Alfonso Fernández Canteli Catedrático de Mecánica de los Medios Continuos

"Los ensayos ya permiten predecir la vida de los materiales con garantías casi plenas"

"Las pérdidas en la industria por fatiga o rotura son altísimas, de billones de dólares, y a ello se suma el potencial coste social"

08.09.2016 | 03:06
Alfonso Fernández Canteli.

La fatiga de los materiales es un campo que, aunque poco conocido por el público en general, tiene una trascendencia fundamental en muchos órdenes de la vida diaria. De los estudios en este ámbito depende, entre muchas otras cosas, que los puentes no se caigan, que los aviones no sufran accidentes o que los ferrocarriles rueden sin percances, así lo manifiesta Alfonso Fernández Canteli, ingeniero industrial y catedrático de Mecánica de los Medios Continuos, además de un prestigioso profesor a nivel nacional e internacional.

-¿Qué problemas genera la fatiga de materiales?

-La fatiga consiste en que materiales que están cargados muy por debajo de las cargas de rotura van acumulando a la larga un daño que produce la aparición de grietas. Y eso tiene un coste enorme, porque aparece en estructuras, particularmente en puentes y debido a la carga de tráfico, en los que no se advierte ningún daño, y sin embargo al cabo de los años puede romper. También aparece en todo tipo de máquinas, sobre todo en las de tipo rotativo: motores, turbinas..., en todas las cuestiones relacionadas con automoción, aeronáutica, con aerogeneradores... La fatiga es un problema presente en multitud de campos.

-¿Cuál es el reto al que se enfrentan los expertos?

-Que se pueda predecir con antelación, que sepamos el tiempo en el que no esperamos que aparezca la rotura. Es una cuestión fundamental en el mundo de la aeronáutica, donde la seguridad de que no se produce el fenómeno de la fatiga tiene que ser total. En este caso periódicamente se hacen inspecciones, y si se detecta algún daño se hace la reparación. Es lo que se llama tolerancia al daño, cuando no cabe más remedio que admitir que se pueden producir defectos pero que están comprobados. Otros no hay manera humana de predecirlos, porque por ejemplo en un coche no se pueden estar haciendo inspecciones que cuestan muchísimo. Se hace en aeronáutica, para garantizar que no haya catástrofes, si bien hasta hace relativamente poco ha habido accidentes gravísimos en aviones debido a este problema.

-¿Cómo ha mejorado la fiabilidad de las predicciones?

-Hoy en día son rarísimos los casos en los que se producen accidentes de envergadura por este motivo. Pero al principio, en los años 60, hubo casas de aviación en las que por un pequeño detalle en el diseño de los aparatos se producía una concentración de esfuerzos con la consecuencia de accidentes con muchos muertos.

-¿Con qué grado de antelación se puede saber si una estructura va a dar problemas?

-Depende del objeto que estemos tratando. Normalmente se hacen unos ensayos con los que predecimos en función de la vida que se observe en ese material, y se puede hacer una buena aproximación, con garantías casi plenas. El problema es que antes se hacían diseños muy conservadores, había cosas que no se podían calcular con mucha precisión y se optaba por poner mucho material. Pero el tiempo y la competencia entre las diferentes industrias que fabrican ha llevado a reducir material, por motivos económicos y porque ahora operamos con programas que afinan mucho más en el cálculo. Antes el peligro era la rotura estática, y ahora nos enfrentamos a efectos por acumulación. Y como no es algo que aparezca de manera inmediata, tenemos que pensar en que las roturas pueden darse dentro de 20 años.

-¿Cuál es el coste económico para las empresas?

-En fatiga y fractura se hablaba de billones de dólares al año hace ya un par de décadas. El coste de rotura es altísimo. Ahora aparece además un problema añadido a medida que mejoran los procesos de fabricación. Por ejemplo, un ferrocarril recorre en Alemania, y es extrapolable a España, una media de 1.800 kilómetros, con vagones y ejes que están rodando, lo que supone millones de cargas cada día. A lo largo del año ese material va a estar soportando una carga del orden de cien millones de veces. Y eso plantea unos problemas, porque los ensayos no se pueden mantener tanto tiempo. Es un nuevo campo que llamamos fatiga de un alto número de ciclos, en elementos como turbinas, rotores, elementos de coches... que tienen un sistema de rotación que pasan a número de ciclos que antes eran impensables. Y eso genera un problema en el desarrollo de los ensayos.

-¿Qué papel juegan los nuevos materiales?

-Fundamental, son materiales muy particulares. Pero tenemos que tener en cuenta que en el momento que se crea un material nuevo con unas propiedades específicas, tenemos que conocer inmediatamente sus características con ensayos. Y tenemos que ver cómo trasladar esa información hacia el diseño para darle un uso práctico, sabiendo la previsión de la vida de ese material.

-Es un campo en constante expansión...

-Sí, y nos gustaría transmitir a la gente que, aunque no lo crean, están constantemente beneficiándose de una cosa que no es tan lucida como la medicina o la bioquímica. Pero cuando pasan por encima de un puente o conducen un coche no saben que detrás hay un montón de gente que ha estado trabajando con el fin de que no haya ninguna desgracia. Los costes económicos y sociales son muy altos.

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