Desastres de ingeniería
Los desastres de ingeniería a menudo surgen de atajos en el proceso de diseño. La ingeniería es la ciencia y la tecnología utilizadas para satisfacer las necesidades y demandas de la sociedad. [1] Estas demandas incluyen edificios , aeronaves , embarcaciones y software de computadora. Para satisfacer las demandas de la sociedad, la creación de nueva tecnología e infraestructura debe realizarse de manera eficiente y rentable. Para lograr esto, los gerentes y los ingenieros necesitan un enfoque mutuo para la demanda específica en cuestión. Esto puede conducir a atajos en el diseño de ingeniería para reducir los costos de construcción y fabricación. Ocasionalmente, estos atajos pueden provocar fallas de diseño inesperadas.
La falla ocurre cuando una estructura o dispositivo se ha utilizado más allá de los límites del diseño que inhibe el funcionamiento adecuado. [2] Si una estructura está diseñada para soportar solo una cierta cantidad de tensión , tensión o carga y el usuario aplica mayores cantidades, la estructura comenzará a deformarse y eventualmente fallará. Varios factores contribuyen a la falla, incluidos un diseño defectuoso, un uso inadecuado, costos financieros y falta de comunicación.
En el campo de la ingeniería, se enfatiza la importancia de la seguridad. Aprender de fallas de ingeniería pasadas y desastres infames como la explosión del Challenger le da un sentido de realidad a lo que puede suceder cuando no se toman las precauciones de seguridad adecuadas. Las pruebas de seguridad, como las pruebas de tracción , el análisis de elementos finitos (FEA) y las teorías de fallas, ayudan a proporcionar información a los ingenieros de diseño sobre qué fuerzas y tensiones máximas se pueden aplicar a una determinada región de un diseño. Estas medidas de precaución ayudan a prevenir fallas por sobrecarga y deformación. [3]
La carga estática es cuando una fuerza se aplica lentamente a un objeto o estructura. Las pruebas de carga estática, como las pruebas de tracción, las pruebas de flexión y las pruebas de torsión, ayudan a determinar las cargas máximas que un diseño puede soportar sin deformación permanente o falla. Las pruebas de tracción son comunes cuando se calcula una curva de tensión-deformación que puede determinar el límite elástico y la resistencia última de una muestra de prueba específica.
El espécimen se estira lentamente en tensión hasta que se rompe, mientras que la carga y la distancia a través de la longitud de referencia se controlan continuamente. Una muestra sometida a una prueba de tracción normalmente puede soportar esfuerzos superiores a su límite elástico sin romperse. Sin embargo, en cierto punto, la muestra se romperá en dos partes. Esto sucede porque las grietas microscópicas que resultaron de la fluencia se extenderán a gran escala. La tensión en el punto de rotura completa se denomina resistencia máxima a la tracción de un material. [4] El resultado es una curva de tensión-deformación del comportamiento del material bajo carga estática. A través de esta prueba de tracción, el límite elástico se encuentra en el punto donde el material comienza a ceder más fácilmente al esfuerzo aplicado y su tasa de deformación aumenta.[5]
Cuando un material sufre una deformación permanente debido a la exposición a temperaturas radicales o carga constante, la funcionalidad del material puede verse afectada. [6] [7] Esta distorsión plástica del material dependiente del tiempo se conoce como fluencia . La tensión y la temperatura son factores importantes de la tasa de fluencia. Para que un diseño se considere seguro, la deformación debida a la fluencia debe ser mucho menor que la deformación a la que se produce la falla. Una vez que la carga estática hace que el espécimen supere este punto, el espécimen comenzará una deformación permanente o plástica. [7]
