Tensión de rotura (resistencia a la tracción): definición y tipos

La resistencia a la tracción es una medida de la fuerza necesaria para tirar de algo como una cuerda, un cable o una viga estructural hasta el punto en que se rompe.

La resistencia a la tracción de un material es la cantidad máxima de esfuerzo de tracción que puede soportar antes de fallar, por ejemplo, de romperse.

Existen tres definiciones típicas de la resistencia a la tracción:

Tipos y definiciones principales

• Resistencia última a la tracción (R_m o UTS): es el valor máximo de esfuerzo registrado en la curva esfuerzo-deformación durante un ensayo de tracción. Representa el pico de carga antes de que comience el estrechamiento (necking) en la probeta.
• Límite elástico o resistencia de fluencia: es el esfuerzo a partir del cual el material deja de comportarse de forma elástica y comienza a deformarse permanentemente. Algunos materiales muestran un punto de fluencia bien definido; en otros se define un valor convencional (por ejemplo 0,2% de deformación permanente).
• Resistencia a la rotura (breaking strength): es el esfuerzo al que el material finalmente se fractura. Puede ser igual o inferior a la resistencia última, dependiendo del comportamiento plástico posterior al cuello.

Curva esfuerzo-deformación: etapas importantes

En un ensayo de tracción típico se identifican:

• Región elástica: la deformación es reversible y sigue la ley de Hooke (σ = E·ε) hasta el límite elástico.
• Región plástica: la deformación es permanente; el material cede y se producen cambios microestructurales.
• Máximo (UTS): punto de mayor esfuerzo registrado.
• Estrangulamiento (necking): reducción localizada de sección que conduce a la fractura.
• Fractura: separación final del material.

Cómo se mide

La resistencia a la tracción se obtiene con un ensayo de tracción en una máquina universal. Elementos clave del procedimiento:

• Se toma una probeta con geometría normalizada y se somete a carga de tracción hasta la rotura.
• Se registran fuerza y deformación; a partir de ellos se calcula el esfuerzo σ = F / A₀ (esfuerzo ingenieril) o usando el área instantánea para el esfuerzo verdadero.
• Se usan extensómetros para medir deformaciones con precisión.
• Normas habituales: ASTM E8 (metales), ISO 6892, entre otras, que indican velocidad de ensayo, preparación de muestras y métodos de cálculo.
• Unidades: pascales (Pa), megapascal (MPa) o N/mm² (1 MPa = 1 N/mm²).

Factores que influyen en la resistencia a la tracción

• Composición química y aleantes (p. ej. carbono en el acero).
• Microestructura (gran tamaño de grano, fases, precipitados).
• Tratamientos térmicos y mecánicos (templado, revenido, trabajo en frío).
• Temperatura: muchos materiales pierden resistencia a elevada temperatura.
• Velocidad de deformación: algunos materiales responden con mayor resistencia a velocidades altas.
• Defectos y discontinuidades: fisuras, poros, inclusiones o muescas reducen la resistencia efectiva.
• Ambiente: corrosión o fatiga por ambientes agresivos disminuyen la vida útil.

Rangos típicos por material (orientativos)

• Aceros: desde ~200–2.000 MPa según aleación y tratamiento.
• Aluminio: típicamente 30–600 MPa según aleación y estado
• Polímeros: varían ampliamente, desde pocos MPa hasta >100 MPa en polímeros reforzados.
• Materiales compuestos: pueden alcanzar resistencias muy altas en dirección de fibras; su comportamiento es anisotrópico.

Aplicaciones prácticas y seguridad

La resistencia a la tracción es fundamental para el diseño estructural, selección de materiales y control de calidad. En ingeniería se suelen aplicar:

• Factores de seguridad para garantizar que las cargas de servicio estén muy por debajo de la resistencia medida.
• Inspecciones y ensayos periódicos en componentes críticos (cables, tornillería, vigas) para detectar pérdida de resistencia por fatiga o corrosión.
• Selección del material atendiendo no sólo a la resistencia última, sino a la ductilidad, tenacidad y comportamiento a la fatiga.

Resumen

La tensión de rotura o resistencia a la tracción indica cuánto esfuerzo puede soportar un material antes de fallar. Existen varias definiciones (límite elástico, resistencia última, resistencia a la rotura) que describen etapas distintas del comportamiento mecánico. Su medida mediante ensayos normalizados y su interpretación son claves para el diseño seguro y eficiente de piezas y estructuras.

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