Actividad: Elaborar un listado de fallas en elementos estructurales en la industria.

Unidad 1: Teoría de falla, concentración de esfuerzos y fatiga.

1. Modo de falla.

Elemento estructural.- Es cualquier elemento o componente cuya función esencial sea la transmisión de esfuerzos mecánicos o retener fluidos a presión, por ejemplo: una biela en un motor, un tornillo, una tubería.

Falla.- Dentro de un elemento estructural es cualquier situación que impide que los elementos cumplan su función de transmisión de esfuerzos o retención de presión, como se encuentra previsto en el diseño, por ejemplo: la presencia de defectos en la soldadura, desprendimiento, rotura o deformación de elementos mecánicos.

Actividad: Elaborar un listado de fallas en elementos estructurales en la industria.

1.- Material mal fabricado

2.- Ensamble incorrecto

3.- Uso de material no acorde para la acción a realizar

4.- Soldado incorrecto

5.- Codo: presión excesiva del fluido

6.- Llave mecánica de calidad mínima

7.- Engranes diseñados con medidas erróneas

8.- Paredes no diseñadas a prueba de humedad

9.- Motores que no soportan los esfuerzos requeridos del trabajo a realizar.

Modo de falla.- Es el fenómeno o mecanismo responsable del evento o condición de falla. Los modos de falla que en general pueden afectar a un componente estructural son:

- Inestabilidad elástica (pandeo local o general)

- Excesiva deformación elástica.

- Excesiva deformación plástica

- Inestabilidad plástica

- Fatiga de alto y bajo ciclo

- Corrosión, erosión, corrosión por fatiga, corrosión bajo tensión

- Fractura rápida (frágil, dúctil, mixta)

Excesiva deformación elástica.- Se produce cada vez que una pieza que debe mantener sus dimensiones dentro de ciertos límites, sufre una deformación elástica que hace que aquellas exudan el valor admisible, conduciendo a problemas de atascamiento o deflexiones excesivas.

Inestabilidad elástica.- Una forma más común del modo de falla por inestabilidad elástica, se produce cuando un elemento estructural esbelta tal como una columna cuando es sometida a una  carga de compresión suficientemente alta según su eje longitudinal.

Excesiva deformación plástica.- Constituye sin duda el modo de falla mejor comprendido y es la base del diseño clásico que tiene como objetivo establecer las dimensiones de las secciones resistentes necesarias para asegurar un comportamiento elástico. Sin embargo en las estructuras reales, particularmente en las estructuras soldadas, la presencia de concentración de tensión es inevitable y por tanto existen zonas plastificadas.

Inestabilidad plástica.- Un elemento  o material que ha alcanzado la condición plástica puede inestabilizarse y conducir a un colapso.

Fatiga.- Es responsable y aproximadamente el 90% de las fallas por rotura de uniones soldadas y procede muchas veces a la fractura rápida. Se puede iniciar bajo cargas cíclicas, una fisura por fatiga que se propaga lentamente hasta alcanzar un tamaño critico que conduce al colapso

Fractura rápida.- Se define como la culminación del proceso de deformación plástica. En general se manifiesta como la separación o fragmentación de un cuerpo solido en dos o más partes bajo la acción de un estado de cargas.

La fractura rápida constituye el modo de falla más catastrófico y letal de todos los mencionados. La misma se produce en general bajo cargas normales y muchas veces inferiores a as de diseño, al no ser precedida por deformaciones no es posible tomar medidas para evitarlo o reducir la gravedad de sus consecuencias.

Actividad 3.- Elaborar mapa mental o cuadro sinóptico de las fallas con su definición.

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Tarea 1.- Factores de concentración de esfuerzos.

Factores de concentración de esfuerzos: Las formulas elementales usadas en el diseño se basan en elementos que tienen una sección transversal constante o que el cambio en esta es gradual. Estas condiciones, sin embargo, difícilmente se encuentran en la realidad debido a los requerimientos o las características de los elementos de máquinas o estructuras actuales. La presencia de cuñeros, surcos, agujeros, etc. Provoca modificaciones en la distribución de los esfuerzos. Por lo que aparecen esfuerzos mayores en algunas zonas. Este fenómeno se conoce como concentración de esfuerzos.

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