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Ciencia y Tecnología: Fatiga de los materiales

La fatiga de los materiales es algo que hay que tener muy en cuenta en el diseño de máquinas y estructuras. 

Supongamos una viga de acero que sea capaz de soportar 200 kg sin romperse. Si le ponemos una carga de 100 kg, como es menor de lo que puede soportar la viga, se combará algo pero no se romperá. Si quitamos la carga y la volvemos a poner en la viga volverá a soportar la carga sin problemas. ¿Pero y si repetimos este proceso un millón de veces? pues la viga se acabará rompiendo a pesar de que en un principio era capaz de soportar esa carga, es lo que se denomina fatiga de los materiales y ocurre por la repetición de cargas, inferiores al límite de resistencia, un número elevado de veces.

El momento de ruptura varía mucho dependiendo del material, del orden de un millón de ciclos para los aceros y de cien millones de ciclos en algunas aleaciones de titanio.

La rotura comienza con la aparición de una grieta para luego ir creciendo a medida que seguimos aplicando los ciclos de carga hasta la rotura final.

En aviación es un concepto muy importante por lo que en las revisiones periódicas se vigilan los puntos críticos mediante radiografías para detectar estas primeras grietas, y dependiendo del caso, sustituir el material o dejar constancia de ellas en los registros de mantenimiento para realizar su seguimiento en futuras revisiones hasta que llegue el punto en el que se ha de sustituir.

Los ciclos de carga en un avión son variados, por ejemplo el debido a la compresión y descompresión de la cabina, los aterrizajes, las diferencias de carga para las alas cuando están volando a cuando están en tierra, las diferencias de temperatura entre el suelo y la altura de un vuelo normal, y la carga que provoca el ruido de los motores.

En general siempre que estemos ante cargar cíclicas tendremos que tener en consideración el efecto de la fatiga de los materiales.

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