Resistencia a la tracción frente a resistencia a la fluencia: análisis de las diferencias
La resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia son dos términos diferentes. Sin embargo, es fundamental saber cuándo determinar cada variable y por qué es importante.
Esto es exactamente en lo que nos centraremos en este artículo.
¿Qué es la resistencia a la tracción?
La resistencia a la tracción es la cantidad de fuerzas que los materiales pueden soportar antes de comenzar a romperse. Examinamos esto cuando sometemos el material a una fuerza de estiramiento, utilizando un comprobador de resistencia de alambre de metal. .
Es decir, es el punto en una curva de tensión-deformación donde el material llega al punto máximo en el que puede soportar la tensión.
Las unidades de medida son:
- Megapascales (MPa)
- Libras por pulgada cuadrada (Psi)
Estas unidades se basan en fuerza por área.
Más importante aún, esta propiedad es fundamental en aplicaciones donde los materiales están sujetos a fuerzas de tracción o estiramiento.

La resistencia a la tracción en la cúspide de la ingeniería
¿Qué es el límite elástico?
En el punto de fluencia, todos los materiales dejan de ser elásticos y comienza la posibilidad de deformación plástica.
Generalmente las unidades de medida son:
- Megapascales (MPa)
- Libras por pulgada cuadrada (psi)
Recuerde que la resistencia a la fluencia ayuda a diseñar muchos componentes estructurales. Si conoce la resistencia a la fluencia, evitará una deformación significativa de los materiales bajo carga.

Gráfico de límite elástico
Exploración de las diferencias entre la resistencia a la tracción y el límite elástico
Magnitud y unidades de medida
Ambos se miden en megapascales (MPa). También puedes utilizar libras por pulgada cuadrada (psi).
Recuerde que estas unidades representan la fuerza aplicada por unidad de área. A pesar de las similitudes mencionadas anteriormente, las magnitudes de estas dos fuerzas difieren significativamente.
La resistencia a la tracción suele ser mayor que la resistencia al límite elástico. Tomemos como ejemplo el acero estructural:
Su resistencia a la tracción puede rondar los 400-500 MPa, mientras que su límite elástico suele ser menor, alrededor de 250-300 MPa.
Esta diferencia es muy significativa porque indica la capacidad del material para tolerar mayores tensiones antes de fallar, es decir, más allá del punto de deformación permanente.
Punto de medición
Para determinar la resistencia a la fluencia, se determinará su valor en un punto en el que el material cambia de una deformación elástica, es decir, donde es reversible a una deformación plástica. Al mismo tiempo, no se puede revertir el material a su forma o tamaño original.
La deformación elástica es una etapa que se aplica Ley de Hooke donde la tensión es proporcional a la deformación. Esta etapa es predecible. Pero lo que es más importante, la resistencia a la fluencia ayuda a indicar el límite de seguridad.
Es importante medir la resistencia a la tracción en un punto en el que ningún material pueda soportar ningún grado de tensión. Debe recordar que fuerzas mayores pueden provocar fracturas.
La fractura hace que la capacidad del material para soportar la carga se reduzca significativamente después de que comience la estrangulación. La estrangulación se produce cuando hay una reducción localizada en el área de la sección transversal que predice una falla inminente.
Por otro lado, la resistencia a la tracción resalta el punto final del fallo.

Gráfico de resistencia a la fluencia frente a resistencia a la tracción
Cargando
El límite elástico describe niveles de tensión más elevados. Por lo general, se trata de un punto de carga justo antes de que comience la deformación permanente.
En el diseño de ingeniería, la resistencia al rendimiento es muy crucial porque ayuda a garantizar que los materiales puedan soportar cargas sin deformarse irreversiblemente.
Los ingenieros diseñan estructuras para que funcionen dentro de la región elástica, que está por debajo de la resistencia a la fluencia para evitar una deformación permanente. Por otro lado, la resistencia a la tracción se centra más en la carga máxima, es decir, la carga que cualquier material puede soportar antes de romperse.
La resistencia a la tracción es fundamental para comprender la capacidad de carga máxima. Sin embargo, es más relevante cuando se consideran los márgenes de seguridad y las condiciones de falla en lugar de los límites operativos diarios.
Comportamiento bajo estrés
Si se elimina la carga, un material puede volver a su forma original. Esto se debe a que el material se deforma elásticamente al principio, ya que lo estarás sometiendo a un estrés cada vez mayor.
Más allá del límite elástico, un material no puede volver a su forma original. Por lo tanto, en el límite elástico, la elasticidad termina. Te darás cuenta de que comienza la deformación plástica permanente.
A medida que se somete un material a más tensión, este alcanzará el punto de resistencia a la tracción, es decir, estará cerca de romperse.
Este comportamiento es necesario para predecir cómo se comportará un determinado material en el mundo real. Una mayor resistencia a la tracción soporta cargas mayores y resiste mejor la deformación permanente.
Curva de esfuerzo-deformación
En una curva de esfuerzo-deformación, el punto de fluencia se describe como el lugar donde la curva se desvía de la línea recta. La desviación es mínima y requiere una medición precisa.
Pero lo más importante es que el pico de la curva representa la resistencia a la tracción. Por otro lado, la fractura del material está representada por el punto más alto antes de que las curvas comiencen a descender.

