Ensayo de perforación (punción): normas, métodos y cálculo

El ensayo de perforación (punción) mide la fuerza (N), el desplazamiento (mm) y la energía (J) necesarios para que una sonda normalizada atraviese un material sujeto en un anillo. El resultado es un índice: solo se compara con muestras ensayadas con la misma norma, la misma sonda y la misma velocidad. El ensayo se aplica a películas y empaques, geomembranas y geotextiles, guantes y ropa de protección, y llantas.

La norma cambia con el material: en película, la ASTM F1306-21(2025) y la ASTM D5748-26; en geomembrana, la ASTM D4833/D4833M-07(2026); en geotextil, la punción CBR de la ASTM D6241-22a y de la ISO 12236:2026; en guantes, la EN 388 y la ANSI/ISEA 105-2024; en llantas de vehículos pesados en Estados Unidos, el ensayo de émbolo del 49 CFR 571.119. En esta guía encontrará qué mide el ensayo y en qué unidades, cómo funciona, la diferencia entre perforación estática y dinámica, la tabla de normas con la edición verificada el 13/10/2026, el ensayo en cada material, las fórmulas, cinco ejemplos resueltos, los errores más comunes y el equipo.

Tres palabras parecidas apuntan a otros ensayos. En español, "perforación" también nombra el sondeo de suelos (SPT), que es un ensayo de campo de la geotecnia, tratado en la línea de equipos para mecánica de suelos; la punción de lámina metálica para medir la conformabilidad es el ensayo de embutición (Erichsen). En inglés, "puncture test" también es el nombre popular de la punción lumbar, un examen médico. Este artículo trata solo de la perforación de materiales.

Qué es la resistencia a la perforación

La resistencia a la perforación (en inglés, puncture resistance o puncture strength) es la capacidad de un material de impedir que un objeto puntiagudo o de punta redondeada lo atraviese, y su valor es siempre el resultado de un método de ensayo definido. Wikipedia resume bien esta idea: la resistencia a la perforación es relativa y está definida por un método de ensayo, un reglamento o una especificación. No existe "la" resistencia a la perforación de una película; existe la fuerza máxima de esa película en la ASTM F1306, que es otra cosa que su fuerza máxima en la ASTM D5748.

Lo que diferencia la perforación de la tracción es el estado de esfuerzos. En la tracción, la fuerza estira la probeta en una sola dirección. En la perforación, la sonda empuja el centro de una membrana sujeta por el borde, y el material se estira en todas las direcciones al mismo tiempo, en un estado biaxial concentrado bajo la punta. La ASTM D5748 explica que por eso existe el ensayo: ese estado biaxial es el que la película de empaque encuentra en servicio cuando una esquina de caja o una punta de producto la empuja. La misma norma describe la resistencia a la perforación como una medida de la capacidad de la película de absorber energía al resistir la protrusión.

Las normas de geosintéticos dejan explícito el carácter de índice. La ASTM D4833 y la ASTM D6241 se presentan como ensayos índice, adecuados para comparar productos y aceptar lotes comerciales, y no para proporcionar un valor de diseño. La ASTM D5748 agrega que el método no reproduce todas las situaciones de campo, porque la velocidad, la masa y la forma del objeto que perfora varían mucho, pero permite una comparación confiable entre muestras. En la práctica, "resistente a la perforación" no quiere decir "a prueba de perforación": quiere decir que el material superó un valor mínimo en un ensayo definido.

Unidades: N, mm y J

El ensayo de perforación entrega tres magnitudes, y cada norma elige cuáles reportar. La fuerza máxima es el pico de la curva, en newtons. La penetración (o desplazamiento en la rotura) es lo que la sonda avanzó desde el contacto hasta la perforación, en milímetros. La energía es el área bajo la curva fuerza × desplazamiento hasta la rotura, en joules. En EPP (equipo de protección personal), la fuerza se convierte en un nivel de desempeño en una escala. Las conversiones siguientes son de Biopdi, con 1 lbf = 4.448 N y 1 in = 25.4 mm:

Magnitud	Símbolo	Unidad	Conversión
Fuerza máxima	Fmáx	N (kN en la punción CBR)	1 lbf = 4.448 N
Fuerza en la rotura	Fr	N	igual a la anterior
Penetración en la rotura	P	mm	1 in = 25.4 mm
Energía de perforación	W	J (1 J = 1,000 N·mm)	1 in·lbf = 0.1130 J
Orificio en la caída de cono	Ø	mm (menor es mejor)	no aplica
Nivel en guantes	nivel	EN 388: 1 a 4; ANSI/ISEA 105: 0 a 5	rangos de fuerza en N

