Cálculo a la fatiga de un agitador

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El objetivo de un agitador es generar desequilibrios en un fluido y esto hace que se encuentre sometido a esfuerzos diversos. 

El par torsor y los demás esfuerzos son absorbidos en primera instancia por el móvil y el segundo elemento en absorber esfuerzos es el árbol o ejel de agitador (par torsor y momento flector) que los transmitirá al reductor.

Todos los elementos deben estar diseñados para soportar los correspondientes esfuerzos con el índice de seguridad adecuada.

El árbol de un agitador es una barra metálica sólida o hueca que transmite el movimiento a la hélice y la potencia. Los árboles operan bajo un amplio rango de condiciones de servicio, incluyendo ambientes corrosivos y altas temperaturas y están sometidos a cargas de tracción, compresión, torsión, flexión o una combinación de ellas variable. Los árboles se fabrican en varios materiales de acuerdo a su aplicación, siendo los aceros al carbono y los aceros inoxidables AISI-304L y AISI-316L los más utilizados.

La fatiga es la causa más común de grieta o incluso rotura de los árboles y se puede presentar a partir de imperfecciones metalúrgicas o de diseño. Por ello, hacer el diseño del agitador teniendo en cuenta el factor de seguridad a fatiga es fundamental.

Pero, ¿Que es y cómo se produce la fatiga?

El diseño de los árboles sometidos a cargas dinámicas, cuya aplicación es repetitiva o fluctuante a través del tiempo, aún cuando el esfuerzo nominal resultante sea menor que el de fluencia, induce a cambios en la estructura interna del material, originando microfisuras que al propagarse llevan a una fractura progresiva llamadafractura por fatiga.

Por lo tanto, el cálculo de fatiga de un agitador es un cálculo dinámico de las fuerzas que actúan sobre el árbol del agitador. El análisis de fatiga estructural es una herramienta para evaluar la validez del diseño de un agitador o su durabilidad bajo condiciones de servicio normal y bajo condiciones normales de operación. Si los resultados de desplazamientos y tensiones están por debajo de un cierto nivel admisible, se puede concluir que el diseño es seguro con independencia de cuantas veces se aplique la carga.

Un factor de seguridad a fatiga de 1 indica que, si los cálculos fuesen totalmente exactos (que nunca lo son), el agitador nunca se rompería y su vida sería infinita. En G&G Ingenieros siempre proporcionamos en nuestras ofertas este valor y escogemos este factor de mínimo 2.5 como seguridad en cuanto a las condiciones de funcionamiento y para cubrir las diferentes inexactitudes que se manejan en el diseño.

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