Los ensayos de tracción y compresión son procedimientos esenciales para comprobar la calidad de los materiales. Nos ayudan a conocer muchos parámetros sobre los materiales. Muchas personas debaten sobre el ensayo de tracción y el de compresión cuando se trata del ensayo de materiales. Sin embargo, estos dos métodos de ensayo difieren entre sí.
El ensayo de tracción consiste principalmente en comprobar la capacidad del material para resistir tirones y estiramientos. El ensayo de compresión consiste en comprimir el material para comprobar sus propiedades. Estos ensayos se realizan con máquinas específicas. En este artículo hablaré de los ensayos de tracción y compresión, destacando sus principales diferencias.
Resumen básico de los ensayos de tracción y compresión
Los ensayos de tracción y compresión son similares en cierta medida. Exponen el material a diferentes niveles de carga o tensión. Sin embargo, las pruebas de tracción implican tirar y estirar el material. Es útil conocer la fuerza máxima que puede soportar un material antes de deformarse permanentemente. En cambio, la prueba de compresión consiste principalmente en comprimir el material.
En estas pruebas, el material se expone a una gran fuerza o tensión. Curiosamente, esta fuerza no tira, sino que empuja, aprieta y presiona. Es útil para comprender cómo se comportará el material cuando se exponga a tensión en condiciones reales. Estas pruebas nos dan el valor exacto de los siguientes parámetros:
- Alargamiento
- Límite elástico
- Punto de fractura
- Comportamiento de mordisqueo
- Resistencia a la compresión
El alargamiento indica la elasticidad de cualquier material. El límite elástico nos ayuda a conocer el punto en el que el material empieza a deformarse permanentemente. La resistencia a la compresión indica la fuerza máxima que puede soportar un material sin romperse. Estas pruebas ayudan a determinar la resistencia máxima del material, después de la cual no soporta más esfuerzos.
En probador de tracción Las máquinas de tracción y compresión tiran del material y lo comprimen, respectivamente. Gradualmente, el probador (máquina) aumenta la fuerza (tensión). El operario observa el comportamiento del material. El probador también muestra un gráfico de tensión-deformación. Nos indica cuándo el material empieza a deformarse permanentemente y se rompe. El operario anota diferentes parámetros durante esta prueba.
Los ingenieros exigen estos parámetros antes de utilizar cualquier material para fabricar diversos productos. Por ejemplo, el ensayo de compresión se utiliza para evaluar la calidad de los materiales empleados en puentes y edificios. Los ingenieros no utilizan un material si desconocen su alargamiento, su resistencia a la compresión y otros parámetros.
Diferencias entre el ensayo de tracción y el de compresión
Tanto los ensayos de tracción como los de compresión nos ayudan a conocer distintos parámetros. Describen cómo se comportará un material cuando se exponga a distintos niveles de tensión. De este modo, podemos utilizarlos exponiéndolos a la tensión que sea segura para su estructura. Sin embargo, tanto los ensayos de tracción como los de compresión son diferentes entre sí. Adentrémonos en el tema y analicemos sus principales distinciones.
1- Dirección de la fuerza aplicada
Las pruebas de tracción y compresión difieren en cuanto a la dirección de la fuerza aplicada. El ensayo de tracción consiste en aplicar una fuerza hacia fuera. En cambio, el ensayo de compresión consiste en aplicar una fuerza hacia dentro. Como ya sabe, la máquina de tracción tira del material por ambos extremos. La dirección de la fuerza va hacia fuera. La máquina de ensayo de compresión aplica la fuerza hacia dentro. Aplica tensión al material y comprueba su comportamiento. Por lo tanto, la fuerza aplicada permanece hacia el material.
2- Tipo de estrés producido
Los ensayos de tracción y compresión tratan dos tipos diferentes de tensiones. El ensayo de tracción genera esfuerzos de tracción. Por otro lado, las pruebas de compresión exponen el material a una tensión de compresión. Se trata más bien de comprimir el material.
El esfuerzo de tracción estira el material y comprueba su elasticidad. En palabras sencillas, este esfuerzo alarga el material. Las partículas del material ocupan más espacio y se alejan unas de otras. El esfuerzo de compresión empuja, presiona y acorta el material. En estos casos, las partículas del material se acercan mucho entre sí debido a la tensión o fuerza de compresión.
3- Configuración del equipo
El ensayo de tracción se realiza en un máquina de prueba universal (UTM). Se suministra con dos mordazas. El material o la muestra se sujeta entre estas dos mordazas. Los operarios comprueban la alineación para garantizar una lectura precisa. Las dos mordazas de la máquina tiran de la probeta y aplican tensión. A continuación, el operario anota la tensión y el comportamiento del material.
La máquina también registra el gráfico tensión-deformación, que es muy útil. Nos proporciona diferentes puntos en los que los materiales muestran comportamientos distintos. Por otro lado, las máquinas de ensayos de compresión vienen con placas planas. La probeta se coloca en la máquina entre estos dos platos. Los platos comprimen el material aplicando una fuerza sobre él.
4- Comportamiento de la deformación
Como ya se ha dicho, el ensayo de tracción estira los materiales aplicando fuerza. Por lo tanto, el material se vuelve más fino a medida que se estira. Se volverá más y más fino con el aumento de la tensión. Llegará un momento en el que notará que el material sufre un estrangulamiento.
En esta fase, el material tendrá un área de sección transversal frágil. Otras partes del material tendrían menos de ese cuello. La prueba de compresión aplica fuerza para comprimir el material. Como resultado, el material se acorta y su tamaño disminuirá. Si el material es frágil, puede incluso romperse y hacerse añicos.
