabricadas con materiales fiables y ser resistentes para soportar los golpes. Los fabricantes suelen probar los componentes del motor y la suspensión con máquinas UTM. Como resultado, pueden soportar duros golpes y mantenerse en buen estado. Tanto el metal como el plástico se comprueban las piezas del automóvil a través de estas máquinas UTM.
2- Industria aeroespacial
El uso de máquinas UTM es habitual en la industria aeroespacial. En este sector se suelen utilizar aleaciones de aluminio o titanio. ¿Por qué? Porque estos materiales son a la vez ligeros y muy resistentes. Los fabricantes utilizan las pruebas UTM para garantizar que estos materiales soportan tanto fuerzas de tracción como de compresión. Las piezas aeronáuticas fabricadas con estos materiales soportan duras condiciones de presión y temperatura.
3- Industria de la construcción
El hormigón y los metales son dos materiales muy utilizados en el sector de la construcción, ¿verdad? Las vigas y columnas metálicas deben ser resistentes para soportar las pesadas cargas de los edificios. Los fabricantes utilizan máquinas UTM para probar el hormigón y los metales utilizados en la fabricación de vigas y columnas. Esto garantiza la durabilidad de grandes edificios, puentes y otras estructuras. Incluso pueden soportar condiciones meteorológicas adversas y terremotos leves y ofrecen una excelente longevidad.
4- Industria del plástico y el caucho
Las máquinas UTM desempeñan un papel fundamental en el sector del plástico y el caucho. Podría decirse que estos dos materiales se utilizan ampliamente. Desde juguetes hasta juntas y mangueras, estos materiales son útiles. Sin embargo, con la UTM se comprueba su resistencia a la tracción y a la compresión. Esto da a los fabricantes una idea de si un caucho o plástico es lo suficientemente duradero como para ser utilizado en la fabricación de diferentes productos. Estas máquinas también permiten conocer la elasticidad tanto del caucho como del plástico.
5- Industria de productos sanitarios
También verá máquinas UTM utilizadas en el sector médico. Diversos dispositivos médicos requieren tanto resistencia como elasticidad. Para fabricarlos, los fabricantes utilizan la UTM para identificar los materiales adecuados. Se comprueba tanto la elasticidad como la resistencia de estos materiales. Además, las jeringuillas, tubos o implantes de plástico también se comprueban con máquinas UTM. Está demostrado que eso ayuda a mantener la calidad y durabilidad de los equipos médicos.
Conclusión
Concluyamos: Las máquinas UTM son muy útiles para garantizar la calidad de los materiales. Sin ellas, habría sido todo un reto evaluar los materiales y su comportamiento frente a distintos parámetros. Recuerde que las máquinas UTM son dispositivos individuales, pero ayudan a probar las propiedades mecánicas de un material. Por ejemplo, comprueban cómo se comporta el material cuando se tira de él, se empuja o se presiona. Además, también comprobará la elasticidad de distintos materiales. En este artículo, he explicado los aspectos básicos de estas máquinas, incluido su funcionamiento y aplicaciones.