Estudio del proceso de ruptura en probetas de rocas sometidas a carga uniaxial mediante técnicas DIC

Abstract

En el rubro de la minería siempre están muy presentes dos factores, la rentabilidad del negocio y la seguridad de los trabajadores. Para cumplir con ambas es necesario tener un acabado conocimiento sobre el comportamiento local de la roca. Entre las pruebas más básicas e importantes dentro de la caracterización física de la roca está el de compresión uniaxial no confinado (UCS), que como bien dice su nombre, es una prueba donde se aplica compresión en un solo sentido (vertical) a una muestra de roca cilíndrica, hasta que esta falle. Externamente se usa un dispositivo para medir la deformación, como los strain gauges y LVDT. Si bien estos son métodos confiables y ampliamente usados, en este trabajo, el objetivo es validar una técnica relativamente nueva en esta área, la medición de deformación usando correlación de imágenes digitales (DIC). El concepto básico de esta consiste en tomar una gran cantidad de fotos de un objeto en una ventana de tiempo en la que presente algún tipo de movimiento o deformación. Estas imágenes son luego procesadas en un software especializado que identifica los desplazamientos a través de la comparación de imágenes. Lo que se hace en este trabajo es realizar y grabar 15 ensayos UCS de carga fija en probetas de roca, con los que se busca determinar hasta donde llegan las capacidades del DIC en estudios de roca. En las pruebas realizadas se encuentra que los gráficos de deformación versus estrés son parecidos a los que se hacen con otros métodos. La cantidad de deformación es similar, mientras que la forma y eventos capturados en la curva dependen mucho del criterio de posicionamiento de las mediciones por DIC. Se confeccionan representaciones visuales de la deformación, donde se muestra, usando mapas de colores, las zonas que sufren desplazamiento durante el proceso de falla. Por último, en el análisis estructural de la secuencia se hace un detalle de cómo va apareciendo cada fractura durante la carga, dando la posibilidad de encontrar relaciones entre cada falla. A partir de los resultados obtenidos se concluye que el DIC es un método muy flexible en cuanto que puede hacer infinitas mediciones de la cara estudiada, de alta precisión y que entrega mucha más información que otros métodos. Todo esto hace que sea muy útil en tres escenarios: cuando se quieren hacer mediciones de deformación sobre una muestra, cuando se quiere mostrar visualmente la deformación ocurrida en la muestra y para hacer análisis estructurales muy enfocados.