Aplicación del Diseño Mecánico y Análisis por Elementos Finitos en la Evaluación de Fragilización por Hidrógeno en Metales. Caso de estudio: Desarrollo de un adaptador para ensayos de tracción en probetas huecas presurizadas con hidrógeno.

Resumen

La fragilización por hidrógeno constituye uno de los mecanismos de degradación más complejos y críticos que afectan a los materiales metálicos empleados en aplicaciones industriales, energéticas y de transporte. La necesidad de evaluar experimentalmente este fenómeno ha impulsado el desarrollo de metodologías de ensayo mecánico en ambientes controlados de hidrógeno, las cuales suelen requerir equipamiento especializado de alto costo y limitada disponibilidad. En este contexto, el presente trabajo aborda el diseño, análisis y validación de un sistema adaptador desmontable que permite realizar ensayos de tracción en probetas huecas de metal presurizadas con hidrógeno, utilizando una máquina universal de ensayo convencional.

El desarrollo del sistema se llevó a cabo mediante una metodología integral que incluye análisis teórico, diseño asistido por computador, validación mediante análisis de elementos. Se seleccionó acero inoxidable ASTM 316 como material principal debido a su reconocida resistencia a la fragilización por hidrógeno y su uso extendido en aplicaciones de alta presión. Se describen las propuestas iniciales, iteraciones basadas en resultados de FEA (criterio de falla de von Mises), y la propuesta final optimizada. Los resultados obtenidos demuestran que el diseño propuesto cumple con los requisitos estructurales y funcionales necesarios para su aplicación experimental, constituyendo una alternativa viable y replicable para la evaluación de materiales metálicos en ambientes con hidrógeno.

Se proponen recomendaciones para futuros desarrollos, alineadas con normas como ASTM E8 y estudios de HE.