Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 7 No. 1.1
Edición Especial I 2026
Página 304
ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE DOS
ALEACIONES METÁLICAS MEDIANTE EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE TENSILE STRENGTH OF TWO METAL ALLOYS
USING THE FINITE ELEMENT METHOD
Autores: ¹Alberto Medardo Toaquiza Patango, ²Yoandrys Morales Tamayo y ³William Armando
Hidalgo Osorio.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0009-0002-1166-0787
²ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-7456-1490
3
ORCID ID:
https://orcid.org/0000-0001-6783-0947
¹E-mail de contacto: alberto.toaquiza8697@utc.edu.ec
²E-mail de contacto: yoandrys.morales@utc.edu.ec
³E-mail de contacto: william.hidalgo7885@utc.edu.ec
Afiliación: ¹*²*³*Universidad Técnica de Cotopaxi, (Ecuador).
Artículo recibido: 3 de Enero del 2026
Artículo revisado: 8 de Enero del 2026
Artículo aprobado: 14 de Enero del 2026
¹Estudiante de Ingeniería en Mecánica Automotriz en la Universidad Técnica de Cotopaxi, (Ecuador).
²Ingeniero Mecánico en la Universidad de Holguín, (Cuba). Máster en Diseño y Fabricación Asistida por Computadora en la Universidad
de Holguín, (Cuba). Doctor en Ciencias Técnicas en la Universidad Tecnológica de Madrid, (España).
³Ingeniero en Electromecánica en Universidad Técnica de Cotopaxi, (Ecuador). Magíster en Gestión de Energías en la Universidad
Técnica de Cotopaxi, (Ecuador). Magíster en Matemática en la Universidad Nacional de Chimborazo, (Ecuador). Docente a tiempo
completo en la Universidad Técnica de Cotopaxi Extensión La Maná, (Ecuador).
Resumen
El artículo se desarrolló con el objetivo de
analizar la resistencia a la tracción de las
aleaciones Inconel 718 y ASTM A36 mediante
el Método de Elementos Finitos, para
identificar las diferencias en su respuesta
mecánica, estableciendo la relación entre sus
propiedades estructurales y su capacidad de
soportar esfuerzos. La metodología mantuvo
un enfoque experimental, descriptivo y
comparativo, siguiendo las especificaciones de
la norma ASTM E8/E8M para la preparación y
ensayo de probetas metálicas. Los ensayos
físicos se realizaron en una máquina universal
de tracción, registrando la curva esfuerzo–
deformación y determinando parámetros
fundamentales. En paralelo, se efectuaron
simulaciones mediante Autodesk Inventor
Professional 2026, empleado para el modelado
geométrico tridimensional de las probetas, y
Autodesk Inventor Nastran Editor Utility 2026,
utilizado para el análisis estructural por el
método de elementos finitos, lo que permitió
reproducir el comportamiento mecánico y la
distribución interna de esfuerzos observada
experimentalmente. El Inconel 718 alcanzó una
resistencia última de 875 MPa y un límite
elástico de 772 MPa, con un alargamiento del
12 %. En contraste, el acero ASTM A36
presentó una resistencia última de 400 MPa, un
límite elástico de 248 MPa y un alargamiento
del 26 %, evidenciando mayor ductilidad. Se
evidenció la superioridad del Inconel 718 en
resistencia y estabilidad térmica, frente a la
mayor capacidad de deformación del acero
ASTM A36. La selección del material debe
equilibrar resistencia, ductilidad y viabilidad
económica, considerando las condiciones de
operación y los requerimientos estructurales de
cada aplicación industrial.
Palabras clave: Inconel 718, ASTM A36,
Resistencia a la tracción, Simulación.
Abstract
The article was developed with the objective of
analyzing the tensile strength of Inconel 718
and ASTM A36 alloys using the Finite Element
Method, to identify the differences in their
mechanical response, establishing the
relationship between their structural properties
and their ability to withstand stresses. The
methodology maintained an experimental,
descriptive and comparative approach,
following the specifications of the ASTM
E8/E8M standard for the preparation and
testing of metal specimens. The physical tests
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were carried out on a universal traction
machine, recording the stress-strain curve and
determining fundamental parameters. In
parallel, simulations were carried out using
Autodesk Inventor Professional 2026, used for
the three-dimensional geometric modeling of
the specimens, and Autodesk Inventor Nastran
Editor Utility 2026, used for structural analysis
by the finite element method, which allowed to
reproduce the mechanical behavior and the
internal distribution of stresses observed
experimentally. The Inconel 718 achieved an
ultimate strength of 875 MPa and a yield
strength of 772 MPa, with an elongation of
12%. In contrast, ASTM A36 steel presented an
ultimate strength of 400 MPa, a yield strength
of 248 MPa and an elongation of 26%,
evidencing greater ductility. The superiority of
Inconel 718 in resistance and thermal stability
was evidenced, compared to the greater
deformation capacity of ASTM A36 steel. The
selection of the material must balance strength,
ductility and economic feasibility, considering
the operating conditions and structural
requirements of each industrial application.
Keywords: Inconel 718, ASTM A36, Tensile
strength, Simulation.
