Acrílico estructural

El acrílico es un material muy atípico. No solo sirve por motivos ópticos sino también estructurales. Sus propiedades ópticas se comprenden por completo y se emplean en diversas aplicaciones visuales.

Por su transparencia, también se usa en aplicaciones en las cuales debe tolerar fuerzas estáticas y dinámicas; por ejemplo, en ventanas o carcasas de recipientes de presión bajo presión externa o interna. En estas aplicaciones, las propiedades mecánicas del acrílico se vuelven fundamentales y se anteponen a las ópticas. Cuando se aplican de forma correcta, los miembros estructurales no solo proporcionan visibilidad sino también pueden contener cargas estáticas o dinámicas de casi cualquier magnitud.

La selección del máximo nivel de esfuerzo de trabajo que permitirá el funcionamiento correcto del componente sin precipitar la formación de fracturas constituye el aspecto fundamental para el diseño de componentes de acrílico que puedan soportar cargas bajo la forma de presión.

La respuesta del acrílico a las cargas aplicadas es más compleja que, por ejemplo, en el caso de los metales. La respuesta de una estructura de acrílico a los esfuerzos no es lineal, en función de la temperatura y la duración de la aplicación del esfuerzo (es decir, exhibe viscoelasticidad). Debido a la temperatura y viscoelasticidad dependiente del tiempo, el diseñador debe considerar la temperatura y la duración de la carga al seleccionar el esfuerzo de trabajo seguro, ya que ambos influyen no solo sobre la magnitud del esfuerzo sino también sobre el punto de deformación del material.
Hasta la fecha, el diseño de paneles de acrílico para acuarios solo se comprende lo suficiente en aquellos casos en que su selección solo puede basarse en análisis de elementos finitos y en un nivel de esfuerzo de trabajo seleccionado de forma empírica. Esto ha sido posible porque, en este caso, el ingeniero solo debe considerar en su diseño un entorno benigno, una condición de carga constante y una falta de límite en el peso de la estructura que le permitan usar un nivel de esfuerzo de trabajo reducido para acuarios de acrílico de cualquier configuración.
Una característica del material acrílico que el ingeniero debe tener en cuenta para el diseño de componentes de acrílico es la degradación de sus propiedades mecánicas ante la exposición a entornos de servicio. La exposición, en general, y la luz solar y los solventes orgánicos, en particular, degradan las propiedades del acrílico rápidamente.

Para evitar fallas castastróficas de los componentes de acrílico sometidos a servicio, estos deben inspeccionarse y sus condiciones deben registrarse periódicamente. Con los cuidados y las inspecciones correspondientes, pueden tener una vida útil de diseño más prolongada que la prevista sin experimentar fracturas ni quedar fuera de servicio. Hasta ahora, la vida útil de servicio de las ventanas y los cascos de presión de acrílico según los niveles de esfuerzo de trabajo especificados en la norma de seguridad ASME PVHO-1, y aplicados en esta documentación para diseñar componentes de acrílico resistentes a la presión, superó las expectativas de diseño sin fallas. Con el cuidado correcto, los componentes de acrílico ofrecen un rendimiento tan confiable como el de los recipientes metálicos a los que se anexan.