Ensayo de corte (cizallamiento): qué es, cómo calcularlo, módulo de corte y normas

El ensayo de corte (cizallamiento) mide la fuerza necesaria para hacer que dos partes de un material se deslicen una sobre la otra en un plano. La resistencia al corte es τ = F / A en corte simple y τ = F / (2A) en corte doble, en MPa. En el régimen elástico, τ = G·γ, y el módulo de corte G se relaciona con el módulo de Young por G = E / [2(1 + ν)]: cerca de 80 GPa en el acero y 25 GPa en el aluminio.

El corte es el esfuerzo que corta: las tijeras en el papel, el tornillo de una unión, el remache de una estructura de avión, el punzón que perfora una lámina. En esta guía usted encontrará el concepto, la diferencia entre corte simple y doble, cómo se hace el ensayo, el módulo de corte y cómo medirlo, la resistencia al corte de los metales, los ensayos de pernos, adhesivos, compuestos, plásticos y madera, las fórmulas, ejercicios resueltos y los errores más comunes. El ensayo de suelos, que usa la misma palabra, está cerca del final del artículo y en ensayo de corte directo.

El esquema de abajo muestra un perno en los dos montajes más comunes: en corte simple, la fuerza atraviesa un único plano del perno; en corte doble, el perno pasa por una horquilla y la misma fuerza se divide entre dos planos, por eso el esfuerzo cae a la mitad.

Qué es el corte (cizallamiento)

El esfuerzo cortante (τ) es la parte de la fuerza interna que actúa paralela al plano de corte, dividida entre el área de ese plano. Es distinto del esfuerzo normal (σ), que actúa perpendicular al plano, como en la tracción y la compresión. La deformación correspondiente es la deformación angular (γ): cuánto se cierra el ángulo recto entre dos aristas del material, en radianes. Piense en una baraja empujada de lado: las cartas se deslizan unas sobre otras y el bloque se inclina.

El ensayo de corte usa un dispositivo instalado en una máquina universal de ensayos para forzar ese deslizamiento en un plano definido. El resultado principal es la fuerza máxima y, a partir de ella, la resistencia al corte. Si también se mide la deformación angular, se obtiene la rigidez del material al corte, el módulo G, que tiene una sección propia más adelante. Es uno de los ensayos mecánicos básicos, junto al ensayo de tracción y al ensayo de compresión, y complementa a ambos: tracción y compresión caracterizan el material bajo esfuerzo normal, y el corte, bajo el esfuerzo que hace que las partes se deslicen.

En la práctica, el ensayo sirve para:

• Dimensionar uniones. Pernos, tornillos, remaches, soldaduras y uniones adheridas trabajan a corte, y la resistencia medida es la base para calcular cuántos sujetadores y de qué diámetro necesita la unión.
• Aceptar lotes y controlar procesos. Remaches, alambres y sujetadores tienen una resistencia al corte especificada; el ensayo confirma si el lote cumple.
• Comparar materiales y adhesivos. El mismo ensayo, hecho de la misma forma, muestra qué adhesivo, aleación o laminado resiste más.
• Investigar fallas. En compuestos, muestra la separación entre capas (delaminación); en uniones adheridas, si la ruptura fue en el adhesivo o en la interfaz.

Corte simple y doble

La cuenta básica del ensayo es la fuerza dividida entre el área del plano que se cortó: τ = F / A, en MPa (N/mm²). En un perno o en una barra redonda, ese plano es la sección transversal, A = π·d² / 4. Lo que cambia de un ensayo a otro es cuántos planos de corte resisten la misma fuerza.

En el corte simple hay un plano de corte: un remache en una unión de dos láminas traslapadas, una unión adherida, el corte de una lámina. En el corte doble hay dos: un perno que atraviesa una horquilla y una barra central. La misma fuerza se divide entre los dos planos, así que el esfuerzo es la mitad: τ = F / (2A). Confundir los dos casos es el error más común del ensayo, y duplica o divide entre dos el resultado. El corte doble es el preferido para sujetadores porque la simetría reduce la flexión del perno; es el método de las normas ASTM B769 (aleaciones de aluminio), ASTM B565 (remaches) y NASM 1312-13 (sujetadores aeronáuticos).