5- Propiedades materiales medidas
Como ya se ha dicho, ambos métodos de ensayo nos ayudan a conocer diferentes parámetros. Sin embargo, cada ensayo nos proporciona parámetros diferentes para los materiales. El ensayo de tracción incluye información sobre los siguientes parámetros:
- Límite elástico
- Punto de fractura
- Comportamiento de mordisqueo
- Alargamiento (Ductilidad)
- Resistencia a la tracción (UTS)
- Módulo de Young (módulo elástico)
Todos estos parámetros están asociados al estiramiento de los materiales. Por otro lado, el ensayo de compresión también nos proporciona algunos parámetros. Estos parámetros están relacionados principalmente con el empuje, la compresión y el estrujamiento. He aquí la lista de esos parámetros clave.
- Resistencia a la compresión
- Límite elástico en compresión
- Deformación, acortamiento y aplastamiento
- Módulo de elasticidad Young (en compresión)
Recuerde que el límite elástico y el límite de compresión tienen el mismo significado para comportamientos diferentes. El límite elástico es la fuerza que soporta un material antes de deformarse permanentemente. Del mismo modo, la resistencia a la compresión es la tensión o fuerza máxima a la que se enfrenta el material antes de estrellarse o fallar.
6- Materiales más probados
Ambas pruebas difieren en cuanto a los materiales que ensayan. El ensayo de tracción suele ser adecuado para aquellos materiales con tendencia a alargarse. Cuando se someten a tensión, estos materiales suelen expandirse y aumentar de tamaño. Algunos ejemplos de estos materiales son los plásticos, los poliésteres, el caucho y los metales, como el acero. En cambio, el ensayo de compresión no sirve para este tipo de materiales.
En cambio, prueba los materiales que son frágiles. Esto significa que estos materiales frágiles pueden romperse cuando se someten a cargas extremas. Ejemplos de estos materiales son la cerámica, el hormigón, los ladrillos, la madera y otros. Estos materiales no se alargan cuando se les aplica una fuerza. Por el contrario, son más propensos a agrietarse y romperse cuando la carga supera su límite.
7- Presencia de Necking
El estrangulamiento es un fenómeno frecuente en los ensayos de tracción. Como usted sabe, los materiales dúctiles, al tirar, se expanden y se alargan. Si se sigue tirando, el material alcanzará su resistencia última a la tracción. Después de esta etapa, verá un cuello de material. Algunas porciones del material serán más delgadas que el resto. Esta porción se vuelve cada vez más delgada si continúa tirando de ella.
Esta parte fina del material se denomina cuello. Generalmente, el material se rompe por esta parte fina (cuello). En el ensayo de compresión, el material sufre compresión, no tracción. Por lo tanto, es empujado y no se produce necking en los materiales. Este necking sólo es típico en muchos materiales dúctiles, como los metales y los plásticos.
8- Coste y complejidad de las pruebas
El ensayo de tracción suele ser más costoso y complejo que su homólogo. La razón es que las máquinas de ensayo de tracción son caras. Además, estas máquinas necesitan mordazas que actúan como fijaciones. Sujeta y tira del material por ambos extremos y comprueba la resistencia a la tracción.
Si el material no está alineado entre esas fijaciones, esta prueba no dará un resultado exacto. El ensayo de tracción también utiliza extensómetros para medir el alargamiento del material. Todos estos aspectos hacen que el ensayo de tracción sea un proceso complejo y menos fácil de utilizar.
Por otro lado, la prueba de compresión es sencilla. La máquina utilizada en esta prueba viene con dos platos. El material se coloca entre estos platos. A continuación, los platos comprimen el material por ambos lados y comprueban su comportamiento bajo tensión. Además, estas máquinas son baratas, lo que hace que este ensayo sea rentable.
Preguntas frecuentes
¿Es lo mismo tracción que compresión?
No. La tracción se refiere a la elasticidad de los materiales. Los ensayos de tracción comprueban el grado de elasticidad de un material bajo tensión. La compresión se refiere al proceso de apretar o empujar un material. Este ensayo comprime el material y comprueba su comportamiento.
¿Cuál es la diferencia entre resistencia a la tracción y resistencia a la compresión?
La resistencia a la tracción indica el esfuerzo máximo (tirón) que puede soportar un material. Pasado este punto, el material se deformará permanentemente. Por el contrario, la resistencia a la compresión es el esfuerzo máximo de empuje o presión que puede soportar un material. Después de la resistencia a la compresión, el material se agrietará y se romperá.
¿Puede la misma máquina realizar ensayos de tracción y compresión?
Sí, la moderna máquina universal de ensayos (UTM) viene con mordazas y placas. Las mordazas ayudan a realizar los ensayos de tracción. Por otro lado, las placas presentes en estas máquinas ayudan a ejecutar el ensayo de compresión. Anteriormente, dependíamos de dos máquinas diferentes para estas pruebas.
Conclusión
Tanto los ensayos de compresión como los de tracción se utilizan ampliamente en diversas industrias. Se diferencian entre sí y se utilizan para probar distintos tipos de materiales. Sin embargo, su importancia es la misma y los ingenieros los consideran vitales para la toma de decisiones.
Recuerde que los ingenieros sólo eligen un material después de conocer su resistencia y sus capacidades. En este artículo he tratado ocho diferencias clave entre estas pruebas. Recuerde, el ensayo de tracción consiste en tirar y estirar los materiales. El ensayo de compresión consiste en aplicar presión al material y observar su comportamiento bajo tensión.