Factores que cambian el resultado

El resultado del ensayo de perforación depende tanto del material como de las condiciones del ensayo. La ASTM F1306 enumera los factores que alteran la respuesta de una película a la penetración: espesor, módulo de elasticidad, velocidad de penetración, temperatura, y forma y tipo de la sonda. Por eso recomienda seguir las condiciones del método al comparar materiales. Del lado del material, los factores son:

• Espesor y gramaje: más material bajo la punta exige más fuerza, pero la relación no es proporcional, y por eso la fuerza no se divide entre el espesor como si fuera un esfuerzo.
• Ductilidad y tenacidad: una película que se estira mucho antes de romperse absorbe más energía, aun con una fuerza máxima menor; un material rígido y frágil puede tener un pico alto y una energía baja. Es la tenacidad vista bajo carga biaxial.
• Construcción del tejido: en tejidos, la densidad de la trama, el tipo de hilo y el recubrimiento cambian la resistencia, porque los hilos pueden separarse y dejar pasar la punta entre ellos en lugar de romperse (Wikipedia, sobre tejidos de protección). Por eso las fibras de alta resistencia ayudan poco si la trama es abierta, y los laminados y recubrimientos ayudan mucho.
• Capas: en laminados y guantes de varias capas, cada capa se rompe en un momento distinto, y la cara orientada hacia la sonda cambia el resultado.
• Temperatura y velocidad: los polímeros se vuelven más rígidos y menos dúctiles en frío y a velocidad alta; un ensayo a 25 mm/min y otro a 500 mm/min no miden la misma respuesta.

En EPP hay una salvedad práctica: más protección a la perforación suele venir con más espesor y menos destreza, y 212 Performance, fabricante de guantes, recuerda que el nivel más alto no siempre es el mejor para la tarea. La elección se hace según el riesgo real, evaluado por el responsable de seguridad.

Cómo funciona el ensayo de perforación

En el ensayo de perforación cuasiestático, la probeta se sujeta entre dos anillos, una sonda fijada a la celda de carga avanza contra su centro a velocidad constante, y la máquina registra la fuerza y el desplazamiento hasta la perforación. El anillo deja un área libre circular de diámetro D; la sonda tiene un diámetro d y una punta definida por la norma (hemisférica, redondeada, biselada, plana o de aguja). La máquina es una máquina de ensayo de velocidad constante de extensión: ADMET, fabricante de equipos, describe el montaje con la sonda en el travesaño y el control en lazo cerrado. El esquema siguiente muestra el montaje en corte, con la película ya deformada por la sonda en la abertura del anillo.

La relación entre D y d importa. Con un anillo muy pequeño en relación con la sonda, el material no tiene espacio para estirarse y el ensayo se convierte en un corte en el borde del anillo; con un anillo grande, el ensayo mide más la membrana que la punta. La F1306, por ejemplo, admite otra sonda siempre que la razón entre el diámetro del anillo y el de la sonda sea de al menos 10:1 (texto de la norma reproducido por proveedores de dispositivos). El procedimiento general, que cada norma detalla:

1. Acondicionar las probetas a la temperatura y la humedad de la norma. En película, 23 °C y 50 % de humedad relativa son las condiciones usuales de un laboratorio de plásticos.
2. Cortar las probetas más grandes que el anillo, sin dobleces ni marcas en la región central, y anotar la cara que quedará orientada hacia la sonda.
3. Sujetar la probeta entre los anillos, plana y sin tensión previa, apretando lo suficiente para que no se deslice durante el ensayo.
4. Centrar la sonda sobre el anillo y acercarla hasta casi tocar la probeta; poner en cero la fuerza y el desplazamiento.
5. Ajustar la velocidad de la norma e iniciar el avance, registrando la curva fuerza × desplazamiento.
6. Detener en la perforación, identificada por la caída brusca de la fuerza, y retirar la probeta.
7. Descartar el ensayo en que hubo deslizamiento mayor al admitido por la norma o rotura en el borde del anillo, y ensayar otra probeta.
8. Repetir con el número de probetas de la norma y reportar los valores individuales, el promedio y la dispersión, con la norma, la sonda, la velocidad y la cara ensayada.

