Qué es Límite de resistencia (Se)?

¿Qué significa límite de resistencia (Se)?

El límite de resistencia (Se) de un material se define como el esfuerzo por debajo del cual un material puede soportar un número infinito de ciclos de carga repetidos sin presentar fallas. En otras palabras, cuando un material se somete a una tensión inferior a su límite de resistencia, teóricamente debería ser capaz de soportar una cantidad indefinida de ciclos de carga.

Por ejemplo, los pernos que se utilizan para sujetar maquinaria suelen ser vulnerables a la fatiga. A medida que la maquinaria vibra, los pernos experimentan ciclos de carga repetidos de ida y vuelta. Eventualmente, esta carga puede provocar fatiga en el perno, donde el material eventualmente se debilita y el perno se fractura. Esta acción es muy similar a doblar un sujetapapeles hacia adelante y hacia atrás hasta que se rompa.

Sin embargo, si el perno experimenta una carga cíclica que está por debajo de su límite de resistencia, se puede esperar que soporte una cantidad infinita de vibraciones sin desarrollar grietas ni fallar por fatiga.

No todos los materiales tienen un límite de resistencia. Por ejemplo, los materiales rígidos, elásticos y de baja amortiguación, como algunos termoplásticos o plásticos termoendurecibles, tienen un límite de resistencia muy bajo o inexistente.

El límite de resistencia no debe confundirse con la resistencia a la fatiga. El primero es un límite de tensión para ciclos de carga infinitos, mientras que el segundo describe la tensión máxima para un número específico de ciclos de carga.

El límite de resistencia también puede conocerse como límite de fatiga.

industriapedia explica el límite de resistencia (Se)

Para comprender mejor el límite de resistencia, primero vale la pena comprender la fatiga en los metales.

Fatiga de materiales

La fatiga se produce cuando un metal se somete a cargas repetitivas. Esta carga suele estar sustancialmente por debajo del límite elástico del material. Sin embargo, la acción cíclica sirve para debilitar el material, provocando su eventual falla.

La fatiga se produce porque la mayoría de los materiales conocidos contienen defectos, de una forma u otra, a nivel microscópico. Los defectos actúan como elevadores de tensión, lo que hace que se desarrollen concentraciones de tensión en las regiones locales. Estas tensiones amplificadas hacen que se formen y propaguen grietas microscópicas, lo que eventualmente conduce a la fractura.

Sin embargo, si las tensiones aplicadas al material son lo suficientemente bajas, entonces el material no experimentará fatiga bajo cargas cíclicas repetidas.

Figura 1. Gráfico de esfuerzo versus número de ciclos de esfuerzo, que ilustra el concepto de límite de fatiga. En el límite de fatiga/resistencia, el material puede sufrir infinitos ciclos de tensión.

Figura 1. Gráfico de esfuerzo versus número de ciclos de esfuerzo, que ilustra el concepto de límite de fatiga. En el límite de fatiga/resistencia, el material puede sufrir infinitos ciclos de tensión.

Cómo se mide el límite de resistencia

El límite de resistencia del acero y otros materiales se puede medir utilizando varios métodos de prueba diferentes. Todas las pruebas, sin embargo, aplican el mismo principio básico.

Primero, la muestra de prueba se carga en el dispositivo de prueba que aplica una tensión alterna repetida y predeterminada a la muestra hasta que falla. La carga aplicada se reduce gradualmente hasta que la muestra se somete a una gran cantidad de ciclos de carga (generalmente alrededor de 107 a 108) sin mostrar signos de falla por fatiga.

Los métodos de prueba utilizados para determinar los límites de resistencia dependen del tipo de fatiga que se investiga. Algunos de los métodos de prueba más comunes incluyen:

  • Prueba Axial (Esfuerzo Directo) – Esta prueba implica aplicar una carga axial alterna (tensión y compresión) perpendicular a la sección transversal del material.
  • Prueba de fatiga por flexión: la prueba de fatiga por flexión, como su nombre lo indica, implica aplicar un esfuerzo de flexión en el espécimen y medir su límite de fatiga/resistencia. Los dos tipos más comunes de máquinas de prueba de fatiga por flexión son las máquinas de viga en voladizo y las máquinas de viga giratoria.
  • Prueba de fatiga torsional: esta prueba de fatiga aplica una tensión torsional alterna en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj en la muestra. Al igual que en las otras pruebas, la carga de rotación se reduce gradualmente hasta que la muestra puede soportar una gran cantidad de ciclos de carga alternos sin fallar.

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