Para dimensionar, la misma cuenta se hace al revés: la fuerza que soporta un perno es F = τ·n·π·d² / 4, donde n es el número de planos de corte.

Cómo se hace el ensayo de corte

La máquina universal aplica fuerza de tracción o de compresión. Lo que transforma ese movimiento en corte es el dispositivo: dos partes rígidas, montadas una contra la otra, que obligan a la probeta a deslizarse en un plano definido, sin doblarse. Por eso el dispositivo se fabrica con holguras pequeñas y aristas de corte controladas; si la probeta se flexiona, la fuerza medida deja de ser solo de corte. Los arreglos más usados son tres:

• Cuchilla fija y cuchilla móvil: la probeta cilíndrica atraviesa las cuchillas y la cuchilla móvil se desliza al ras de la fija, cortándola en uno o dos planos.
• Punzón: un punzón cilíndrico atraviesa una placa o lámina apoyada en una matriz y recorta un disco. El área cortada es la lateral de ese disco, el perímetro del punzón por el espesor.
• Horquilla para eje o perno: el perno pasa por la horquilla y por la pieza central y se corta en los dos planos entre ellas, en corte doble.

Las imágenes de abajo muestran esos tres dispositivos, en el mismo orden de la lista: las cuchillas cortando la probeta cilíndrica, el punzón recortando el disco y la horquilla con la región de corte del eje.

Qué se registra durante el ensayo

El travesaño desplaza el dispositivo a velocidad constante, y el sistema registra la fuerza y el desplazamiento en cada instante:

• Fuerza: medida por la celda de carga, que convierte la fuerza en una señal eléctrica que lee el software.
• Desplazamiento: leído por el travesaño o, cuando hay que medir la deformación del material, por un sensor fijado en la propia probeta.
• Curva fuerza vs. desplazamiento: sube hasta la fuerza máxima, que da la resistencia al corte; la ruptura aparece como una caída brusca de la fuerza.

Para la resistencia, basta la fuerza máxima y el área. Para la rigidez, se necesita la deformación angular medida en la probeta, como muestra la sección sobre el módulo G.

Probeta de ensayo y condiciones de ensayo

No existe una probeta única de corte: la forma depende del material y de la norma. Los metales se ensayan en barras, pernos, remaches y alambres cilíndricos o en tiras de lámina; los adhesivos, en uniones de dos láminas adheridas por traslape; los compuestos, en vigas cortas o en barras con muesca en V; los plásticos, en placas para el punzón. Cada formato se detalla en la sección por material.

Algunas exigencias valen para todos. El área entra directo en el cálculo, así que las dimensiones se miden en la propia probeta antes del ensayo. Las caras que quedan en la región de corte deben ser regulares, sin rebaba ni muesca fuera de lo previsto, que concentrarían esfuerzo y harían que la probeta se rompiera antes. La temperatura, la humedad y la velocidad de carga siguen la norma y se anotan en el informe, porque cambian el resultado, sobre todo en adhesivos y polímeros.

Módulo de corte (G)

El módulo de corte, también llamado módulo de cizallamiento, módulo de elasticidad transversal o módulo de rigidez, es la razón τ / γ en el régimen elástico. Mide la rigidez del material a la distorsión, así como el módulo de elasticidad E mide la rigidez a la tracción. En materiales isótropos ambos se relacionan por el coeficiente de Poisson:

G = E / [2(1 + ν)]

Como ν está entre 0 y 0.5, G queda entre E/3 y E/2. Para la mayoría de los metales, con ν cercano a 0.3, G ≈ 0.4·E.

La gráfica de abajo compara, en ocho metales, el G medido con el G calculado por la fórmula a partir de E y ν. En los metales comunes las dos barras quedan cercanas, lo que confirma la fórmula como una buena estimación cuando no hay ensayo.

La tabla presenta los valores medidos de E, G y ν usados en la gráfica:

Metal	E (GPa)	G (GPa)	ν
Magnesio	45	17	0.29
Aluminio	69	25	0.33
Latón	97	37	0.34
Titanio	107	45	0.34
Cobre	110	46	0.34
Níquel	207	76	0.31
Acero	207	83	0.30
Tungsteno	407	160	0.28

Fuente: Callister y Rethwisch, Ciencia e ingeniería de materiales, Tabla 6.1. Calculado por la fórmula, el G coincide con el medido dentro de cerca de 5 % en casi todos los metales; en el cobre y el titanio la diferencia llega a 12 %, porque E, G y ν provienen de mediciones independientes y los metales reales no son perfectamente isótropos. Otras fuentes dan valores un poco distintos (acero de 76 a 83 GPa, según la aleación). Para diseño, vale el valor medido. En compuestos y madera, que son anisótropos, la fórmula no aplica: G depende del plano.