La curva fuerza × desplazamiento

La curva fuerza × desplazamiento de un ensayo de perforación empieza suave, sube a medida que el material se estira bajo la sonda, alcanza el pico y cae de forma brusca cuando la punta atraviesa. Al principio, la membrana solo se flexiona y la fuerza crece poco por cada milímetro; después el material empieza a estirarse de forma biaxial, la fuerza crece más rápido, y la rotura ocurre en el pico o poco después de él. En laminados, la curva puede tener más de una caída, una por cada capa que se rompe. La gráfica siguiente muestra la curva del Ejemplo 1 de este artículo: la fuerza sube hasta 18 N en 12 mm y cae en la perforación. El área sombreada bajo la curva es la energía W; el triángulo punteado es la aproximación F·P/2, que sobrestima la energía cuando la curva empieza por debajo de la recta.

Dos detalles de la curva ayudan a diagnosticar el ensayo. Una fuerza que crece y de repente deja de crecer, sin caída brusca, mientras el desplazamiento continúa, suele ser deslizamiento en el anillo, y no rotura. Una caída de fuerza a mitad de la subida, seguida de una nueva subida, indica la rotura de una capa o de un grupo de fibras, no el fin del ensayo.

Resultados: fuerza máxima, fuerza en la rotura, penetración y energía

Las normas de perforación reportan fuerza máxima, fuerza en la rotura, penetración y energía, pero cada una elige su conjunto. La ASTM D5748 determina las cuatro: fuerza máxima, fuerza en la rotura, distancia de penetración y energía hasta la rotura. La ASTM F1306 determina fuerza, energía y penetración hasta la falla. La D4833 y la D6241 reportan la fuerza máxima de perforación como índice, y la punción CBR también registra el desplazamiento del émbolo. La EN 388 usa solo la fuerza máxima, convertida en nivel. La fuerza máxima y la fuerza en la rotura pueden ser diferentes: en una película muy dúctil, la fuerza puede caer un poco antes de que la punta atraviese, y la rotura ocurre por debajo del pico.

La penetración responde a la búsqueda "resistance to penetration measuring": es el desplazamiento de la sonda, medido por el travesaño de la máquina, desde el contacto hasta la rotura. El ensayo no usa extensómetro, porque no hay una longitud de medición sobre la probeta; la deformación local bajo la punta no se mide, y el resultado no es un esfuerzo ni un módulo.

Perforación estática × dinámica

La perforación estática empuja la sonda lentamente, a velocidad constante en una máquina universal, y mide fuerza y energía; la perforación dinámica deja caer un dardo, un cono o un percutor y mide energía de falla, curva de impacto o diámetro del orificio. Las dos familias responden a preguntas diferentes. La estática compara la resistencia de materiales en condiciones controladas, a velocidades de 25 a 500 mm/min. La dinámica reproduce un choque, como una piedra que cae sobre el geotextil en la obra o un objeto que golpea la película al caer, a velocidades medidas en metros por segundo. El esquema siguiente compara los dos montajes: a la izquierda, la sonda fijada al travesaño de la máquina universal; a la derecha, el cono de acero soltado desde 500 mm de altura de la ISO 13433.

Los ensayos dinámicos de películas y plásticos usan otros aparatos: la caída libre de dardo (ASTM D1709-24 e ISO 7765-1), en la que se busca la masa o la energía que rompe la mitad de las probetas; el impacto instrumentado, en el que un percutor con sensor de fuerza atraviesa la probeta a alta velocidad y registra la curva (ASTM D3763-23 para plásticos rígidos, ASTM D7192-26 para películas, ISO 6603-2:2023 e ISO 7765-2:2025); y el péndulo (ASTM D3420-21(2026) para película e ISO 3036:2025 para cartón). En geosintéticos, el ensayo dinámico es la caída de cono de la ISO 13433:2025. La tabla resume las diferencias:

Aspecto	Estática	Dinámica
Equipo	máquina universal, celda de carga, anillo y sonda	torre de caída (dardo, cono, percutor) o péndulo
Velocidad	25 a 500 mm/min, constante	velocidad de impacto, en m/s
Resultado	Fmáx (N), P (mm), W (J)	energía o masa de falla, curva de impacto, orificio en mm
Normas	F1306, D5748, D4833, D6241, ISO 12236, EN 14477, EN 388, F1342, F2878	D1709, D3763, D7192, D3420, ISO 6603-2, ISO 7765, ISO 13433, ISO 3036

Los números de las dos familias no se convierten entre sí. El laboratorio DDL recuerda que los resultados de métodos de perforación diferentes no se correlacionan, y esto vale con más razón entre estático y dinámico, donde la velocidad de deformación cambia el comportamiento del polímero. La perforación por impacto en plásticos rígidos se trata con más detalle en el artículo sobre el ensayo de impacto.

