Resistencia a la compresión

La resistencia última a la compresión es el esfuerzo de compresión máximo que puede soportar un material antes de fallar. Es la mayor carga por unidad de superficie que una probeta puede soportar bajo compresión antes de que se produzca la fractura, el pandeo o la deformación permanente. Esta propiedad es diferente de la resistencia a la tracción, que mide la resistencia a la separación, y de la resistencia a la flexión, que mide la resistencia a la flexión.

En términos de ingeniería, la resistencia a la compresión se expresa en unidades de presión, como megapascales (MPa), y se calcula dividiendo la carga máxima registrada durante un ensayo de compresión por el área original de la sección transversal de la probeta. El valor último se alcanza en el punto en el que la curva tensión-deformación alcanza su punto máximo, después del cual el material ya no puede soportar la carga.

La resistencia última a la compresión es un parámetro crítico en el diseño de ingeniería, la seguridad y la validación de productos. En el caso de materiales estructurales como metales, cerámicas, materiales compuestos y conjuntos de soporte de carga, determina directamente los factores de seguridad y la selección de materiales.

Las cerámicas avanzadas utilizadas en aplicaciones aeroespaciales deben resistir las fuerzas de aplastamiento que se producen en servicio. Los materiales compuestos reforzados con fibras para automoción o aplicaciones marinas requieren un rendimiento de compresión probado para evitar fallos prematuros. En los envases, como los de cartón ondulado, la resistencia a la compresión es vital para el apilamiento y el transporte seguro. Los equipos de seguridad, como el calzado de protección, deben cumplir unos umbrales estrictos para evitar los riesgos de aplastamiento.

Conocer la resistencia a la compresión final de un material ayuda a los ingenieros a optimizar los diseños en cuanto a peso, coste y durabilidad, garantizando al mismo tiempo el cumplimiento de las normas del sector.

Equipo y procedimiento

Los ensayos se realizan normalmente con una máquina de ensayos universal (UTM) equipada con platos de compresión planos o contorneados, en función de la geometría de la muestra. La muestra, ya sea cilíndrica, cúbica o rectangular, se coloca entre los platos y se comprime a una velocidad controlada hasta el fallo.

La UTM registra tanto la carga aplicada como el desplazamiento. La carga máxima se convierte en tensión dividiéndola por el área de la sección transversal original. Los datos de desplazamiento se utilizan para trazar una curva de tensión-deformación, que también puede proporcionar valores como el módulo de elasticidad.

Preparación de la muestra y modos de fallo

La precisión de los resultados depende de la correcta preparación de las muestras. Las normas especifican las dimensiones, el acabado de la superficie y los requisitos de acondicionamiento, como el control de la humedad para el cartón o la exposición a altas temperaturas para determinados plásticos.

Los modos de fallo varían según el material. Los materiales frágiles, como los cerámicos, fallan repentinamente con poca deformación, produciendo a menudo superficies de fractura afiladas. Los materiales dúctiles, como algunos metales y polímeros, pueden deformarse significativamente antes de fallar, a menudo formando un barril debido al efecto Poisson.

Los valores típicos de resistencia última a la compresión varían mucho, desde los 20 MPa de algunas espumas poliméricas hasta los más de 2.000 MPa de los materiales cerámicos avanzados.

Soluciones de precisión para medir la resistencia a la compresión final

Los sistemas OmniTest y MultiTest-dV de Mecmesin realizan mediciones de resistencia a compresión en materiales que van desde cerámicas y composites de alta resistencia a plásticos de menor resistencia, materiales de embalaje y componentes de seguridad. Las células de carga de alta precisión y los marcos de ensayo estables garantizan una captura precisa tanto de la fuerza máxima como del perfil completo de tensión-deformación, lo que hace que los sistemas sean adecuados tanto para laboratorios de investigación como para entornos de control de calidad.

Cumplimiento de normas internacionales

Los sistemas Mecmesin pueden configurarse para cumplir con métodos de ensayo reconocidos, incluyendo:

• ASTM C1424 - Resistencia a la compresión de cerámicas avanzadas
• ISO 14126 - Propiedades de compresión en el plano de plásticos reforzados con fibras
• BS EN 12568 - Resistencia a la compresión de punteras de calzado de seguridad
• TAPPI T 826 - Compresión en los bordes de tableros de fibras onduladas

Esto garantiza que los resultados sean válidos para la certificación, la adquisición y el cumplimiento de la normativa.

Bastidores de ensayo modulares y gama de células de carga

Los bastidoresOmniTest y MultiTest-dV pueden configurarse para una amplia gama de capacidades de fuerza y tamaños de muestra. Las células de carga intercambiables permiten realizar mediciones precisas desde aplicaciones de baja fuerza en embalajes hasta ensayos de alta resistencia de cerámicas y materiales compuestos.

Software y análisis

El software VectorPro permite a los operarios ejecutar programas de ensayo estandarizados, visualizar curvas de tensión-deformación en tiempo real y calcular automáticamente la resistencia a la compresión final. Los datos de los ensayos pueden exportarse para la elaboración de informes y la trazabilidad, lo que facilita el análisis de I+D y los registros de garantía de calidad.

Para interpretar los resultados no basta con anotar la carga máxima. Las curvas tensión-deformación revelan información adicional como el módulo, el límite elástico y el modo de fallo. En los materiales frágiles, el pico corresponde a una fractura catastrófica. En los materiales dúctiles, la curva puede estabilizarse a medida que continúa la deformación plástica antes del fallo.

Los ingenieros comparan la resistencia última a la compresión medida con las cargas de diseño para determinar los factores de seguridad. En el control de calidad, las desviaciones significativas de los valores de referencia pueden indicar problemas en el proceso o defectos en el material.

¿En qué se diferencia la resistencia a la compresión de la resistencia a la tracción?

La resistenciaa la tra cción mide la resistencia a la separación, mientras que la resistencia a la compresión mide la resistencia a la unión. Los materiales suelen comportarse de forma diferente bajo estos tipos de carga.

¿Todos los materiales requieren la misma preparación?

No. Las normas especifican la geometría, el acabado superficial y el acondicionamiento en función del tipo de material.

¿Con qué frecuencia debe calibrarse el equipo?

La calibración anual, o según lo exijan los sistemas de calidad, garantiza una medición precisa de la carga y el desplazamiento.

¿Puede una máquina ensayar materiales de alta y baja resistencia?

Sí, siempre que tenga la capacidad de célula de carga y los ajustes de control correctos.

¿Por qué es importante el cumplimiento de las normas?

Garantiza que los resultados de los ensayos sean reconocidos en todos los sectores y puedan utilizarse para cumplir los requisitos normativos y de seguridad.

Mecmesin ofrece servicios de consultoría, diseño de utillajes, formación y calibración a ingenieros, responsables de calidad e investigadores que estén desarrollando o perfeccionando programas de ensayo de resistencia a la compresión. Nuestro equipo de aplicaciones le ayudará a seleccionar el marco de ensayo, los dispositivos y el software adecuados, y a desarrollar protocolos que cumplan las normas pertinentes.