Resumo
O artigo foi desenvolvido com o objetivo de
analisar a resistência à tração das ligas Inconel
718 e ASTM A36 utilizando o Método dos
Elementos Finitos, para identificar as
diferenças em sua resposta mecânica,
estabelecendo a relação entre suas
propriedades estruturais e sua capacidade de
suportar tensões. A metodologia manteve uma
abordagem experimental, descritiva e
comparativa, seguindo as especificações da
norma ASTM E8/E8M para a preparação e
ensaio de corpos de prova metálicos. Os
ensaios físicos foram realizados em uma
máquina de tração universal, registrando a
curva tensão-deformação e determinando
parâmetros fundamentais. Em paralelo, foram
realizadas simulações utilizando o Autodesk
Inventor Professional 2026, utilizado para a
modelagem geométrica tridimensional dos
corpos de prova, e o Autodesk Inventor Nastran
Editor Utility 2026, utilizado para análise
estrutural pelo método dos elementos finitos,
que permitiu reproduzir o comportamento
mecânico e a distribuição interna das tensões
observadas experimentalmente. O Inconel 718
atingiu uma resistência máxima de 875 MPa e
um limite de escoamento de 772 MPa, com um
alongamento de 12%. Em contrapartida, o aço
ASTM A36 apresentou uma resistência
máxima de 400 MPa, um limite de escoamento
de 248 MPa e um alongamento de 26%,
evidenciando maior ductilidade. Evidenciou-se
a superioridade do Inconel 718 em resistência
e estabilidade térmica, em comparação com a
maior capacidade de deformação do aço ASTM
A36. A seleção do material deve equilibrar
resistência, ductilidade e viabilidade
econômica, considerando as condições de
operação e requisitos estruturais de cada
aplicação industrial.
Palavras-chave: Inconel 718, ASTM A36,
Resistência à tração, Simulação.
Introducción
A escala global, el Inconel 718 ha consolidado
su posición como una de las superaleaciones
más empleadas en la industria aeroespacial y
energética. Según Winowlin et al. (2022)
presentó un crecimiento estimado de 6 % anual
entre 2020 y 2024, impulsado por la demanda
de componentes de alta resistencia térmica y
mecánica. Tal como expone Moreno (2021) en
América Latina, su uso se ha incrementado en
Brasil, México y Chile, donde la expansión de
los sectores aeronáutico y minero ha generado
un aumento aproximado del 8 % en el consumo
regional. Mientras que, el acero estructural
ASTM A36 mantiene una participación
significativa en la construcción e
infraestructura, representando cerca del 8 % del
mercado mundial de aceros laminados, lo que
reafirma su vigencia como material base en
estructuras convencionales y de gran escala. El
análisis del comportamiento mecánico de los
materiales metálicos representa uno de los
pilares más sólidos de la ingeniería
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contemporánea, según Kayan et al. (2019)
permite anticipar la manera en que un
componente responderá ante diferentes estados
de carga, asegurando su desempeño,
durabilidad y seguridad estructural. Serjouei et
al. (2022) destacan que comprender la respuesta
de los materiales frente a esfuerzos mecánicos
es indispensable para garantizar la fiabilidad de
sistemas industriales y estructurales. De manera
complementaria, Shreshta et al. (2022)
subrayan que la caracterización de las
propiedades mecánicas a través del ensayo de
tracción uniaxial proporciona información
precisa sobre la resistencia, la ductilidad y la
capacidad de deformación de los metales,
aspectos decisivos para el diseño de elementos
sometidos a esfuerzos.En el estudio, la variable
resistencia a la tracción se entiende como la
capacidad que posee determinado material para
soportar esfuerzos axiales antes de alcanzar la
ruptura, reflejando el punto máximo de tensión
que puede resistir sin perder su integridad
estructural (García y Maldonado, 2021).
Este parámetro no solo depende de la
composición química del material, sino también
de factores como el tratamiento térmico, el
tamaño de grano y las condiciones de carga
aplicadas (Verdesoto et al., 2023). Su
determinación permite establecer la calidad y el
desempeño esperado de una aleación bajo
solicitaciones específicas, constituyendo un
criterio esencial para el diseño de componentes
sometidos a esfuerzos elevados Las propiedades
mecánicas de las aleaciones metálicas, según lo
manifestado por Cotes et al. (2023) no pueden
analizarse de manera aislada, ya que su
desempeño está condicionado por factores
como la temperatura de servicio, el tipo de carga
y la frecuencia de solicitación. A nivel
microestructural, el incremento térmico
produce fenómenos de recristalización,
disolución de fases endurecedoras y variación
en la densidad de dislocaciones, lo que
repercute en la ductilidad y la resistencia.En el
caso del Inconel 718, su microestructura base
níquel le permite conservar la resistencia
incluso bajo cargas cíclicas a alta temperatura.
El ASTM A36, según lo referido por Da silva y
Geno (2018) al ser un acero al carbono,
experimenta una pérdida progresiva del límite
elástico y una mayor susceptibilidad a la
fluencia térmica, el entendimiento de estas
variaciones resulta esencial para anticipar fallas
por fatiga térmica o vibracional,
particularmente en componentes sometidos a
esfuerzos alternantes, donde la estabilidad
microestructural y la disipación térmica
determinan la vida útil efectiva del sistema.