Normas del ensayo de perforación por material

La norma del ensayo de perforación (punción) se elige según el material: F1306 o D5748 en película, D4833 en geomembrana, D6241 o ISO 12236 en geotextil, EN 388 o ANSI/ISEA 105 en guante, F1342 o F2878 en ropa de protección y 49 CFR 571.119 en llantas de vehículos pesados en Estados Unidos. Lo que cambia de una a otra es la sonda, la abertura del anillo, la velocidad y el resultado que se reporta. El esquema de abajo muestra, a la misma escala y con una barra de 10 mm, los perfiles de las sondas más usadas: desde la punta de 0.8 mm de la EN 14477 hasta el émbolo de 50 mm del punzonamiento CBR, pasando por la aguja hipodérmica de la F2878.

La tabla reúne las normas principales, con la edición y el estatus verificados en la tienda de ASTM y en el catálogo de ISO el 13/10/2026. Los parámetros marcados con asterisco provienen de proveedores de dispositivos, laboratorios y organismos que publicaron los valores (ZwickRoell, ADMET, Universal Grip, wrapfilmtest, Wisconsin DOT, SATRA, 212 Performance), y no del texto de la norma; verifíquelos en la norma adquirida antes de configurar el ensayo.

Norma y edición	Material	Sonda y abertura libre	Velocidad y resultado
ASTM F1306-21(2025)	películas y laminados de barrera flexible	hemisférica de 3.2 mm*; anillo de 34.9 mm*	25 mm/min*; fuerza, energía y penetración
ASTM D5748-26	película stretch	pera de 19 mm con PTFE*; abertura de 102 mm*	250 mm/min*; fuerza máxima, fuerza en la rotura, penetración y energía
EN 14477 (2004)	empaque flexible	punta de 0.8 mm*	fuerza máxima de penetración
ASTM D4833/D4833M-07(2026)	geomembranas y productos relacionados	8 mm con chaflán de 45°*; anillo de 45 mm*	300 mm/min*; fuerza máxima (índice)
ASTM D6241-22a	geotextiles y productos relacionados	émbolo plano de 50 mm; anillo de 150 mm*	50 mm/min*; fuerza máxima y desplazamiento (índice)
ISO 12236:2026 y ABNT NBR ISO 12236:2013 (adopción brasileña)	geosintéticos con aberturas de hasta 10 mm	émbolo de punta plana de 50 mm	fuerza de punzonamiento (punzonamiento CBR)
ISO 13433:2025	geosintéticos	cono de acero en caída de 500 mm	dinámico; diámetro del orificio, mm
EN 388:2016+A1:2018	guantes de protección, palma	sonda de punta redondeada	100 mm/min*; menor de 4 resultados, nivel 1 a 4
ANSI/ISEA 105-2024	guantes de protección	punta roma y aguja 25G	niveles 0 a 5 (punta roma); aguja a 500 mm/min*
ASTM F2878-19(2024)	ropa de protección	agujas hipodérmicas 21, 25 y 28 G	fuerza para que la aguja atraviese
ASTM F1342/F1342M-05(2022)	ropa de protección	sondas A, B y C (métodos A, B y C)	fuerza para que la sonda atraviese
ASTM D5602/D5602M-18(2022) y D5635/D5635M-18(2022)	membranas para techos	según la norma	estática (D5602) y dinámica (D5635)
49 CFR 571.119 (FMVSS 119)	llantas de vehículos pesados, camionetas, remolques especiales y motocicletas	émbolo hemisférico de 19.05 a 38.10 mm (7.94 mm en motocicleta)	50 mm/min; energía de rotura, J

Sobre el estatus: la ISO 12236:2026 se publicó en mayo de 2026 y sustituyó a la de 2006, ya retirada; la ISO 13433:2025 sustituyó a la de 2006, retirada en junio de 2025, y tiene una enmienda en elaboración; en ASTM, la D5748 tuvo edición nueva en 2026, y la D4833/D4833M y la F1306 fueron reaprobadas en 2026 y 2025. Los textos que todavía citan la ISO 12236:2006, la ISO 13433:2006 o la D5748-95(2019) están desactualizados. La EN 14477 y la EN 388 aparecen con la edición que citan los proveedores; su estatus en el CEN no se confirmó a la fecha de este artículo.

