Solicitaciones mecánicas

En esta nueva entrada vamos a hablar sobre las cinco solicitaciones técnicas mecánicas más importantes a las que podemos someter a un material, es decir, las cinco formas más importantes de aplicar una o varias fuerzas en un material modificando su estructura. Dependiendo de como se apliquen estas fuerzas estaremos ante una solicitación u otra. Las más relevantes son:

  ·Compresión.
   ·Tracción.
   ·Flexión.
   ·Torsión.
   ·Cizalla.


·Compresión:
Esfuerzo que soporta a un cuerpo cuándo se le aplica una fuerza que, en la posición de la figura, aplicándose de forma transversal al eje X (flecha roja), se reduzca su tamaño respecto a este eje y un abombamiento en su zona central.

·Material que mejor trabaja a compresión:

Hay materiales que soportan mejor que otros la compresión, ya que pueden estar sometidos a grandes esfuerzos sin romperse o deformarse.

El acero es uno de los materiales que mejor trabajan a compresión, ya que soporta grandes esfuerzos antes de romperse, es un material muy resistente a la compresión.

·Tipo de fallo:

Debido a la compresión los objetos pueden deformarse o romperse. Un objeto que se deforma mantener la deformación de forma permanente, o si la fuerza que le ha provocado la deformación no cesa, este puede llegar a sufrir una serie de grietas, que si no se detectan a tiempo podrían llegar a producir la rotura del objeto.

·Forma de reconocer un fallo por compresión:

Sabemos que un material está comenzando a fallar cuando observamos unas grietas en la superficie o una deformación en forma de "inflamación". Estos fallos por lo general aparecerán cuando la compresión se realice de forma paralela al objeto, pero si la compresión está generada de forma perpendicular al objeto, este tenderá a estrecharse en dicha zona antes de fallar. 

Cuando veamos estos fallos deberemos, o bien, reforzar el material para que la compresión no le haga cesar, o si podemos reemplazar el objeto sometido a compresión, reemplazarlo, ya que esta es la forma más segura de evitar un accidente en un futuro.

·Tracción: 
Esfuerzo que soporta un cuerpo al aplicar dos fuerzas de forma opuesta.
La tracción genera un alargamiento o estiramiento respecto al eje X (en la posición de la figura) y un estrechamiento en los ejes Y y Z.
Si se trata de materiales sólidos las deformaciones pueden ser permanentes, si se supera su punto de fluencia (punto en el que el alargamiento comienza a ser muy rápido sin aumentar la fuerza en un ensayo de tracción), o no permanente si recupera su forma original (materiales plásticos).

·Material que mejor trabaja a tracción:

Como ejemplos, en general los materiales de características pétreas como el hormigón, no soportan elevados esfuerzos de tracción. Por el contrario, uno de los materiales idóneos para soportar esfuerzos de este tipo es el acero, ya que hay que aplicarle una gran fuerza para que este falle.

·Tipo de fallo:

Cualquier material sometido a tracción fallará por deformación. Cuando un material ha fallado por tracción, por lo general se dividirá en dos partes.

·Forma de reconocer un fallo por tracción:

Antes de que el material falle sufrirá un alargamiento, y este alargamiento nos producirá un estrechamiento que comenzará en la parte intermedia del objeto.

·Flexión:
Esfuerzo que soporta un material cuándo este está apoyado por ambos extremos y se aplica en su zona central una fuerza por la que tienda a doblarse. La flexión se puede crear mediante una fuerza sobre un punto cuando el material está sujetado en dos puntos, o mediante dos fuerzas aplicadas en dos puntos diferentes al estar el objeto apoyado en un punto. Las fuerzas deberán producirse de forma perpendicular al objeto y en la misma dirección y sentido.

·Material que mejor trabaja a flexión:

El acero nuevamente vuelve a ser el mejor material para trabajar a flexión.

·Tipo de fallo:

Un material sometido a flexión puede deformarse o romperse, este fallo se dará de forma más fácil cuanto mayor sea la longitud del objeto.

Cuanto más alejados estén los apoyos de los extremos (en caso de estar sujetado por lo extremos y recibir la fuerza en la zona central) mayor facilidad de deformación o fallo. 

En el caso contrario, cuándo las fuerzas actúen en los extremos y estos estén alejados, mayor facilidad para la deformación o rotura tendrá.

La rotura generada por flexión será un corte con astillas o rebaba.

Otro fallo que puede producirse es por pandeo, esto se produce cuando el objeto empieza a doblarse de un lado a otro hasta llegar a un punto que no es capaz de volver a su posición inicial y termina por romperse.

·Forma de reconocer un fallo por flexión:

Se detecta ya que el objeto estará doblado y por la parte exterior de donde se está generando la presión comenzarán a parecer unas grietas.

·Torsión:
Esfuerzo que soporta un material al retorcerlo o hacerle girar sobre si mismo, ejerciendo en cada uno de sus extremos una fuerza en sentido contrario a la otra (flechas rojas).

·Material que mejor trabaja a torsión:

El acero vuelve a ser el material que mejor soporta la torsión, por eso elementos del vehículo como los palieres y los cigüeñales están compuestos por este material.

·Tipo de fallo:

Un material sometido a torsión, al fallar genera dos pedazos en los cuales se nota como un ligero enroscamiento, y uno de los pedazos tiene una parte más puntiaguda, la cual le falta al otro pedazo.

·Forma de reconocer un fallo por torsión:

El fallo generado por una torsión puede ser bastante sencillo de reconocer si se trata de un material blando. En un plástico empezaríamos por observar una deformación la cual, si cede la presión y no ha sido muy alta, el material recuperará su forma. En cambio si la presión ejercida para generar dicha deformación ha sido muy elevada, el material al soltarlo, no recuperará su forma inicial.

Si el esfuerzo no cesa el material terminará por romperse. Si el material es muy duro el fallo será complicado de ver, ya que la rotura se producirá de golpe.

·Cizalla:
Esfuerzo que soporta un material cuando inciden en él dos fuerzas en la misma dirección y sentido contrario desplazados una pequeña distancia (no inciden en el mismo punto) y producen en el un corte.
Generalmente además de soportar el esfuerzo de cizalla o cortadura se añaden otros, como el de tracción para mantener ambas parte unidas después de separarlas.

·Material que mejor trabaja a cizalla:

El acero es nuevamente el material más resistente trabajando a cizalla.

·Tipo de fallo:

Un material sometido a cizalla falla por la falta de resistencia a soportar las presiones que se ejercen sobre él. El fallo se observa como un corte limpio y en dos pedazos.

La diferencia con el fallo a tracción es que si nosotros, los dos pedazos que ha generado la cizalla los uniéramos, apenas observaríamos diferencia entre el objeto inicial y el objeto cizallado, mientras que en el que falló por tracción la diferencia sería bastante clara.

·Forma de reconocer un fallo por cizalla:

Cuanto más blando es el material más fácil es de observar este fallo, ya que se genera una única grieta en la zona donde se está generando el esfuerzo.

Este es posiblemente el fallo al que más cuesta anticiparse, ya que el material falla sin dar ningún aviso antes.

``Y esto es todo por hoy amigos. Espero haberos sido de ayuda y que esta entrada nos ayude a comprender porque se rompen los materiales y poder anticiparnos a ello. Un saludo y hasta la próxima entrada´´