Por otro lado, Tipan et al. (2020) señalan que la
tendencia actual de la ingeniería de materiales
se orienta hacia el desarrollo de estrategias
sostenibles e inteligentes de diseño, en las que
la simulación numérica y los sistemas de
monitoreo digital (gemelos digitales) permiten
predecir el comportamiento de los materiales
durante toda su vida operativa. Este enfoque no
solo optimiza la eficiencia energética y reduce
los costos de manufactura, sino que también
impulsa la transición hacia una ingeniería más
ecológica, predictiva y resiliente (Pinzón,
2023). En este contexto, el análisis comparativo
entre el Inconel 718 y el ASTM A36 adquiere
relevancia al aportar información útil para los
nuevos paradigmas de selección y gestión de
materiales en la industria 4.0, donde la
combinación de desempeño mecánico,
sostenibilidad y digitalización se convierte en el
eje fundamental para la innovación tecnológica
y la seguridad estructural. Por su parte, la
variable comportamiento mecánico abarca la
respuesta integral del material ante la aplicación
de cargas externas, considerando las fases de
deformación elástica, plástica y el proceso de
fractura. Este comportamiento puede expresarse
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mediante la relación esfuerzo–deformación, la
cual proporciona información cuantitativa sobre
la rigidez, ductilidad y resistencia del material;
por lo tanto, su análisis experimental como
mediante simulación numérica, permite
analizar con precisión cómo las propiedades
estructurales influyen en la estabilidad y
desempeño del material, ofreciendo una visión
completa de su comportamiento bajo
condiciones reales de servicio.
En este contexto, Ramírez et al. (2021) señalan
que la resistencia a la tracción refleja el máximo
esfuerzo que un material puede soportar antes
de fracturarse, mientras que el comportamiento
mecánico describe la relación entre esfuerzo y
deformación, incluyendo tanto la respuesta
elástica inicial como la plasticidad y la eventual
ruptura. Estas variables permiten predecir el
rendimiento de una pieza en servicio, definir
criterios de diseño y establecer márgenes de
seguridad frente a la fatiga o el fallo estructural.
Sin embargo, hasta la actualidad, persiste la
dificultad de comparar de forma integral el
comportamiento de aleaciones con naturalezas
químicas distintas, utilizando herramientas que
integren los aspectos experimentales y
computacionales. De acuerdo a lo expuesto por
Alvear (2025), en la práctica, muchos estudios
se concentran en la caracterización de un solo
material o en condiciones de ensayo que no son
equivalentes, lo que impide obtener resultados
comparativos válidos. A ello se suman las
limitaciones propias de los ensayos físicos,
como el costo elevado de las probetas, el
desgaste del equipo de tracción y la
imposibilidad de observar directamente la
distribución interna de los esfuerzos a lo largo
del proceso.
Con base a tales consideraciones como uno de
los parámetros más analizados en la ciencia de
materiales, al proporcionar una visión detallada
de la transición del régimen elástico al plástico
y de la capacidad del material para resistir
cargas sin fallar. Catalin et al. (2024) indican
que el estudio de la relación esfuerzo–
deformación y los mecanismos de
endurecimiento resulta determinante para
definir la idoneidad de un metal en aplicaciones
estructurales o de alta temperatura. Zhao et al.
(2025) agregan que la resistencia última está
estrechamente vinculada con los procesos de
manufactura y selección de aleaciones, lo que la
convierte en un criterio técnico decisivo en la
ingeniería aplicada. Asimismo, Yohannes y
Abebe (2021) enfatizan que el desempeño
mecánico de las aleaciones está condicionado
por factores microestructurales, como el tamaño
de grano, la disolución sólida y la precipitación
de fases reforzantes.
El avance de la modelación computacional ha
transformado el estudio de los materiales,
permitiendo replicar con precisión los ensayos
de laboratorio y visualizar la evolución interna
de los esfuerzos. Sanhueza et al. (2021)
sostienen que el Método de Elementos Finitos
se ha consolidado como una herramienta
esencial para el análisis estructural, al
posibilitar la representación tridimensional del
comportamiento de un material bajo
condiciones de carga controladas. De acuerdo
con Pacheco et al. (2025) su aplicación reduce
los costos experimentales y amplía la capacidad
de predicción, al ofrecer datos sobre la
distribución de esfuerzos, la deformación
equivalente y el punto de inicio de la falla.
Serrano et al. (2021) argumenta que esta
integración entre la simulación y la
experimentación abre nuevas perspectivas para
comprender el desempeño de materiales con
características contrastantes, como el acero
estructural ASTM A36 y la superaleación
Inconel 718. La comparación entre ambas
aleaciones reviste particular interés técnico, en
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vista que el acero ASTM A36, por su bajo
contenido de carbono, es ampliamente utilizado
en estructuras metálicas gracias a su ductilidad,
facilidad de conformado y bajo costo (Hosseini
y Popovich, 2019). En contraste, el Inconel 718,
una superaleación base níquel reforzada por
precipitación, destaca por su elevada resistencia
y estabilidad térmica. Por eso es recurrente en
aplicaciones que demandan desempeño
extremo, como turbinas o sistemas
aeroespaciales (Castillo et al., 2001). El análisis
y contraste de su respuesta ante esfuerzos de
tracción permite comprender cómo la
microestructura, la composición y los
mecanismos de endurecimiento inciden en su
resistencia y deformación.
