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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E4.3 - Fractura: Corteza
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4240
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Defecto inicial y Griffith
La fractura frágil comienza en una grieta, poro o fisura; la propagación exige que la energía liberada supere el costo de crear nueva superficie.
Grupo 2: Grupo 2: Intensidad de esfuerzo y tenacidad
El factor K concentra el efecto conjunto del esfuerzo aplicado y el tamaño de grieta; la propagación espontánea ocurre al alcanzar K_IC.
Grupo 3: Grupo 3: Humedad y plastificación
El agua plastifica la red de almidón y gluten, eleva la tenacidad efectiva y frena la propagación de grieta.
Grupo 4: Grupo 4: Flexión y módulo de ruptura
El ensayo de tres puntos cuantifica resistencia a fractura mediante el módulo de ruptura y la carga máxima.
Grupo 5: Grupo 5: Fragilidad y crujencia
La combinación de módulo de ruptura alto y energía de fractura baja caracteriza una respuesta frágil y crujiente.
Grupo 6: Grupo 6: Propagación, sonido y percepción
Una grieta más rápida produce un evento acústico más agudo e intenso, conectando la mecánica de fractura con la percepción de crujencia.
ID:1528
Grupo 1: Grupo 1: Defecto inicial y Griffith
Descripción
La fractura frágil comienza en una grieta, poro o fisura; la propagación exige que la energía liberada supere el costo de crear nueva superficie.
Pregunta clave: ¿Cómo opera defecto inicial y griffith?
La fractura frágil comienza en una grieta, poro o fisura; la propagación exige que la energía liberada supere el costo de crear nueva superficie. La fractura de la corteza de un pan, de una galleta, de un chip o de un chocolate describe cómo este material frágil se rompe bajo una carga aplicada sobre él: la mecánica de fractura de Griffith establece que toda fractura de esta corteza comienza en una imperfección propia de ella, ya sea una grieta, un poro o una fisura, desde la cual esa misma grieta se propaga en cuanto la energía elástica que esta corteza libera al agrietarse supera a la energía superficial que esta misma corteza necesita para crear la nueva superficie de fractura resultante. Una corteza crujiente tiene una tenacidad a la fractura baja, propia de un material frágil: esta corteza crujiente se rompe con poca energía elástica liberada y propaga a esta grieta con rapidez a través de ella, generando el sonido característico que se escucha al morderla. Que esta corteza contenga una imperfección más severa hace que esta grieta, en consecuencia, comience a propagarse desde ella con menos energía elástica liberada.
ID:4997
Grupo 2: Grupo 2: Intensidad de esfuerzo y tenacidad
Descripción
El factor K concentra el efecto conjunto del esfuerzo aplicado y el tamaño de grieta; la propagación espontánea ocurre al alcanzar K_IC.
Pregunta clave: ¿Cómo opera intensidad de esfuerzo y tenacidad?
El factor K concentra el efecto conjunto del esfuerzo aplicado y el tamaño de grieta; la propagación espontánea ocurre al alcanzar K_IC. El factor de intensidad de esfuerzo de esta corteza cuantifica la concentración de esfuerzos que se acumula justo en la punta de esta grieta, y crece tanto con el esfuerzo aplicado sobre esta corteza como con la raíz cuadrada del tamaño de esta misma grieta: cuando este factor de intensidad de esfuerzo alcanza el valor crítico propio de la tenacidad a la fractura de esta corteza, esta grieta se propaga de manera espontánea a través de ella. Que esta grieta de esta corteza sea más grande, o que el esfuerzo aplicado sobre esta corteza sea mayor, hace que este factor de intensidad de esfuerzo, en consecuencia, alcance antes a esta tenacidad a la fractura de esta corteza. Por eso este modelo, con este factor de intensidad de esfuerzo y esta tenacidad a la fractura con las que se abrió, hace que la velocidad de propagación de esta grieta a través de esta corteza determine, en última instancia, la experiencia sensorial de morderla: una grieta que se propaga rápido a través de esta corteza genera un sonido de alta frecuencia que se percibe, al morder esta corteza, como crujiente, mientras que una corteza blanda propaga a esta misma grieta con lentitud y no produce, en consecuencia, ningún sonido apreciable al morderla.
ID:4998
Grupo 3: Grupo 3: Humedad y plastificación
Descripción
El agua plastifica la red de almidón y gluten, eleva la tenacidad efectiva y frena la propagación de grieta.