Cómo medir el módulo de corte

• Por torsión (ASTM E143): la torsión genera corte puro en la superficie de un eje, y G = T·L / (J·θ). Vea ensayo de torsión.
• En compuestos, mediante los ensayos de muesca en V (ASTM D5379 y D7078) con extensómetros a ±45°, o mediante la tracción de un laminado ±45° (ASTM D3518).
• Por excitación por impulso, una técnica dinámica no destructiva.

El desplazamiento del travesaño no sirve para calcular G: incluye las holguras y la deformación del dispositivo. Hay que medir γ en la propia probeta.

Resistencia al corte de los metales

La resistencia al corte es el mayor esfuerzo cortante que el material soporta antes de romperse, τ_u = F_máx / A. No existe un valor único "del acero": depende de la aleación y del tratamiento. A falta de ensayo, se usan estimaciones:

Magnitud	Estimación	Validez
Resistencia al corte (ruptura)	τu ≈ 0.6 × Rm	regla práctica; en 197 aleaciones de aluminio, error medio de 5.5 % (Tatara, 2022)
Fluencia en corte (von Mises)	τy = σy / √3 ≈ 0.577·σy	metales dúctiles isótropos
Fluencia en corte (Tresca)	τy = 0.5·σy	criterio más conservador

Ejemplo: un acero con esfuerzo de fluencia de 250 MPa y resistencia a la tracción de 400 MPa tiene una fluencia en corte de cerca de 144 MPa (von Mises) o 125 MPa (Tresca) y una resistencia al corte estimada en 240 MPa. Son estimaciones: la regla de 0.6 no es norma y puede fallar en aceros inoxidables austeníticos. La resistencia a la tracción de partida se obtiene del ensayo de tracción.

Tipos de ensayo de corte (cizallamiento) por material

El principio siempre es el mismo, pero cada material requiere su propio dispositivo y su propia probeta, porque falla de manera distinta:

• Metales. Las barras, piezas forjadas, remaches, alambres, tornillos y pernos se ensayan en corte doble, con el dispositivo de horquilla o de cuchillas; la lámina delgada se ensaya en corte simple, con una probeta específica. En las mallas de acero electrosoldadas para concreto se ensaya el nudo soldado, que transmite la fuerza de un alambre al otro.
• Adhesivos. Lo que se mide es la junta pegada, no el adhesivo solo: la capa de adhesivo entre dos láminas trabaja a cortante. Es el ensayo de lap shear, que se detalla más abajo.
• Compuestos. La resistencia depende de la dirección. Entre las capas, el punto débil es la matriz que las une, y el ensayo busca la delaminación; en el plano del laminado, la resistencia y el módulo G dependen de la orientación de las fibras. Cada caso tiene su ensayo, y los paneles sándwich tienen además un ensayo para el núcleo.
• Plásticos. Las placas se ensayan por punción, con el dispositivo descrito en "Cómo se realiza el ensayo de corte".
• Madera. Como en los compuestos, la resistencia depende de la dirección de las fibras: el ensayo corta paralelo a ellas y, en la madera laminada encolada, también en la línea de adhesivo.

La tabla resume el ensayo y la norma de cada caso:

Material	Ensayo	Norma
Aleaciones de aluminio (barras, forjados, fundidos)	corte doble cilíndrico	ASTM B769-25
Remaches y alambre de aluminio	corte doble	ASTM B565-20
Lámina delgada de aluminio	corte simple en lámina	ASTM B831-25
Tornillos y pernos	corte doble	NASM 1312-13
Adhesivo entre metales	junta traslapada (lap shear)	ASTM D1002, ISO 4587
Adhesivo en plástico y compuesto	lap shear	ASTM D3163, ASTM D5868
Compuesto, entre capas	viga corta en flexión de 3 puntos (short beam)	ASTM D2344-22
Compuesto, en el plano	entalla en V (Iosipescu y V-notched rail)	ASTM D5379-19(2026), D7078-20(2025)
Compuesto, en el plano	tracción de laminado ±45°	ASTM D3518-18(2025)
Núcleo de panel sándwich	corte del núcleo	ASTM C273-20
Plásticos	punción	ASTM D732
Madera y madera laminada encolada	corte paralelo a las fibras y en la línea de adhesivo	ASTM D143-25, ABNT NBR 7190-3 y 7190-6 (normas brasileñas de madera)
Mallas de acero electrosoldadas	corte del nudo	ABNT NBR 5916:2026 (norma brasileña)

