La importancia es que las pruebas de fluencia abordan el flujo y la fractura a temperatura elevada (en relación con la temperatura de fusión absoluta) que otras pruebas mecánicas como las pruebas de tracción no lo hacen. ¿Y por qué son importantes los fenómenos de alta temperatura?
Es porque a altas temperaturas entran en juego mecanismos de deformación adicionales que no funcionan a temperaturas más bajas. Para las estructuras que operan a temperaturas elevadas, los diseñadores deben tener en cuenta los modos de falla de alta temperatura. De particular importancia es el flujo difusional, que no ocurre a baja temperatura. Por lo tanto, a una temperatura más baja, la falla de los materiales puede considerarse principalmente independiente del tiempo, mientras que a alta temperatura una estructura que no ha fallado en algún momento podría romperse en un punto posterior en el camino.
Dependiendo de la temperatura y el estado de tensión (y del material, por supuesto), las tasas de deformación y la dependencia del tiempo para la fractura por fluencia varían. Ahí es donde intervienen las pruebas de fluencia: la realización de pruebas de fluencia a las temperaturas y cargas adecuadas arroja datos sobre, por ejemplo, exponentes de tensión que, cuando se integran en relaciones de fluencia constitutivas, permiten a los ingenieros predecir cuánto durará un material en las condiciones deseadas.
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Esto tiene aplicaciones prácticas en una variedad de campos. Tome la geología, para empezar. La deriva continental se rige por procesos de fluencia impulsados por la alta temperatura interna de la tierra. El movimiento de los glaciares también es un proceso relacionado con la fluencia. Aunque para un glaciar la temperatura puede no parecer alta, la temperatura ambiente relativa al punto de fusión del hielo es lo suficientemente grande como para impulsar el flujo de arrastre.
La relajación del estrés está relacionada con la fluencia, ya que la relajación de la tensión puede compararse con la fluencia que ocurre bajo una tensión constante. En un proyecto en el que trabajé en la industria automotriz, la preocupación era que el material de una caja de transmisión atornillada se relajaría por el estrés y, por lo tanto, aliviaría la precarga de los sujetadores. Si eso sucediera, la interfaz de la caja de la transmisión que antes estaba apretada por los sujetadores ahora relajados se abriría y fugaría aceite. Resolver eso implicaba ejecutar unas pocas docenas de pruebas de relajación de estrés a altas temperaturas y desarrollar modelos de fluencia para informar la selección del material de la caja correcta.
Otro ejemplo de cómo el diseño contra el flujo progresivo mejora nuestras comodidades cotidianas involucra filamentos de bombilla. Hace unas décadas, esos filamentos eran menos confiables de lo que son hoy. La razón fue que las temperaturas homólogas muy altas de las bombillas incandescentes hicieron que los filamentos de tungsteno se recristalizaran de manera tal que los límites del grano terminaron perpendiculares a la dirección de la carga térmica. Esto hizo que los filamentos fueran susceptibles a fallas de fluencia. La adición de potasio superó esto al retrasar la recristalización del tungsteno de modo que se aplazó la fractura por arrastre, lo que alargó la vida del filamento. En consecuencia, las bombillas incandescentes duran mucho más ahora.
Esta es una descripción cualitativa de por qué las pruebas de fluencia son importantes. El campo en sí está plagado de teoría de la dislocación, ecuaciones de velocidad de difusión y similares. Libros enteros están dedicados a ello. Como espero haber transmitido, las pruebas de fluencia tocan muchas facetas de los fenómenos cotidianos.