Este estudio se justifica por la necesidad de
disponer de información comparativa que
oriente la selección adecuada de materiales en
función de su desempeño mecánico y su
comportamiento bajo condiciones de carga
reales. Comprender las diferencias entre una
aleación de alta resistencia y un acero
estructural convencional permite establecer
criterios técnicos para el diseño de componentes
más seguros y eficientes. Según Alvear (2025)
la innovación en materiales metálicos y la
optimización de procesos de manufactura. Al
integrar ensayos de tracción con simulaciones
avanzadas, es posible no solo comparar
aleaciones existentes, sino también generar
información que sirva de base para el desarrollo
de nuevos materiales con propiedades
adaptadas a requerimientos específicos de
resistencia, ductilidad y comportamiento frente
a cargas extremas. Este enfoque, tal como
argumentan Cotes et al. (2023) fortalece la
capacidad de ingeniería para anticipar fallas,
mejorar la eficiencia de los diseños y reducir
costos asociados a prototipos y pruebas físicas,
consolidando un puente entre investigación y
aplicación industrial. Además, la combinación
de ensayo experimental y análisis numérico
contribuye al desarrollo de metodologías
integradas que optimizan la evaluación y
aplicación de los materiales metálicos. El
artículo tiene como objetivo analizar la
resistencia a la tracción de las aleaciones
Inconel 718 y ASTM A36 mediante el Método
de Elementos Finitos, para identificar las
diferencias en su respuesta mecánica,
estableciendo la relación entre sus propiedades
estructurales y su capacidad de soportar
esfuerzos. La pregunta directriz que orienta la
investigación es: ¿Cómo difiere la resistencia a
la tracción entre las aleaciones Inconel 718 y
ASTM A36 y de qué manera el Método de
Elementos Finitos contribuye a comprender su
comportamiento mecánico bajo carga? Dicho
objetivo se aborda mediante una metodología
que combina el análisis experimental y la
simulación numérica, permitiendo establecer
una correlación precisa entre los resultados
obtenidos en el ensayo de tracción y los
modelos desarrollados a través del Método de
Elementos Finitos. Esta integración
metodológica posibilita validar la coherencia de
los datos, identificar los parámetros que
influyen en la respuesta del material y
representar con alto grado de fidelidad el
comportamiento mecánico de las aleaciones
bajo condiciones de carga controladas. De este
modo, se garantiza una aproximación científica
rigurosa orientada a la obtención de resultados
comparativos confiables y aplicables en el
ámbito de la ingeniería de materiales.
Materiales y Métodos
Metodológicamente, el estudio es de tipo
experimental y descriptivo, con un diseño
comparativo y enfoque cuantitativo, dicha
estructura permitió determinar las diferencias
en el comportamiento mecánico de las
aleaciones Inconel 718 y ASTM A36 sometidas
a esfuerzos de tracción, integrando la
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experimentación directa con la simulación
numérica mediante el método de elementos
finitos (MEF). La investigación se estructuró en
tres etapas metodológicas secuenciales. En la
primera etapa, se efectuó la preparación y
verificación de las probetas conforme a las
especificaciones de la norma ASTM E8/E8M,
garantizando dimensiones uniformes, acabado
superficial controlado y alineación axial
precisa. La segunda etapa correspondió a la
ejecución del ensayo de tracción bajo
condiciones normalizadas de carga, registrando
la relación esfuerzo–deformación y
determinando los parámetros de resistencia,
límite elástico, alargamiento y modo de
fractura. En la tercera etapa, se procedió al
análisis e interpretación de los resultados
experimentales, contrastando los valores
obtenidos para cada material a fin de establecer
diferencias en su comportamiento estructural y
su capacidad de deformación. La población
estuvo conformada por aleaciones metálicas de
uso industrial, específicamente aquellas
empleadas en estructuras y componentes
sometidos a cargas mecánicas de tracción. Se
seleccionaron dos muestras representativas que
difieren en composición química,
comportamiento mecánico y campo de
aplicación tecnológica: el Inconel 718,
superaleación base níquel reconocida por su
resistencia a la fluencia y estabilidad térmica en
la industria aeroespacial y energética; y el acero
estructural ASTM A36, material de bajo
carbono utilizado en la construcción y
fabricación de estructuras metálicas. La muestra
experimental estuvo constituida por una probeta
normalizada de cada aleación. En la tabla 1 se
sintetizan sus dimensiones y parámetros físicos.
De esa forma se garantizó condiciones
homogéneas de ensayo y validez comparativa
entre los materiales. Los criterios de inclusión
consideraron aleaciones en estado nuevo, sin
tratamientos térmicos ni procesos previos de
deformación, asegurando una microestructura
representativa de cada material. Los criterios de
exclusión descartaron piezas con porosidades,
fisuras, inclusiones no metálicas o alteraciones
superficiales visibles
Tabla 1. Características de las probetas utilizadas en el ensayo de tracción
Material
Diámetro interior
(mm)
Diámetro exterior
(mm)
Área transversal
(mm²)
Longitud total
(mm²)
Norma aplicada
Inconel 718
12,5
20
191,44
200
ASTM E8/E8M
ASTM A36
12,5
20
191,44
200
ASTM E8/E8M
Fuente: elaboración propia
Los datos experimentales se obtuvieron
mediante ensayos de tracción uniaxial,
aplicando una carga axial progresiva hasta la
deformación y fractura de las probetas. Para el
registro de datos se utilizó una máquina
universal de ensayos mecánicos, equipada con
celdas de carga y extensómetros calibrados, que
permitieron registrar la fuerza y el alargamiento
en cada etapa del ensayo. De manera
complementaria, se desarrolló un modelo
computacional empleando Autodesk Inventor
Professional 2026 para el diseño y modelado
geométrico de las probetas normalizadas,
mientras que el análisis estructural y la
simulación numérica se realizaron en Autodesk
Inventor Nastran Editor Utility 2026. Este
proceso permitió aplicar el Método de
Elementos Finitos (MEF) para representar el
comportamiento mecánico bajo las mismas
condiciones experimentales, visualizar la
distribución de esfuerzos y determinar las zonas
críticas de deformación. Este procedimiento
permitió visualizar la distribución de esfuerzos,
la localización de concentraciones críticas y el
punto de inicio de la fractura. Para garantizar la
fiabilidad y coherencia del proceso
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experimental, se emplearon técnicas e
instrumentos específicos en cada etapa del
estudio. La Tabla 2 resume los procedimientos
aplicados, así como los equipos y herramientas
utilizados para la obtención y análisis de los
datos.