Normas brasileñas. La ABNT NBR ISO 12236:2013 (punzonamiento CBR) aparece como vigente en el catálogo de Target (distribuidor de normas en Brasil) y es la adopción brasileña de la edición de 2006 de la ISO. La ABNT NBR ISO 13433 (caída de cono) se cita en la edición de 2013 en la Cartilha 14 del Comitê Técnico de Geossintéticos de ABINT (asociación brasileña de la industria de no tejidos y textiles técnicos) y por el DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes de Brasil); su estatus actual en el catálogo de ABNT no se confirmó. Para películas, guantes y llantas, los laboratorios brasileños usan las normas ASTM, ISO y EN de la tabla.

Películas y empaques flexibles

En película y empaque flexible, la perforación lenta se mide con la ASTM F1306 (películas y laminados de barrera), con la ASTM D5748 (película stretch) o con la EN 14477 (empaque flexible), y el resultado se expresa en N y J. Las tres aplican una sonda a velocidad constante sobre la película sujeta en un anillo, pero con sondas de tamaños muy diferentes: 3.2 mm, 19 mm y 0.8 mm. Por eso los valores de una no se comparan con los de otra. Según Mecmesin, fabricante de equipos, las películas de empaque perforadas lentamente suelen quedar en el intervalo de 5 a 20 N, lo que ya indica la celda de carga: de unas pocas decenas de newtons, no de kilonewtons. La tracción de la misma película sigue la ASTM D882, tratada en la guía de ASTM D882 (tracción de películas plásticas).

ASTM F1306: películas y laminados de barrera

La ASTM F1306-21(2025) caracteriza la resistencia de películas y laminados de barrera flexible a la penetración lenta de una sonda, a temperatura ambiente, hasta la perforación, y determina fuerza, energía y penetración. La justificación de la norma es el empaque: un producto con arista viva puede romper la barrera y dejar entrar gases, olores y contaminantes, lo que acorta la vida de anaquel. Según ZwickRoell y Universal Grip, la sonda tiene punta hemisférica de 3.2 mm de diámetro (radio de 1.6 mm), el anillo deja una abertura de 34.9 mm (unos 35 mm) y la velocidad es de 25 mm/min (1 in/min). Los laboratorios de empaque, como PCL, usan la F1306 para comparar materiales de empaque médico y para evaluar el efecto de la esterilización y del envejecimiento sobre la barrera.

En laminados, la cara orientada hacia la sonda cambia el resultado, y el informe debe indicar cuál se ensayó. El separador de batería (el "diaphragm" de las búsquedas en inglés) es una película porosa delgada y también se evalúa por penetración lenta de sonda; como entre las normas consultadas aquí no hay una norma de perforación propia del producto, el método, la sonda y la velocidad deben ser los de la especificación del cliente, declarados en el informe.

ASTM D5748: película stretch

La ASTM D5748-26 mide la resistencia de la película stretch (la película estirable que se usa para envolver tarimas) a la penetración de una sonda a una velocidad baja y única, en estado de esfuerzo biaxial, y determina fuerza máxima, fuerza en la rotura, distancia de penetración y energía hasta la rotura. La sonda es grande: en la edición 95(2019), según ADMET y wrapfilmtest, proveedores de dispositivos, es una sonda en forma de pera de 19 mm recubierta de PTFE, sobre una abertura de 102 mm, con probeta de ensayo de 152 × 152 mm, velocidad de 250 mm/min y al menos 5 probetas a 23 °C y 50 % de humedad relativa. El recubrimiento de PTFE reduce la fricción, y la sonda ancha estira la película de forma biaxial antes de romperla, como ocurre con la esquina de una caja en la tarima. No se confirmó si la edición de 2026 cambió alguno de estos parámetros: verifíquelo en la norma vigente.

EN 14477: punta de 0.8 mm

La EN 14477 evalúa la resistencia a la perforación de materiales de empaque flexible con una punta fina de 0.8 mm, que ZwickRoell asocia al ensayo "Parker", y reporta la fuerza máxima de penetración. La punta fina representa objetos puntiagudos, como fragmentos de hueso en empaques de carne o esquinas agudas de piezas; la F1306 y la D5748, con puntas mayores, representan objetos redondeados. Una película puede tener buen desempeño en una y malo en la otra, y por eso la especificación debe indicar qué método se aplica.