Curva de deformación de la prueba de esfuerzo de tracción
La curva ofrece una representación visual de la transición de un material desde que es elástico hasta que falla.
Ahora bien, el área bajo la curva hasta el punto de fluencia indica su posibilidad de recuperar la energía elástica. Por otro lado, el área más allá del punto de fluencia hasta la resistencia a la tracción indica fractura por deformación plástica.

Curva de tensión de fluencia-deformación
Importancia en aplicaciones de ingeniería
En el diseño de ingeniería, la resistencia al rendimiento es un factor importante a considerar al elegir materiales para componentes estructurales.
Debe asegurarse de que, en condiciones normales, no se produzca deformación plástica, ya que ello comprometería la integridad estructural de las piezas.
En ingeniería civil, la resistencia a la fluencia de los materiales de acero y hormigón es fundamental para los diseños de edificios y otras infraestructuras. Para garantizar que no se produzcan deformaciones permanentes que puedan provocar un colapso, las vigas y columnas se diseñan para funcionar por debajo de su resistencia a la fluencia.
Los ingenieros utilizan la resistencia a la fluencia para incorporar factores de seguridad en sus diseños. Esto se hace garantizando que la tensión operativa máxima sea menor que la resistencia a la fluencia del material. Este enfoque mantiene un registro de las imperfecciones del material y las cargas imprevistas.
El límite elástico también afecta la durabilidad y la vida útil de los elementos. En la industria automotriz, mantener el límite elástico garantiza que las piezas de los automóviles puedan soportar cargas repetitivas sin deformarse.
Por otra parte, la resistencia a la tracción es crucial para evaluar la carga máxima que un material puede soportar antes de fallar por completo. Por lo tanto, comprender la resistencia a la tracción ayuda a predecir cómo y cuándo un material podría fallar debido a condiciones de sobrecarga.
Le ayudará a diseñar mecanismos a prueba de fallos para evitar fallos del material.
La resistencia a la tracción es un criterio primordial a la hora de seleccionar aplicaciones de alto rendimiento. La alta resistencia a la tracción soporta la presión interna, como en el transporte de líquidos a alta presión. Los materiales con alta resistencia a la tracción permanecen intactos y funcionales en condiciones extremas.
Fuerzas intermoleculares
El límite elástico está estrechamente relacionado con la estructura interna de un material. Se relaciona específicamente con la resistencia de sus moléculas o átomos durante las primeras etapas de la deformación plástica. La deformación plástica es el punto en el que la forma de un material comienza a cambiar de forma permanente.
En este caso, la resistencia se ve influenciada por factores como la densidad de dislocaciones, es decir, cuanto mayor sea la densidad de dislocaciones, mayor será el límite elástico, ya que esta obstaculiza el movimiento de las dislocaciones.
Esto hace que sea más complejo deformar plásticamente el material.
El tamaño del grano es otro factor que afecta la resistencia. A menor tamaño de grano, mayor borde de grano, lo que puede dificultar posibles movimientos y dislocaciones. Es un fenómeno llamado Efecto Hall-Petch.
Por el contrario, la resistencia a la tracción se ve afectada por la capacidad de las fuerzas cohesivas dentro de un material para mantener su integridad estructural cuando se lo somete a tensión. Las fuerzas cohesivas están controladas por los átomos que se unen en el material.
Finalmente, en la resistencia a la tracción, las fuerzas de cohesión se superan y provocan la rotura del material. En los metales, la resistencia a la tracción se ve afectada por las fuerzas que provocan la unión entre los átomos. Es necesario romper estas fuerzas para que el material se fracture.
Conclusión
La resistencia a la tracción y a la fluencia son muy diferentes, pero lo más importante es que analizar ambas variables le ayudará a elegir un material adecuado para cualquier aplicación.
La capacidad de un material para soportar cualquier efecto de carga depende de un análisis cuidadoso de estas variables.
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