Adhesivos: el ensayo de lap shear

Dos láminas pegadas por traslape se someten a tracción hasta romper, y la resistencia es la fuerza máxima dividida entre el área pegada, τ = F / (b·L), donde b es el ancho y L la longitud del traslape. En la ASTM D1002, las láminas tienen 25.4 mm de ancho y el traslape 12.7 mm (área de 322.6 mm²). El resultado se llama resistencia aparente: la excentricidad de la junta genera también una componente de pelado (desprendimiento), y el esfuerzo se concentra en los bordes del traslape. Por eso el lap shear sirve para comparar adhesivos y controlar procesos, y la propia ISO 4587 advierte que no proporciona datos de diseño. El modo de falla también va en el reporte: cohesiva (en el adhesivo) o adhesiva (en la interfaz).

En la foto, dos probetas de aluminio: una entera, antes del ensayo, y otra rota. En la rota hay adhesivo en las dos caras del traslape, señal de que la ruptura atravesó el adhesivo: una falla cohesiva.

Compuestos: short beam y entalla en V

El ensayo de viga corta (ASTM D2344) es una flexión de tres puntos con un claro de solo 4 veces el espesor, para que la viga falle por cortante entre las capas y no por flexión: F_sbs = 0.75·P_máx / (b·h). Si las fibras de la cara se rompen, el resultado no vale como resistencia entre capas. Para el corte en el plano y el módulo G se usan las probetas con entalla en V (D5379 y D7078) instrumentadas con extensómetros a ±45°. La norma de corte por rieles ASTM D4255 se retiró en 2025.

Cómo calcular: fórmulas del ensayo de corte

Todos los cálculos del ensayo dividen una fuerza entre el área que la resiste; lo que cambia es qué área entra en cada caso. La tabla reúne las fórmulas vistas a lo largo del artículo, y los ejercicios siguientes aplican cada una de ellas.

Magnitud	Fórmula	Unidad y observación
Esfuerzo cortante (corte simple)	τ = F / A	MPa; A es el área del plano cortado
Corte doble (perno en horquilla, remache)	τ = F / (2A)	dos planos resisten la misma fuerza
Área de un perno	A = π·d² / 4	mm²
Deformación angular	γ ≈ δ / h	rad; δ es el desplazamiento lateral y h la altura
Ley de Hooke en cortante	τ = G·γ	G en GPa
Relación entre las constantes elásticas	G = E / [2(1 + ν)]	solo para material isotrópico
Torsión de eje macizo	τ = T·r / J, con J = π·d⁴ / 32	T es el par de torsión y r el radio
Módulo por torsión	G = T·L / (J·θ)	θ es el ángulo de torsión, en rad
Junta pegada (lap shear)	τ = F / (b·L)	b es el ancho y L el traslape
Punción (plásticos, láminas)	τ = F / (π·D·t)	D es el diámetro del punzón y t el espesor

Ejercicios resueltos de corte

1. Perno en corte doble. Un perno de acero de 10 mm une una horquilla a una barra y se rompió con 20 kN. El área es π × 10² / 4 = 78.54 mm². Con dos planos: τ = 20,000 / (2 × 78.54) = 127.3 MPa. Calculado como corte simple, daría 254.6 MPa, el doble.

2. Lap shear (ASTM D1002). Junta de aluminio pegada con epóxico, 25.4 × 12.7 mm, fuerza máxima de 6.5 kN con falla en el adhesivo: τ = 6,500 / 322.6 = 20.1 MPa.

3. G a partir de E y ν. Acero (E = 207 GPa, ν = 0.30): 207 / 2.60 = 79.6 GPa. Aluminio (69 GPa; 0.33): 25.9 GPa. Cobre (110 GPa; 0.34): 41.0 GPa, contra 46 GPa medidos.

