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CONCENTRADORES DE TENSIÓN

Cualquier discontinuidad o cambio de sección constituye una causa de aumento del esfuerzo. Este esfuerzo será mayor que el esfuerzo nominal calculado.

Estos concentradores de tensión son especialmente importantes en materiales dúctiles cuando las cargas son repetitivas. Ya que si el esfuerzo excede la resistencia de la pieza el material cederá en este punto y se producirá una redistribución de esfuerzos, pero la pieza en conjunto no presentará deterioro perceptible. Esto es porque el escurrimiento es local (en un área muy pequeña). Sin embargo si la carga es repetitiva, el esfuerzo puede llegar a exceder la resistencia a la fatiga y la pieza puede romper.

Los concentradores de tensión incluyen agujeros, muescas, entallas, huellas o marcas de herramienta, rugosidades de superficie de cualquier clase, tales como las que resultan de la corrosión o picaduras, chaveteros, soldaduras, apoyos de cubos de ruedas o platos de acoplamiento, etc., calados a presión (equivalentes a un cambio brusco de sección), huellas de arranque o apriete, magulladuras o abolladuras accidentales, grietas de temple, sopladuras e inclusiones en las piezas fundidas, pequeños radios de curvas de enlace o de acuerdo en lugar de radios grandes, puntos de terminación de filetes de rosca, etc.

También debemos tener en cuanta que, aunque algunas pruebas son contradictorias, la resistencia a la fatiga por unidad de área tiende a disminuir cuando las dimensiones aumentan. No se saben del todos las razones para este fenómeno, pero podría ser una cuestión estadística. Cuanto más material tenemos sometido a un esfuerzo, más posibilidades tenemos que se origine un punto débil, ya que como mayor es la muestra, menos uniformes son sus propiedades.

Cuando estemos diseñando deberemos jugar con el factor de seguridad para suplir la falta de información de todos estos concentradores de tensión y del funcionamiento en general. El factor de seguridad puede ser lo más ajustado posible siempre teniendo en cuenta la información que tenemos. Siempre será mayor que la unidad porque es necesario prever no sólo la variación de las propiedades, si no también las variaciones ocurridas en los procesos de fabricación, deformaciones en los cárters o alojamientos, alabeo por tratamiento térmico, etc, las imperfecciones en las ecuaciones teóricas de esfuerzo y las desviaciones imprevisibles con respecto al modelo ideal.

REDUCCIÓN DEL CONCENTRADOR DE TENSIONES

Puede ocurrir que especifiquemos un determinado radio de acuerdo, pero que el taller lo haga menor. O bien puede pasar que el taller deje inadvertidamente un concentrador de esfuerzo con el cual el proyectista no haya contado, tal como huellas de mordaza o un pequeño cambio de diámetro en la unión de dos operaciones de mecanización. Es de esperar que ocurran tales cosas. Sin embargo, el proyectista puede aparecer responsable de la presencia de un concentrador de tensiones innecesario. Todos los diseños deben ser examinados pensando en si puede ser eliminado todo punto de concentración de esfuerzo. Si la eliminación es impracticable, entonces debemos considerar lo que debemos hacer para reducir su efecto.

A continuación tenemos varios ejemplos de cómo hacerlo:

concentradores de tensión
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