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F
atiga
del
material
en
los
transitorios
hidráulicos
cierto número de ciclos. La curva de la Figura 5.1.1 está obtenida por medio de experimentos
en que una muestra (o
espécimen
) del material se somete a ciclos de tensión en una máquina
especial.
La presión de ruptura por fatiga es aún más baja cuando la pieza tiene muescas, por la
concentración de los esfuerzos en el lugar de la muesca. En la Figura 5.1.2 se muestran curvas
S-N
obtenidas de especímenes sin y con muescas. Como se observa en esa ilustración, la
pieza llega a romperse con un esfuerzo de 28,000 psi, si la pieza no tiene muescas, y hasta
con 17,000 psi, si la pieza tiene muescas, a pesar de que la resistencia de tensión del hierro
dúctil es de 60,000 psi y su límite de cedencia es de 42,000 psi. Por esta razón, los puntos
más susceptibles a dar origen de una falla por fatiga son las diferentes esquinas, muescas,
u otros cambios que pueda haber en la geometría de la tubería y de las piezas, debido a que
en estos puntos normalmente se produce cierta concentración de los esfuerzos. Las uniones
de los tramos de tubería de acero o hierro dúctil, sean esas soldadas o de espiga-campana,
son puntos de ese tipo.
La zona por debajo de la curva
S-N
representa la así llamada
zona de vida infinita
del material,
en el sentido de que no hay riesgo de fatiga si la magnitud de los esfuerzos, y el número de
veces que se presentan, corresponden a esa zona. Para materiales como el acero y el hierro
dúctil, la curva
S-N
se vuelve horizontal después de cierto número de ciclos. El valor del
esfuerzo que corresponde a esa parte de la curva se llama
límite de fatiga
del material. Por
lo tanto, la tubería soportará cualquier número de ciclos de presión variable, cuando los
esfuerzos que genera la presión no sobrepasan el límite de fatiga del material. El límite de
fatiga es aproximadamente igual a 45% a 48% de la resistencia a tensión para el hierro dúctil,
y 50% para el acero.
Figura 5.1.1 Curva de esfuerzo de ruptura por fatiga contra número
de ciclos de presión para varios materiales
Esfuerzomáximoenlb/pulg
2
Númerodeciclosparallegaralaruptura,escalalogarítmica
1X10
4
1X10
5
1X10
6
1X10
7
1X10
8
100000
80000
60000
40000
20000
0
Acerocon1,20%decarbono,
templadoenaceiteyestirado
Aceroalcromoyníquel
templado enaceiteylaminado
Acerocon0.53%decarbono,
templadoenaceiteylaminado
Varilladeacero
estructural
Aleacióndealuminioycobre
Cobreestiradoyrecocido
Fundicióngris
