¿Qué es el límite elástico?

El límite elástico de un material es una consideración importante en ingeniería y diseño civil, mecánico y aeroespacial. El límite elástico, también conocido como punto de fluencia, es un límite superior para el esfuerzo que se puede aplicar a un material antes de que se deforme permanentemente. Este límite se mide en libras por pulgada cuadrada (psi) o Newtons por metro cuadrado, también conocido como pascales (Pa).

El límite elástico es una función de la elasticidad de un material. La elasticidad es la capacidad de un material para volver a su forma o dimensiones originales, después de eliminar una carga o tensión. Todos los materiales se deformarán cuando se aplique una tensión o carga. La deformación es una medida de la cantidad de deformación que ocurre cuando un material está bajo tensión.

La tensión elástica ocurre cuando un material está expuesto a poca tensión. Desaparecerá después de eliminar la tensión, y el material volverá a su estado original. La tensión plástica ocurrirá en tensiones por encima del límite elástico. Un material que experimenta tensión plástica no se recuperará completamente y volverá a sus dimensiones originales después de que se elimine la tensión.

Esta propiedad puede ilustrarse usando el ejemplo de un resorte. Si se cuelga un peso en un extremo de un resorte, con el extremo opuesto fijo, extenderá el resorte. Si se aplica una pequeña cantidad de peso y luego se retira, el resorte volverá a su longitud original. Si se aplica demasiado peso al resorte, se deformará permanentemente y no volverá a su longitud original cuando se retire el peso. El resorte ha sufrido deformación plástica porque el esfuerzo causado por el peso excedió el límite elástico.

Los materiales tienen una relación medible entre la tensión aplicada y la tensión resultante. Esta relación se puede trazar en una curva de tensión-deformación. La pendiente de la curva de tensión-deformación permanece constante en la región donde se produce la deformación elástica. El límite elástico es el punto donde la tensión aplicada provoca un inicio de deformación permanente, y la pendiente de la curva de tensión-deformación cambia.

No todos los materiales tienen un límite elástico. La ductilidad es una medida de la cantidad de deformación permanente antes de la falla completa. Los materiales dúctiles, como el acero y el latón, experimentarán una gran cantidad de deformación plástica antes de que ocurra la falla final. Los materiales frágiles, como el vidrio y el concreto, mostrarán poca o ninguna deformación plástica, y la falla completa a menudo ocurre inmediatamente después de que se haya alcanzado un valor crítico de tensión. Por esta razón, los materiales frágiles generalmente no tienen un límite elástico.