Pregunta clave: ¿Cómo opera humedad y plastificación?
El agua plastifica la red de almidón y gluten, eleva la tenacidad efectiva y frena la propagación de grieta. Una corteza húmeda tiene, en cambio, una tenacidad a la fractura mayor, porque esta misma agua plastifica a la red de almidón y de gluten de esta corteza húmeda, absorbiendo energía elástica adicional y deteniendo, en consecuencia, a esta grieta antes de que alcance a propagarse tan lejos como en esa corteza crujiente.
ID:4999
Grupo 4: Grupo 4: Flexión y módulo de ruptura
Descripción
El ensayo de tres puntos cuantifica resistencia a fractura mediante el módulo de ruptura y la carga máxima.
Pregunta clave: ¿Cómo opera flexión y módulo de ruptura?
El ensayo de tres puntos cuantifica resistencia a fractura mediante el módulo de ruptura y la carga máxima. El módulo de ruptura de esta corteza, medido mediante un ensayo de flexión de tres puntos, es la medida estándar de la resistencia a la fractura de un producto de panificación o de una galleta, y se correlaciona bien con la percepción sensorial de lo crujiente que resulta esa misma corteza: un módulo de ruptura alto combinado con una energía de fractura baja, la misma energía de fractura que ya establece otro modelo de este conjunto, indica en consecuencia una fractura frágil y crujiente de esta corteza. Que esta corteza combine, de este modo, un módulo de ruptura alto con una energía de fractura baja hace que esta corteza, en consecuencia, resulte más crujiente al morderla. La fractura de la corteza de un pan, de una galleta, de un chip o de un chocolate describe cómo este material frágil se rompe bajo una carga aplicada sobre él: la mecánica de fractura de Griffith establece que toda fractura de esta corteza comienza en una imperfección propia de ella, ya sea una grieta, un poro o una fisura, desde la cual esa misma grieta se propaga en cuanto la energía elástica que esta corteza libera al agrietarse supera a la energía superficial que esta misma corteza necesita para crear la nueva superficie de fractura resultante.
ID:5000
Grupo 5: Grupo 5: Fragilidad y crujencia
Descripción
La combinación de módulo de ruptura alto y energía de fractura baja caracteriza una respuesta frágil y crujiente.
Pregunta clave: ¿Cómo opera fragilidad y crujencia?
La combinación de módulo de ruptura alto y energía de fractura baja caracteriza una respuesta frágil y crujiente. El módulo de ruptura de esta corteza, medido mediante un ensayo de flexión de tres puntos, es la medida estándar de la resistencia a la fractura de un producto de panificación o de una galleta, y se correlaciona bien con la percepción sensorial de lo crujiente que resulta esa misma corteza: un módulo de ruptura alto combinado con una energía de fractura baja, la misma energía de fractura que ya establece otro modelo de este conjunto, indica en consecuencia una fractura frágil y crujiente de esta corteza. Que esta corteza combine, de este modo, un módulo de ruptura alto con una energía de fractura baja hace que esta corteza, en consecuencia, resulte más crujiente al morderla. Una corteza crujiente tiene una tenacidad a la fractura baja, propia de un material frágil: esta corteza crujiente se rompe con poca energía elástica liberada y propaga a esta grieta con rapidez a través de ella, generando el sonido característico que se escucha al morderla.
ID:5001
Grupo 6: Grupo 6: Propagación, sonido y percepción
Descripción
Una grieta más rápida produce un evento acústico más agudo e intenso, conectando la mecánica de fractura con la percepción de crujencia.
Pregunta clave: ¿Cómo opera propagación, sonido y percepción?
Una grieta más rápida produce un evento acústico más agudo e intenso, conectando la mecánica de fractura con la percepción de crujencia. Por eso este modelo, con este factor de intensidad de esfuerzo y esta tenacidad a la fractura con las que se abrió, hace que la velocidad de propagación de esta grieta a través de esta corteza determine, en última instancia, la experiencia sensorial de morderla: una grieta que se propaga rápido a través de esta corteza genera un sonido de alta frecuencia que se percibe, al morder esta corteza, como crujiente, mientras que una corteza blanda propaga a esta misma grieta con lentitud y no produce, en consecuencia, ningún sonido apreciable al morderla.
ID:5002