¿Qué es el ensayo de compresión?

El ensayo de compresión es uno de los tipos más fundamentales de ensayo mecánico, junto con los ensayos de tracción y flexión. Los ensayos de compresión se usan para determinar el comportamiento de un material sometido a cargas aplastantes aplicadas y, generalmente, se desarrollan al aplicar presión compresiva a un espécimen de ensayo (frecuentemente con forma de cubo o cilindro) usando platinas o accesorios especializados en una máquina universal de ensayo. Durante el ensayo, se calculan varias propiedades del material y se esbozan como un diagrama de deformación por esfuerzo que se usa para determinar cualidades como límite elástico, límite proporcional, punto de deformación, resistencia a la deformación y, en algunos materiales, resistencia a la compresión.


¿Por qué se realiza un ensayo de compresión?

Los ensayos de compresión permiten a los fabricantes evaluar la integridad y la seguridad de los materiales, componentes y productos durante diversas fases del proceso de fabricación. Las aplicaciones potenciales pueden variar desde ensayo de resistencia de un parabrisas de un auto hasta ensayos de resistencia de vigas de hormigón usadas en construcción. Los materiales que muestran una alta resistencia a la tracción suelen exhibir (pero no siempre) baja resistencia a la compresión. Del mismo modo, los materiales con alta resistencia a la compresión suelen exhibir baja resistencia a la tracción. Por lo tanto, los ensayos de compresión se usan habitualmente en materiales quebradizos como hormigón, metales, plásticos, cerámicos, compuestos y materiales corrugados como el cartón. Estos materiales se usan habitualmente en una capacidad de soporte de carga donde su integridad bajo fuerzas de compresión es esencial.

curva de esfuerzo/deformación del ensayo de compresión

 

A diferencia de los ensayos de tracción, que generalmente se realizan para determinar las propiedades de tracción de un material específico, los ensayos de compresión se realizan sobre productos terminados. Artículos comunes como pelotas de tenis, pelotas de golf, botellas de agua, estuches protectores, tuberías de plástico y muebles son ejemplos de productos que necesitan evaluarse para conocer su resistencia a la compresión. Por ejemplo, es posible que un ingeniero quiera conservar plástico al crear botellas de agua con paredes más delgadas, pero las botellas deben seguir siendo lo suficientemente fuertes para embalarse en palés y apilarse unas sobre las otras durante el transporte. Los ensayos de compresión pueden ayudar al ingeniero a ajustar el equilibrio entre la resistencia del producto y la conservación del material.

Resistencia a la compresión final

La resistencia a la compresión final de un material es el valor de esfuerzo compresivo alcanzado cuando el material falla completamente. Cuando los materiales quebradizos alcanzan su resistencia a la compresión final, se aplastan y la carga cae drásticamente. Los materiales con mayor ductilidad (más plásticos) no se rompen, en cambio, se siguen deformando hasta que la carga ya no se aplica al espécimen, sino entre las dos platinas de compresión. En estos casos, la resistencia a la compresión puede informarse como deformaciones específicas como 1 %, 5 % o 10 % de la altura original del espécimen del ensayo.

Normas de ensayo específicas de la industria

Existen muchas normas ASTM e ISO relacionadas con los ensayos de compresión en una variedad de materiales. Por ejemplo, las industrias de muebles, automóviles y colchones siguen la norma ASTM D3574, que mide la deflexión de la fuerza de hendidura de la espuma de poliuretano. Este ensayo mide la suavidad inicial de la espuma al medir la fuerza cuando la espuma se comprime al 25 % de su grosor original. Luego, el ensayo mide cuánto soporte brinda al medir la fuerza cuando se comprime al 65 % de su grosor original. Los ingenieros de asientos de automóviles especifican el valor de deflexión de la fuerza de hendidura de la espuma que desean en el producto final y el sitio de fabricación realizará los ensayos varias veces por turno para garantizar que cada asiento que se fabrica tiene las mismas características de suavidad y soporte.

Equipo de ensayo

Los ensayos de compresión se ejecutan en máquinas universales de ensayo. Estas máquinas están disponibles en distintos tamaños y capacidades de fuerza, que van desde los 0,02 N a los 2000 kN. La mayoría de los ensayos en los que se requiere poca fuerza, se realizan en máquinas de sobremesa, como la serie 6800 de Instron. Los ensayos que demandan la aplicación de más fuerza requieren máquinas industriales con bastidor sujeto al piso, como las de la serie industrial de Instron.

Una máquina universal de ensayo debe estar equipada con un software de medición y platinas y accesorios específicos según la aplicación, como, por ejemplo, extensómetros. El tipo de material que se quiere ensayar determina la clase de accesorios que se necesitan, y una misma máquina puede adaptarse para ensayar todo tipo de materiales dentro de su gama de fuerza, cambiándole simplemente los accesorios.  

Normas comunes de ensayos de compresión

ASTM D3574-17: métodos estándar de ensayo para materiales celulares flexibles

ASTM D695-15: propiedades compresivas de plásticos rígidos

AITM 0010: método de ensayo de Airbus para la determinación de la resistencia a la compresión después del impacto

ASTM C109: ensayos de compresión en cubos de hormigón de 2 in

ASTM D2844: ensayo de exudación de humedad en suelos compactados

ASTM D3846: resistencia cortante en plano de plásticos reforzados

ASTM D575-91: (2012) método A, propiedades de la goma en compresión

ASTM F1306: resistencia a la penetración a tasa baja de láminas y laminados flexibles de barrera

ASTM F2267: evaluación de dispositivos de fusión corporal vertebral bajo compresión axial

EN12430: punto de compresión de aislamiento térmico

ISO 7886-1: ensayo de jeringas hipodérmicas esterilizadas

ISO 844: propiedades de compresión de plásticos celulares rígidos