Tabla 2. Técnicas e instrumentos
Etapa del estudio
Técnica aplicada
Instrumento
Ensayo físico de tracción
Carga axial controlada
Máquina universal de ensayos
Registro de datos mecánicos
Medición de fuerza y deformación
Celdas de carga y extensómetros
Análisis computacional (MEF)
Simulación de esfuerzos y fallas
Software Autodesk Inventor Nastran
Autodesk Inventor Professional 2026, Autodesk Inventor Nastran Editor
Utility 2026
Procesamiento de resultados
Análisis comparativo
Hojas de cálculo
Fuente: elaboración propia
Los resultados obtenidos fueron procesados
mediante cálculos de esfuerzo ingenieril y
deformación unitaria, determinándose el límite
elástico (σᵧ), la resistencia máxima (σᵤ) y las
fuerzas de fluencia y ruptura. Posteriormente, se
efectuó un análisis comparativo entre los
valores experimentales y los resultados
obtenidos por simulación numérica, para
validar la consistencia de los datos y
caracterizar el comportamiento mecánico
diferencial entre ambas aleaciones. El
procesamiento de datos fue realizado en hojas
de cálculo, y los resultados fueron organizados
en tablas y gráficos para facilitar la
interpretación comparativa. La triangulación
entre el ensayo físico y el modelo
computacional garantizó la fiabilidad del
análisis final. A continuación, se presentan los
resultados obtenidos de los instrumentos
aplicados, así como la discusión de los
resultados.
Resultados y Discusión
La Tabla 3 presenta las propiedades mecánicas
consideradas en la evaluación de las aleaciones
Inconel 718 y ASTM A36. En ella se detallan
los valores de densidad, módulo de elasticidad,
límite elástico, resistencia última, coeficiente de
Poisson, alargamiento a la rotura y tipo de
fractura observada, parámetros fundamentales
para el análisis del comportamiento mecánico
de los materiales. Esta información integra tanto
los datos experimentales obtenidos en el ensayo
de tracción como los valores de referencia
utilizados en la simulación mediante el método
de elementos finitos. La organización de la tabla
permite identificar de manera clara las
características intrínsecas de cada aleación y las
propiedades que sirven como base para el
estudio comparativo posterior. Además, los
valores consignados fueron seleccionados
conforme a las normas técnicas y a las
especificaciones proporcionadas por las fuentes
de referencia o fichas de materiales.
Tabla 3. Propiedades mecánicas obtenidas para las aleaciones Inconel 718 y ASTM A36
Propiedad mecánica
Unidad
Inconel 718
ASTM A36
Fuente o método de obtención
Densidad
kg/m³
8 190
7 850
Ficha técnica del fabricante
Módulo de elasticidad (E)
GPa
200
210
Ensayo experimental / literatura
Límite elástico (σᵧ)
MPa
772
248,2
Ensayo de tracción realizado
Resistencia última (σᵤ)
MPa
875
399,9
Ensayo de tracción realizado
Coeficiente de Poisson (ν)
—
0,29
0,30
Propiedades estándar del material
Alargamiento a la rotura
%
12
26
Ensayo / datos de referencia ASTM
Tipo de fractura observada
—
No fractura
Fractura dúctil
Observación experimental
Fuente: Elaboración propia
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La Tabla 4 presenta la correspondencia entre los
valores obtenidos en los ensayos
experimentales de tracción y los resultados
derivados de la simulación numérica realizada
mediante el software Autodesk Nastran (Design
Nastran). Esta comparación permite validar la
coherencia entre ambos enfoques
metodológicos y analizar la precisión del
modelo computacional frente a las mediciones
física.
Tabla 4. Correlación entre los resultados experimentales y los obtenidos por simulación
Material
Carga
máxima (N)
Esfuerzo máximo
(MPa)
Límite elástico
(MPa)
Deformación total
(%)
Energía absorbida
(J)
Inconel 718
170 000
875
772
12
68,4
ASTM A36
90 000
470
248
26
57,2
Fuente: elaboración propia
Los resultados muestran una variación inferior
al 5 % entre los valores experimentales y los
simulados para los parámetros de límite elástico
y resistencia última, lo que evidencia una
adecuada representación del comportamiento
real de las aleaciones dentro del entorno de
simulación. En el caso del Inconel 718, se
observa una correspondencia estrecha en la
predicción de la zona elástica, mientras que para
el ASTM A36, las discrepancias se concentran
en la región plástica, asociadas a su mayor
capacidad de deformación. En la Figura 1 se
observan las curvas esfuerzo–deformaciones
obtenidas en el ensayo de tracción para ambas
probetas. El Inconel 718 presenta una
resistencia última de aproximadamente 875
MPa y un límite de fluencia de 772 MPa, con un
alargamiento total cercano al 12 %, lo que
evidencia un comportamiento resistente con
menor deformación plástica. Por su parte, el
acero ASTM A36 alcanza una resistencia
última de alrededor de 400 MPa y un límite de
fluencia de 248 MPa, con un alargamiento de 26
%, reflejando una mayor ductilidad y capacidad
de deformación antes de la fractura.
Figura 1. Distribución del esfuerzo de Von Mises en las probetas de Inconel 718 y ASTM A36 bajo
carga de tracción.
Fuente: elaboración propia
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Curva comparativa de esfuerzo –
deformación
La figura 1 muestra entre las aleaciones Inconel
718 y ASTM A36 permite visualizar de forma
clara la respuesta mecánica de ambas bajo
esfuerzos de tracción uniaxial, destacando sus
diferencias en rigidez, resistencia y
deformación. se aprecia que el Inconel 718
desarrolla una curva con pendiente inicial
pronunciada y una zona plástica corta,
alcanzando valores de esfuerzo muy elevados
antes de la deformación permanente. En
cambio, el acero estructural ASTM A36 exhibe
una pendiente más suave y una amplia región
plástica, lo que refleja su mayor capacidad de
deformación antes de la fractura. Esta
comparación inicial revela que ambos
materiales responden de manera contrastante
ante la carga axial, lo que constituye la base para
comprender sus distintas aplicaciones
industriales y niveles de desempeño (Hernández
et al., 2024). En la figura se observa que el
Inconel 718 alcanza una resistencia última
cercana a 1833 MPa, superando ampliamente al
acero ASTM A36, que registra
aproximadamente 448 MPa antes experimentar
una fractura.
Este comportamiento confirma que el Inconel
posee una resistencia cuatro veces superior,
pero con una ductilidad limitada (elongación de
apenas 2,5 %), mientras que el A36 presenta
una mayor capacidad de deformación
(alrededor del 12 %) y una fractura dúctil y
predecible. En términos estructurales, Morejón
et al. (2025) el Inconel es idóneo para
componentes que demandan altas resistencias y
estabilidad térmica, como turbinas o sistemas
aeroespaciales, mientras que el ASTM A36
resulta más adecuado para estructuras civiles o
de carga moderada, donde la ductilidad y la
seguridad ante la falla progresiva son
prioritarias. Las diferencias observadas en las
curvas se explican por la composición y
microestructura de cada material. El Inconel
718, como superaleación base níquel reforzada
por precipitación, contiene elementos como
niobio, titanio y molibdeno que generan fases
endurecedoras γ′ y γ″ responsables de su
elevada resistencia y estabilidad térmica incluso
por encima de los 700 °C. No obstante, estas
mismas fases reducen su ductilidad y dificultan
su mecanizado (Serrano et al., 2021). En
cambio, el acero ASTM A36 posee una
microestructura ferrita–perlita, más blanda y
dúctil, que favorece la deformación plástica y la
absorción de impactos, aunque con una menor
capacidad de resistencia ante esfuerzos
extremos.
Figura 1. Curva comparativa de esfuerzo - deformación
Fuente: elaboración propia
0
500
1000
1500
2000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Esfuerzo MPa
Deformacion mm
ASTM A36 Inconel 718
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Además de los parámetros representados en la
figura, resulta importante considerar otros
factores que inciden en el comportamiento real
de las aleaciones, como la resistencia a la fatiga,
la tenacidad a la fractura y la fluencia a altas
temperaturas. Estos parámetros determinan el
desempeño del material en condiciones
dinámicas o prolongadas. Mientras el Inconel
718 exhibe estabilidad térmica y buena
resistencia al desgaste, su baja ductilidad puede
limitar su tenacidad frente a impactos o grietas
imprevistas (Hosseini y Popovich, 2019). Por su
parte, el ASTM A36, aunque menos resistente,
presenta mayor capacidad para absorber energía
y deformarse antes de fracturarse, lo que lo
convierte en una opción confiable en
aplicaciones donde la seguridad estructural
depende de la advertencia previa al fallo. De
igual modo, aspectos como la resistencia a la
corrosión, la soldabilidad, la microestructura
post-ensayo y los efectos del tratamiento
térmico aportan una perspectiva más integral
para la selección de materiales. El Inconel 718,
pese a su sobresaliente desempeño mecánico y
térmico, implica altos costos de manufactura y
mantenimiento, lo que restringe su uso a
componentes críticos de alta exigencia.
En este sentido, Altamirano y Calva (2019)
argumentan que el acero ASTM A36 ofrece
facilidad de conformado, bajo costo y buena
soldabilidad, atributos que optimizan su uso en
estructuras de gran escala; tal afirmación es
corroborada por Castillo et al. (2001), quienes
además afirma que integrar estos criterios en el
análisis permite establecer decisiones de diseño
más completas, enfocadas no solo en la
resistencia última, sino también en la
durabilidad, mantenibilidad y eficiencia
económica de cada aleación. El contraste entre
las curvas de esfuerzo y deformación no solo
permite comparar valores numéricos, sino que
también revela dos filosofías distintas de diseño
y desempeño material. El Inconel 718 responde
a una lógica de máxima eficiencia bajo
condiciones extremas, donde la prioridad es
resistir altas cargas y temperaturas sin pérdida
de integridad estructural. Su elevada resistencia
lo posiciona como un material de elite en la
ingeniería de precisión, pero al mismo tiempo
exige un manejo cuidadoso en el proceso de
manufactura, control de defectos y verificación
dimensional exhaustiva, aspectos que
encarecen su aplicación industrial masiva.
Por otra parte, el acero ASTM A36 representa
un enfoque de versatilidad y adaptabilidad
estructural, más orientado a la funcionalidad
práctica y a la capacidad de advertir el fallo
antes de la fractura (Da silva y Geno, 2018). Su
comportamiento dúctil no solo incrementa la
seguridad operativa, sino que también facilita
reparaciones, modificaciones y un ciclo de vida
más predecible. Esta respuesta más flexible del
material lo hace particularmente útil en
contextos donde la economía, la disponibilidad
y la facilidad de sustitución son tan importantes
como la resistencia mecánica. Además de las
propiedades intrínsecas, de acuerdo con
Morejón et al. (2025) los resultados denotan que
la eficiencia del material debe evaluarse en
términos de desempeño global, considerando su
comportamiento frente a la fatiga, la corrosión,
la temperatura y los costos de mantenimiento.
En este sentido, el Inconel 718 destaca por su
resistencia química y térmica sostenida en el
tiempo, lo que reduce la necesidad de
reemplazos frecuentes.
En tanto que el ASTM A36, aun con menores
propiedades mecánicas, ofrece ventajas
logísticas y operativas que lo hacen sostenible
en proyectos de gran escala o infraestructura
civil (Da silva y Geno, 2018). La elección del
material, por tanto, debe entenderse como una
decisión estratégica que equilibra rendimiento
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técnico y viabilidad económica. En efecto, la
comparación pone en evidencia que no existe un
material universalmente superior, sino una
adecuación específica entre las propiedades del
material y las condiciones del entorno de
trabajo. El análisis cualitativo reafirma que las
decisiones de ingeniería más acertadas son
aquellas que consideran el comportamiento del
material dentro de su contexto operativo,
valorando tanto su respuesta mecánica como su
impacto en la eficiencia, la seguridad y la
sostenibilidad del sistema. De esta manera, la
investigación trasciende el plano experimental
para ofrecer una visión aplicada y contextual de
la ingeniería de materiales, en la que la
optimización depende del equilibrio entre
resistencia, ductilidad y durabilidad.
Comparación técnica funcional
La tabla 4 referida a la comparación técnica–
funcional permite comprender cómo las
propiedades intrínsecas de ambas aleaciones
condicionan su comportamiento en sistemas
electromecánicos, donde la resistencia, la
conductividad térmica y la estabilidad
dimensional son factores críticos. En el caso del
Inconel 718, su microestructura endurecida por
precipitación le confiere una elevada resistencia
al esfuerzo combinado y a la fluencia térmica,
lo que garantiza un desempeño estable en
entornos de alta exigencia energética, como
turbinas, motores o reactores (Medrano et al.,
2021). No obstante, su baja ductilidad y la
complejidad de sus procesos de soldadura y
mecanizado limitan su versatilidad en tareas de
mantenimiento o reparación in situ, requiriendo
equipamiento especializado y personal
altamente capacitado. De acuerdo a Hosseini y
Popovich (2019), desde la óptica
electromecánica, su uso se justifica cuando las
condiciones de operación implican altos
gradientes térmicos, esfuerzos dinámicos
continuos o vibraciones de alta frecuencia que
exigen estabilidad estructural sostenida.
Tabla 5. Comparación técnica – funcional
Criterio técnico–funcional
Inconel 718
ASTM A36
Comportamiento ante
temperatura
Excelente, mantiene propiedades mecánicas por encima de
700 °C.
Limitado, pierde resistencia a partir de 400 °C.
Ductilidad y tenacidad
Ductilidad baja y fractura localizada; alta tenacidad frente a
esfuerzos concentrados.
Alta ductilidad y tenacidad; deformación visible antes
de la falla.
Soldabilidad y conformado
Difícil de soldar y mecanizar; requiere condiciones
controladas.
Buena soldabilidad y fácil conformado; amplia
aplicabilidad industrial.
Resistencia a la corrosión
Muy alta; excelente desempeño en ambientes oxidantes y de
alta temperatura.
Moderada; susceptible a oxidación y corrosión en
ambientes agresivos.
Costo y disponibilidad
Elevado costo; disponibilidad restringida a sectores
especializados.
Bajo costo; amplia disponibilidad comercial y
logística.
Aplicaciones óptimas
Turbinas, reactores, sistemas aeroespaciales y componentes
de alta exigencia térmica.
Estructuras civiles, maquinaria, carrocerías y
elementos de soporte metálico.
Fuente: elaboración propia
El acero estructural ASTM A36 ofrece un
equilibrio notable entre resistencia mecánica,
tenacidad y facilidad de procesamiento, lo que
lo convierte en un material altamente funcional
para estructuras de soporte, bastidores, sistemas
de anclaje y componentes de transmisión en
maquinaria electromecánica. Su buena
conductividad térmica favorece la disipación
del calor generado por fricción o carga cíclica,
contribuyendo a la eficiencia térmica del
sistema. Además, su ductilidad y respuesta
dúctil ante cargas dinámicas lo hacen idóneo en
mecanismos donde se prioriza la absorción de
energía antes de la fractura, como ejes
secundarios o sistemas de sujeción. Desde un
enfoque integral, el ASTM A36 responde mejor
a criterios de mantenibilidad, costo operativo y
adaptabilidad industrial, consolidándose como
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un material de alto valor funcional en diseños
que privilegian la eficiencia y la confiabilidad
operativa.
