Diagnóstico y análisis de fallas

Capítulo III – Fallas por distorsión 1

Capítulo III

Fallas por distorsión.

Las fallas por distorsión son serias porque pueden llevar a otros tipos de fallas o

bien pueden provocar el colapso completo de estructuras tales como puentes,

vigas, columnas etc.

La falla por distorsión está relacionada con un cambio en el tamaño (cambio en el

volumen, ya sea dilatación o contracción) o una distorsión de forma (stretching,

doblado, etc). Puede ser clasificado como un cambio temporal o permanente.

Distorsión temporal

La distorsión temporal es a menudo transitoria. Dado que los metales son

elásticos, normalmente las partes metálicas se deflectan o distorsionan) aún a

bajos esfuerzos. En ciertas partes, esta deflexión puede ser suficiente para causar

interferencia con otras piezas. Esta interferencia es especialmente común en

dientes de engranajes, los cuales son esencialmente vigas cantilever. Hay

evidencias de que los dientes de los engranajes sufren daños en los costados, o

bien en la parte inferior.

Diagnóstico y análisis de fallas

Capítulo III – Fallas por distorsión 2

Figura 1. Resorte de válvula distorsionado comparado con un resorte de válvula no distorsionado.

Otro ejemplo de distorsión temporal: álabe en una turbina a alta temperatura. En

este caso, mientras más rápido gira la turbina, mayor es la fuerza centrífuga que

soporta el álabe. Esto causa una elongación en el álabe que puede generar una

distorsión que puede eventualmente causar el contacto entre el álabe y la carcaza.

Distorsión permanente

La distorsión permanente que resulta de la termofluencia puede en muchas

ocasiones ser peligrosa.

Fluencia en servicio.

Si un resorte se deforma permanentemente, tal como se indica en la figura 1,

dicho resorte ya no puede cumplir con sus funciones. La identificación de este tipo

de falla es relativamente simple. Sin embargo, las formas de corregir esta falla son

menos simples y menos obvios, de tal manera que la falla no vuelva a aparecer.

En realidad, averiguar acerca de las causas del origen de estas fallas suele ser un

desafío. Es importante saber, por ejemplo si la fluencia es local o generalizada.

Obviamente, en el caso de un resorte que presente distorsión permanente, es

importante comparar con un resorte que no presente tal distorsión. En estos casos

es imprescindible conocer los detalles de los antecedentes que condujeron a la

falla.

Diagnóstico y análisis de fallas

Capítulo III – Fallas por distorsión 3

Figura 2. Flange torcido (flecha inferior) de un perfil de aluminio extruído cargado deliberadamente

con una fuerza lateral (flecha superior). En servicio, la pieza es sometida a carga axial y no a carga

lateral.

Los aspectos metalúrgicos son también importantes, por ejemplo es necesario

hacerse preguntas como: ¿la microestructura era la originalmente especificada o

ha sido alterada por la exposición a alta temperatura? Se ha producido una

disminución en la dureza como producto de un revenido en servicio? Si ha caído la

dureza…¿qué temperatura ha producido la caída en la dureza?¿Era la

temperatura anormalmente alta durante el servicio? Y si fue así ¿por qué?

Termofluencia

Las condiciones de alta temperatura, esfuerzo permanente y altos tiempos de

servicio, producen deformaciones que pueden eventualmente conducir a fallas.

Estas fallas serán explicadas en detalles en el capítulo XII.

Pandeo.

En el caso de pandeo, la falla puede ocurrir debido a la acción de esfuerzos

compresivos que pueden producir el colapso de la pieza.