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Teoría de la elasticidad: la llave maestra para dominar la industria y la topografía del país
Aplicar la teoría de la elasticidad es fundamental para construir obras de infraestructura longevas. Foto: Secretaria Distrital de Movilidad
La elasticidad es un principio que se aplica a muchos de los objetos que nos rodean. Foto: Nicol Torres, Unimedios
La innovación en equipos de computación redefine la construcción para evitar pérdidas y daños. Foto: Óscar Gutiérrez, magíster en Ingeniería - Estructuras de la UNAL Sede Manizales.
Guatapé es un ejemplo de elasticidad bajo presión. La Central Hidroeléctrica desafía el agua y el clima. Foto: Nicol Torres, Unimedios
Recursos digitales como los programas Matlab y Maxima, son fundamentales en el diseño de obras y productos. Foto: Diego Álvarez, Ingeniero civil, profesor asociado UNAL Sede Manizales.
Teoría de la elasticidad usando Matlab y Maxima, una de las novedades editoriales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales en la Feria Internacional del Libro de Bogotá (FILBo) 2024, está pensada para profesionales como ingenieros civiles y mecánicos, cuyos oficios exigen análisis detallados y precisos de diseños y obras. El lanzamiento será mañana sábado 27 de abril.
Por ejemplo en ingeniería civil la teoría de la elasticidad es fundamental para el diseño y análisis de estructuras como puentes, edificios, presas y túneles, y también en la fabricación de productos como celulares (resistencia a caídas o a temperaturas); paraguas, parasoles o sombrillas, para evitar que se doblen con los vientos fuerte; e incluso los soportes de los Smart TV, cuyos anclajes abatibles deben resistir el peso del dispositivo. Otros ejemplos son los resortes en la suspensión de automóviles y zapatos con la suficiente capacidad de absorber el impacto de la pisada.
“La teoría de la elasticidad nos ayuda a entender este proceso matemáticamente, a predecir cómo se comportan los materiales cuando los sometemos a fuerzas externas evitando daños en los objetos o pérdidas humanas”, explica el profesor Diego Andrés Álvarez Marín, de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la UNAL Sede Manizales, autor del libro.
Para hacer comprensible esta información a los futuros profesionales y egresados, la publicación ofrece gráficos, funciones matemáticas y ejemplos, además de enlaces con tutoriales a un canal de YouTube.
En la publicación la teoría se explica en siete módulos: (i) Conceptos básicos, (ii) Esfuerzos, (iii) Desplazamientos y pequeñas deformaciones, (iv) Relaciones entre los esfuerzos y las deformaciones, (v) Ecuaciones diferenciales fundamentales de la teoría de la elasticidad, (vi) Formulación de la teoría de la elasticidad en coordenadas cilíndricas, y (vii) Apéndice matemático.
Además expone cómo se puede llevar este concepto en dos programas de computación: Matlab y Maxima, herramientas esenciales en ingeniería civil y mecánica porque simplifican el análisis y la resolución de problemas, ya sea mediante cálculos numéricos o algebraicos, lo que facilita el diseño y la optimización de estructuras y sistemas mecánicos.
En Colombia la ingeniería civil ha demostrado notables aplicaciones de elasticidad en estructuras emblemáticas. El puente de Occidente, construido en 1895 sobre el río Cauca, tiene cables de acero que se estiran y vuelven a su forma original bajo cargas pesadas, permitiéndole adaptarse a condiciones cambiantes y mantener su estabilidad.
El edificio Colpatria en Bogotá, uno de los rascacielos más altos del país, con más de 196 m de altura y 50 pisos, se diseñó considerando la elasticidad del concreto y el acero, asegurando su resistencia ante fuerzas naturales como el viento y los movimientos sísmicos.
En Antioquia, la Central Hidroeléctrica de Guatapé utiliza concreto diseñado para ser elástico, resistiendo la presión del agua almacenada en el embalse y los cambios térmicos.
El túnel de la Línea, ubicado en la cordillera Central de los Andes, es uno de los túneles ferroviarios más largos de América Latina, con más de 8 km. Durante su construcción se consideró la elasticidad del suelo y las rocas circundantes, implementando técnicas de refuerzo para garantizar su estabilidad ante la presión del terreno.
Los colapsos de edificios y puentes en Colombia pueden atribuirse a varios factores, como errores en el diseño y la construcción, falta de mantenimiento, eventos extremos como desastres naturales, y problemas relacionados con la corrupción y la negligencia en la aplicación de estándares de seguridad.
El ingeniero civil menciona que, “estos incidentes ocurren cuando las cargas previstas no se consideran adecuadamente, los materiales no cumplen con los estándares requeridos o falta mantenimiento, además de la posibilidad de desastres naturales que pueden ejercer fuerzas extremas sobre las estructuras”.
Para prevenir tales tragedias es crucial fomentar una cultura de responsabilidad y transparencia en la industria de la construcción.
Para acceder a este libro visite el siguiente enlace:
