Tenacidad
Más allá que la tenacidad sea uno de los atributos más importantes en un proyecto de estructuras, no es el único. En el caso de estructuras de ingeniería es importante que la tenacidad sea combinada con la resistencia.
Esto es porque la experiencia ha demostrado que muchas fallas en el proyecto a temperaturas por debajo del caudal no se producen como consecuencia de la deformación plástica, sino debido a la fractura de estrés por debajo del límite de elasticidad.
Los proyectos de ingeniería más antiguos no tomaban en consideración la tenacidad debido a la falta de una buena base teórica. Como consecuencia se presentaban fallas prematuras en grandes estructuras que eran comunes en el pasado.
Esas fallas no ocurrían inclusive con más frecuencia porqué:
1 – Era común emplear altos factores de seguridad, resultando en una tensión admisible muy baja
2 – Las juntas eran mecánicas tales como tornillos y remaches de forma que la falla en una parte no se trasladaba a la estructura en un todo.
3 – El uso de materiales con espesura razonablemente mas fina permitió que la concentración de tensión sean evaluadas a través de su deformación plástica.
Esa situación ha cambiado progresivamente a través de los años. El creciente uso de precisos cálculos computacionales contribuye para el uso de bajos factores de seguridad, soldado y ahora el más importante método de articulación, el material tiende a ser más fino.
De hecho es posible proveer la tenacidad requerida porque el material que es tenaz a toda temperatura y esfuerzo al que se lo exponga. El problema pasa por conocer:
1 – Que nivel de tenacidad es requerido para asegurar la satisfactoria performance a un costo razonable
2 – Como especificarla en un cierto grado
A un nivel dado de resistencia elevada, más tenacidad significa un costo más elevado para la obra y no sería rentable obtener más tenacidad de la mínimamente requerida
El significado de la tenacidad
Tenacidad es la energía mecánica, o sea, el impacto necesario para llevar un material a su ruptura. Si un material es tenaz el puede sufrir un alto grado de deformación sin romperse.
En otras palabras, tenacidad es una medida de cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse.
Los materiales cerámicos por ejemplo, tienen una baja tenacidad.
Tal energía puede ser calculada a través del área de un gráfico de tensión-deformación del material por tanto basta integrar la curva que define el material, del origen hasta su ruptura.
Según su tenacidad un material puede ser:
- Friable (frágil, quebradizo): Que puede ser roto o reducido a polvo con facilidad.
- Maleable: Puede ser transformado fácilmente en láminas
- Sestil: Puede fácilmente ser cortado con navaja
- Dúctil: Puede ser transformado fácilmente en cables
- Flexible: Puede ser doblado pero no recupera su forma anterior
- Elástico: Puede ser doblado pero recupera su forma anterior
Tenacidad puede ser también definida como la resistencia a la fractura. Un material que presenta un bajo nivel de tenacidad es denotado como frágil y su fractura puede ser inducida con la aplicación de un pequeño esfuerzo
El esfuerzo destinado puede ser pensado en términos de tensión o energía dándonos diferentes, pero igualmente válidas formas de encarar el problema de las fracturas, como mostramos en la tabla a continuación.
En esta tabla podemos ver que la fractura puede ser categorizada en términos de la velocidad en la cual ella se propaga.
| Tabla: Relación de la fractura con la tensión, energía y velocidad de propagación | ||
| FRAGIL | TENAZ | |
| TENSIÓN | La fractura se produce a un nivel de tensión por debajo de lo que se requiere para ser eliminados a través de la sección transversal | La fractura ocurre a un nivel de tensión que corresponde al que es requerido para proceder a la eliminación a través de su sección transversal |
| ENERGÍA | La fractura es un proceso de baja energía | La fractura es un proceso de alta energía |
| VELOCIDAD | La fractura es rápida | La fractura es lenta |
La fractura ocurre con el avanzo de una fisura y los mecanismos de propagación de esa fisura son muy variados. Los micromecanismos de fractura más importantes son:
1 – Clivaje
2 – Fusión de Microporos
3 – corrosión bajo tensión
4 – Fatiga