4. G por torsión. Barra maciza de acero de 10 mm de diámetro y 100 mm de longitud útil. Bajo un par de 20 N·m, giró 1.46° en el tramo elástico. J = π × 10⁴ / 32 = 981.7 mm⁴; τ_máx = 20,000 × 5 / 981.7 = 101.9 MPa; θ = 0.02548 rad; γ = 5 × 0.02548 / 100 = 0.001274; G = 101.9 / 0.001274 ≈ 80 GPa.

5. Short beam de compuesto (ASTM D2344). Laminado de carbono y epóxico de 6.0 mm de ancho y 3.0 mm de espesor, claro de 12 mm, fuerza máxima de 1.20 kN con falla entre capas: F_sbs = 0.75 × 1,200 / (6.0 × 3.0) = 50.0 MPa.

6. Punción de plástico (ASTM D732). Placa de 3.0 mm, punzón de 25.4 mm, fuerza de 12 kN. Área cortada: π × 25.4 × 3.0 = 239.4 mm²; τ = 12,000 / 239.4 = 50.1 MPa. La misma lógica da la fuerza de una punzonadora industrial: resistencia al corte × perímetro × espesor.

Errores comunes en el ensayo de corte

1. Confundir corte simple con doble. El resultado se duplica o se reduce a la mitad.
2. Calcular G con el desplazamiento del travesaño. Las holguras y la deformación del dispositivo contaminan el valor; mida γ en la probeta.
3. Flexión en el perno. La holgura entre perno y barreno, o planos de corte muy separados, generan momento flector, y la ruptura deja de ser solo por cortante. Por eso los dispositivos tienen tolerancias estrechas: la ASTM B769 limita el radio de las aristas de corte a 0.013 mm.
4. Desalineación en el ensayo de entalla en V: la línea de carga debe pasar por la raíz de la entalla.
5. Tratar el lap shear como cortante puro. El resultado es aparente y comparativo.
6. Tratar la punción como propiedad pura del material. El valor depende del espesor.
7. Aceptar un short beam con falla por flexión. El resultado no es válido.
8. Tratar "0.6 × R_m" como norma. Es una regla práctica.
9. Usar G = E / [2(1 + ν)] en compuestos o madera. La fórmula solo vale para material isotrópico.

Corte en suelos: el ensayo de corte directo

En geotecnia, "ensayo de corte" casi siempre significa corte directo (ASTM D3080): una muestra de suelo confinada en una caja bipartida se corta bajo un esfuerzo normal. Aquí la resistencia no es un valor único del material, como en un metal: crece con el esfuerzo normal, según el criterio de Mohr-Coulomb, τ = c + σ·tan φ, donde c es la cohesión y φ el ángulo de fricción. Es otra familia de ensayos, explicada en ensayo de corte directo, que se realiza en el equipo de corte directo de Biopdi. El ensayo CBR (prueba CBR), que aparece en las mismas búsquedas, mide la capacidad de soporte de suelos para pavimentos: vea ensayo CBR.

Cómo hacer el ensayo de corte en la máquina universal

Como el corte depende solo del dispositivo, la misma máquina universal que hace tracción y compresión también hace este ensayo: basta con cambiar el dispositivo e indicar el área al software, que calcula τ = F / A o F / 2A. La línea de máquinas universales de Biopdi hace tracción, compresión, flexión, corte, doblado, embutición, arrancamiento y adherencia, con dispositivos de corte para sujetadores y pernos, para núcleo de sándwich (ASTM C273), para madera (NBR 7190-6, norma brasileña) y para mallas electrosoldadas (NBR 5916, norma brasileña). El panel de abajo muestra la máquina, la función de cada parte en el ensayo de corte y los dispositivos utilizados.

Aplicación	Rango de fuerza	Modelo Biopdi
Lap shear de adhesivos, plásticos	2 a 10 kN	MBIOI-10-M2
Pernos, sujetadores, láminas, compuestos	5 a 50 kN	MBIOII-50-M2
Sujetadores de gran diámetro	100 a 200 kN	MBIOII-200-M2

Para medir G por torsión, vea también la máquina de ensayo de torsión.