La integridad de las estructuras es un aspecto crítico en numerosas industrias, desde la nuclear y la petroquímica hasta los racks. La capacidad de predecir la vida útil segura de componentes y estructuras sometidos a cargas es esencial para garantizar la seguridad y la confiabilidad. En esta entrada técnica, exploraremos la importancia de los protocolos de gestión de vida en estructuras soldadas y la aplicación de modelos predictivos basados en la Mecánica de la Fractura.
La Relación entre Carga y Resistencia Material y sus planes preventivos
La mayoría de las fallas peligrosas en estructuras están relacionadas con la fractura, que ocurre cuando una carga externa supera la resistencia del material. Esta relación entre carga y resistencia se ve fuertemente influenciada por la presencia de defectos, especialmente grietas. En un programa de “ vida útil” es crucial para cuantificar los factores claves; como la carga, la resistencia del material, el tamaño del defecto y las variaciones estadísticas en condiciones reales en un formato probabilístico, además de los programas preventivos que tienen como finalidad principal mantener un nivel mínimo de riesgos planificando intervenciones en sus puntos vulnerables en el momento más adecuado. Este enfoque se caracteriza por ser sistemático, lo que significa que se llevan a cabo intervenciones programadas incluso cuando las construcciones no han mostrado señales evidentes de problemas en su estructura. La meta es anticiparse y asegurar un rendimiento óptimo de los materiales a largo del tiempo.
Diferentes Enfoques de Ingeniería:
En la ingeniería, dos enfoques distintos abordan la confiabilidad de componentes de trabajo pesado. El primero busca garantizar una vida “segura” bajo circunstancias operacionales definidas. Este enfoque se basa en la predicción de la vida útil segura considerando daños acumulados por fatiga, corrosión, termofluencia y otros factores. Sin embargo, este enfoque ha mostrado inconsistencias en la práctica, especialmente en la industria aeroespacial.
La Filosofía de Tolerancia al Daño:
El segundo enfoque se centra en la “tolerancia al daño”. Aquí, se reconoce que los defectos pueden estar presentes desde el inicio o desarrollarse durante la operación, y se enfatiza la operación segura incluso en presencia de defectos. Los intervalos de inspección dictan la reparación o el retiro de componentes dañados. Este enfoque busca minimizar el riesgo de falla a niveles tolerables mediante conocimiento, razonamiento y evaluación del riesgo de falla.
Mecánica de la Fractura Probabilística:
La filosofía de la tolerancia al daño se integra con la Mecánica de la Fractura Probabilística. Aquí, el riesgo de falla se cuantifica en términos de la probabilidad de falla por año de operación. La decisión de reparar o retirar un elemento se basa en la inspección visual y mediciones simples con rangos limite que te permiten decidir si reemplazar o soportar un cambio.
Caso de estudio
En el año 2010, se constató que al menos 11 de los 24 edificios más dañados por el sismo presentaban una falla estructural común: las armaduras de hierro en el concreto no lograron resistir la presión, poniendo en riesgo la seguridad de los residentes y sus inversiones.
¿Cómo es posible que edificios modernos, construidos bajo regulaciones sísmicas, hayan sufrido semejantes daños? La respuesta a esta pregunta nos lleva a una preocupante tendencia en la construcción de edificios en los últimos años. Bajo la supervisión del ingeniero Luis de la Fuente Martínez, se llegó a la conclusión de que las fallas locales afectan al extremo del muro y se deben a la falta de confinamiento del hormigón en dicha zona. Cuando el hormigón se fisura, se desprende, dejando al descubierto las armaduras que se pandean (doblan) debido a la compresión. Al observar las fallas en el terreno, se constató que los muros se construyeron sin las armaduras de confinamiento especificadas en los planos de cálculo.
Por esta razón, reforzamos constantemente la importancia de trabajar con empresas y profesionales que puedan seguir protocolos preventivos y así evitar estos desastres. La seguridad y la calidad en la construcción son ser pilares fundamentales para AIM ingeniería, proteger a los residentes y preservar las inversiones a largo plazo.
Conclusión:
Sin lugar a dudas, los protocolos de gestión de vida en estructuras soldadas y los modelos predictivos basados en la Mecánica de la Fractura son esenciales para garantizar la integridad y la confiabilidad en una amplia gama de industrias. Estos enfoques no solo permiten cuantificar el riesgo de fallo, sino que también capacitan a los responsables para tomar decisiones informadas acerca de la reparación o retirada de componentes dañados, lo que conlleva una mejora significativa en términos de seguridad y una reducción notable de los costos operativos.
La sinergia entre estos enfoques probabilísticos y la aplicación de tecnología de vanguardia representa un paso crucial hacia la gestión efectiva de la integridad estructural en un mundo en constante evolución y cambio.
AIM ingeniería se dedica a proporcionar soluciones en el montaje y desmontaje de instalaciones industriales y de servicios. Su compromiso constante es garantizar la máxima calidad y seguridad en cada uno de sus proyectos, lo que refuerza aún más la importancia de implementar protocolos avanzados de gestión de vida en estructuras soldadas y modelos predictivos basados en la Mecánica de la Fractura en la industria actual.
