Aplicación de técnicas y de análisis modal experimental para la evaluación no destructiva de un riel de fijador externo fabricado en fibra de carbono

Abstract

El uso de materiales fibrorreforzados ha ido adquiriendo una mayor participación en la construcción de componentes mecánicos y estructurales debido a sus buenas propiedades mecánicas. Este tipo de materiales se ha convertido en foco de investigación en diferentes aplicaciones, como por ejemplo en biomedicina para la fabricación de fijadores externos para el tratamiento de fracturas y transporte óseo. Por sus prestaciones semejantes a las de los materiales metálicos, estos dispositivos fabricados con piezas en fibra de carbono resultan ser más livianos y de mayor translucidez ante los rayos X. Debido al procedimiento de fabricación de rieles para fijadores externos en material fibrorreforzado con fibra de carbono, el cual es artesanal, se vuelven vulnerables a la aparición de defectos o elementos extraños en su interior, lo que termina por modificar las propiedades mecánicas del elemento final. Como respuesta a esta dificultad, en este trabajo se define un método que permite evaluar los rieles construidos con fibra de carbono empleando los ensayos no destructivos como un procedimiento de control de calidad final. En la primera parte de este documento se pueden encontrar los resultados experimentales de pruebas de ultrasonido con transductores acoplados en aire incidiendo de manera normal, realizadas en rieles construidos con fibra de carbono, donde se permite ver la capacidad que tiene la técnica para identificar la zona donde se encuentra el daño y el tamaño del daño. En la segunda parte se observan los resultados experimentales de análisis modal realizado a elementos construidos con fibra de carbono, donde se encontró que las propiedades modales cambian con la existencia de un daño al interior del elemento. Esta técnica permite evaluar de manera general un elemento para verificar si tiene daños, no obstante, lo aquí implementado no permite identificar con precisión la posición ni el tamaño del defecto. Con los resultados obtenidos se puede concluir que es posible detectar daños al interior de rieles construidos con fibra de carbono. El procedimiento general para la detección de los daños es una combinación de las dos técnicas, donde el análisis modal permite la evaluación general y el ensayo de ultrasonido el análisis particular y la detección de la zona del daño.