Evaluación de desempeño electromecánico
de las aleaciones INCONEL 718 y ASTM
A36
A partir de los resultados, se consideró
pertinente evaluar el comportamiento funcional
y operativo de las aleaciones en condiciones
electromecánicas reales, incorporando criterios
de desempeño dinámico, térmico y de
mantenimiento. La Tabla 5 revela una lectura
más compleja del comportamiento funcional de
las aleaciones en entornos electromecánicos, al
integrar parámetros de carga dinámica,
estabilidad térmica y mantenibilidad en una
misma visión de desempeño. El Inconel 718
exhibe un comportamiento óptimo cuando las
exigencias operativas demandan mantener
rigidez estructural y precisión dimensional ante
esfuerzos cíclicos o temperaturas extremas. Su
capacidad para resistir la fluencia y preservar
propiedades mecánicas en condiciones de alta
energía térmica lo convierte en un material
clave para componentes de rotación,
transmisión o conversión energética, donde las
vibraciones resonantes o la dilatación térmica
pueden comprometer la sincronía del sistema.
No obstante, su baja maquinabilidad y su
dependencia de procesos especializados
implican un enfoque de diseño de alta precisión,
orientado a minimizar concentradores de
esfuerzo y a planificar mantenimientos
predictivos basados en monitoreo estructural y
control térmico continuo
Tabla 6. Evaluación de desempeño electromecánico de las aleaciones INCONEL 718 y ASTM A36
Criterio de desempeño
electromecánico
Inconel 718
ASTM A36
Evaluación comparativa
Resistencia mecánica en carga
dinámica
Excelente; soporta
vibraciones de alta
frecuencia sin pérdida de
rigidez.
Buena; adecuado para cargas
moderadas, pero sensible a fatiga
prolongada.
Inconel 718 presenta mayor
estabilidad estructural en
regímenes dinámicos.
Estabilidad térmica del sistema
Alta; mantiene
propiedades por encima
de 700 °C, minimiza
dilatación diferencial.
Limitada; reduce su módulo de
elasticidad por encima de 400 °C.
Inconel 718 adecuado para
aplicaciones termo-mecánicas
críticas.
Eficiencia energética y
disipación térmica
Moderada; su baja
conductividad limita la
disipación, requiere
gestión térmica adicional.
Alta; buena conductividad facilita
disipación de calor en sistemas
electromecánicos.
ASTM A36 favorece la
eficiencia térmica en
estructuras de soporte.
Mantenibilidad y facilidad de
sustitución
Baja; requiere
herramientas y procesos
especializados.
Alta; fácil reparación y reemplazo
con bajo costo operativo.
ASTM A36 presenta mayor
mantenibilidad en entornos
industriales.
Vida útil estimada en operación
Prolongada (≥20 años) en
condiciones controladas.
Media (10–15 años) dependiendo
del entorno y la carga.
Inconel 718 tiene superior
durabilidad pero con mayor
costo inicial.
Costo operativo global
Alto; inversión inicial
significativa y
mantenimiento
especializado.
Bajo; costo accesible y
mantenimiento estándar.
ASTM A36 más rentable en
sistemas de baja exigencia
térmica.
Fuente: elaboración propia
Por el contrario, el acero ASTM A36 aporta
ventajas estratégicas en escenarios de operación
prolongada y mantenimiento frecuente, gracias a
su alta disipación térmica, ductilidad y
flexibilidad operativa; así lo menciona Alvear,
(2025) visibil su desempeño estable ante cargas
moderadas y su facilidad de reparación lo
convierten en un material ideal para bastidores,
anclajes y soportes estructurales donde la
integridad global del sistema depende más de la
Página 316
continuidad funcional que de la resistencia
extrema. En términos de ingeniería de
confiabilidad, el A36 permite una mayor
disponibilidad operativa (MTBF alto con MTTR
reducido), lo que optimiza el costo del ciclo de
vida en instalaciones electromecánicas
industriales. De manera integral, la tabla
demuestra que la selección del material no debe
centrarse en un parámetro aislado, sino en la
sinergia entre desempeño térmico,
comportamiento dinámico, mantenibilidad y
eficiencia energética, asegurando que la
configuración final del sistema responda tanto a
la robustez estructural como a la sostenibilidad
operativa.
Conclusiones
El comportamiento esfuerzo–deformación
evidenció que el Inconel 718 posee una
resistencia mecánica significativamente superior
al acero ASTM A36, alcanzando valores que
cuadruplican su límite de carga antes de la
fractura. Esta diferencia responde a su
microestructura base níquel, reforzada por fases
de endurecimiento por precipitación, que le
confieren alta estabilidad térmica y resistencia a
la fluencia. No obstante, su baja ductilidad y
mayor sensibilidad a defectos superficiales
limitan su empleo a sistemas de precisión y
componentes críticos, donde el control
estructural y el entorno de operación son factores
determinantes para su desempeño. El acero
estructural ASTM A36, pese a su menor
resistencia última, demostró una ductilidad
superior y una respuesta más segura ante la falla,
atributos que lo consolidan como un material
confiable para estructuras sometidas a cargas
moderadas y condiciones ambientales
controladas. Su facilidad de conformado,
soldabilidad y bajo costo lo convierten en una
opción técnica y económicamente viable para la
ingeniería civil e industrial, especialmente en
contextos donde la capacidad de absorción de
energía y la advertencia previa al colapso
estructural son esenciales. La comparación entre
ambas aleaciones permite concluir que no existe
un material universalmente óptimo, sino que la
selección debe basarse en un enfoque integral de
desempeño, considerando resistencia, ductilidad,
tenacidad, costo y sostenibilidad. Mientras el
Inconel 718 representa la eficiencia mecánica
extrema, el ASTM A36 simboliza la flexibilidad
y adaptabilidad estructural. Integrar estos
criterios en el diseño y selección de materiales
fortalece la toma de decisiones en ingeniería,
promoviendo soluciones más seguras, duraderas
y equilibradas entre rendimiento técnico y
viabilidad económica.
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