deformación

La deformación ocurre cuando una fuerza externa hace que un material o componente cambie de forma. Esto puede suceder elásticamente, lo que significa que el material vuelve a su forma original una vez que se retira la carga, o plásticamente, lo que significa que el cambio es permanente. La distinción es de suma importancia: la deformación elástica en un resorte o viga a menudo es aceptable y reversible; la deformación plástica en un elemento estructural indica que la carga ha excedido los límites de seguridad.

La deformación elástica sigue la Ley de Hooke a tensiones moderadas: la deformación es proporcional a la tensión. Una viga de acero que soporta una carga distribuida se desviará notablemente, pero recuperará su forma al descargarla. La deformación plástica comienza cuando la tensión excede el límite elástico del material. Para el acero dulce, esto es aproximadamente 250 MPa; para las aleaciones de aluminio, de 200 a 500 MPa, dependiendo de la aleación y el tratamiento térmico. Una vez que comienza la fluencia, se acumula una deformación permanente y el material se debilita.

La deformación por tracción estira el material a lo largo de su longitud, común en elementos de tracción y cables. La deformación por compresión lo aplasta o acorta, vista en columnas y superficies de apoyo. La deformación por cizallamiento desliza las capas una con respecto a la otra, típica en soldaduras, pernos y pasadores. La deformación por flexión curva vigas y placas; la deformación torsional tuerce los ejes. Las tensiones combinadas producen patrones de deformación complejos que deben analizarse en conjunto, no de forma aislada.

En servicio, la deformación se convierte en un modo de falla cuando impide que una pieza cumpla su función. Un eje que se tuerce excesivamente pierde concentricidad; un asiento de cojinete que cede permite que el cojinete se desplace y falle. La fluencia es una deformación plástica dependiente del tiempo bajo carga sostenida a temperatura elevada, crítica en álabes de turbinas y tubos de calderas. La deformación por fatiga se acumula durante muchos ciclos de carga repetida, lo que lleva al inicio de grietas incluso por debajo del límite elástico.

El análisis de elementos finitos (FEA) predice la deformación antes de construir el hardware, lo que permite a los ingenieros dimensionar las secciones transversales y seleccionar los materiales. Los extensómetros miden la deformación real en servicio. El término deriva del latín deformare, que significa sacar de forma. En el diseño, controlar la deformación es a menudo tan importante como prevenir la fractura: la alineación de la maquinaria, el ciclo térmico y los ajustes de precisión dependen de mantener la deformación dentro de los límites especificados, típicamente fracciones de milímetro.