Papel, cartón y películas en impacto

El papel y el cartón no siguen las normas de película. La resistencia a la perforación del cartón se mide con péndulo, según la ISO 3036:2025, un ensayo dinámico de energía. En película, cuando el riesgo es de impacto (caída de producto, manejo brusco), las normas son la caída de dardo de la ASTM D1709-24 y el impacto instrumentado de la ASTM D7192-26. Ninguno de estos valores se compara con la F1306 o la D5748.

Geomembranas y geotextiles

En geosintéticos, la perforación estática de geomembranas sigue la ASTM D4833, la de geotextiles sigue el punzonamiento CBR (ASTM D6241, ISO 12236 y ABNT NBR ISO 12236), y la perforación dinámica sigue la caída de cono de la ISO 13433. Existen dos ensayos estáticos por la diferencia entre los productos: la geomembrana es una lámina continua de polímero, que se estira bajo una sonda pequeña; el geotextil es un tejido o no tejido de fibras, que necesita un émbolo ancho para que muchas fibras trabajen juntas y el resultado sea representativo. La ASTM D4833 lo deja explícito: recomienda la D6241 para geotextiles y advierte que la propia D4833 puede no ser adecuada para productos de abertura grande. El nombre "punzonamiento CBR" viene del pistón de 50 mm del ensayo CBR de suelos, del cual el émbolo heredó el diámetro.

ASTM D4833: punción índice en geomembranas

La ASTM D4833/D4833M-07(2026) es un ensayo índice de resistencia a la perforación de geomembranas y productos relacionados, que la propia norma considera adecuado para la aceptación de lotes comerciales. Según el informe del Departamento de Transporte de Wisconsin (WisDOT) que comparó la D4833 y la D6241, y según ADMET, la sonda es una barra de 8 mm con punta plana y chaflán de 45° de 0.8 mm, el anillo tiene una abertura de 45 mm, la velocidad es de 300 mm/min, se hacen 15 ensayos por muestra y no se admite deslizamiento de la probeta en el anillo. El resultado es la fuerza máxima.

La especificación más usada para geomembrana de polietileno de alta densidad (PEAD) es la GRI-GM13, del Geosynthetic Institute, que fija un mínimo promedio por rollo para la perforación D4833 según el espesor. La tabla presenta los valores para PEAD liso publicados por EFI USA, distribuidor, con base en la GRI-GM13; confírmelos en la revisión vigente de la especificación antes de usarlos en un contrato:

Espesor	Perforación mínima (N)	Perforación mínima (lbf)
0.75 mm	196	44
1.00 mm	267	60
1.50 mm	400	90
2.00 mm	534	120
2.50 mm	667	150

La fuerza crece en proporción al espesor, unos 267 N por milímetro en estos valores (cálculo de Biopdi), y queda en el intervalo de cientos de newtons: una celda de carga de 1 kN a 2 kN es suficiente para el ensayo.

Punzonamiento CBR: ASTM D6241, ISO 12236 y ABNT NBR ISO 12236

En el punzonamiento CBR, un émbolo cilíndrico de punta plana de 50 mm se empuja a través del geotextil sujeto entre dos anillos, y se registran la fuerza máxima y el desplazamiento. La ASTM D6241-22a se presenta como ensayo índice para geotextiles y productos relacionados, adecuado para la aceptación de lotes. Según el WisDOT, el anillo tiene una abertura de 150 mm, la velocidad es de 50 mm/min, se hacen 10 ensayos por muestra y se admite un deslizamiento de hasta 5 mm. La ISO 12236:2026 mide la fuerza para empujar el émbolo de punta plana a través del geosintético, en probetas secas y acondicionadas, y no se aplica a productos con aberturas mayores de 10 mm, como las geomallas. En Brasil, la ABNT NBR ISO 12236:2013 describe el mismo ensayo, y Costa y colaboradores (Polímeros, 2008) lo resumen como un pistón de 50 mm que aplica una fuerza creciente hasta romper la probeta circular sujeta entre anillos.

La foto de abajo muestra el momento en que el punzón de 50 mm estira la manta de geotextil no tejido sujeta en los anillos, poco antes de que las fibras se rompan: alrededor del émbolo, las fibras se alinean en dirección radial, y es su resistencia la que mide el ensayo.

Los valores del punzonamiento CBR están en el orden de los kilonewtons. La ficha técnica de un geotextil no tejido de polipropileno de 305 g/m² (Nophadrain ND FV-300) declara un punzonamiento CBR superior a 3.5 kN según la EN ISO 12236. El WisDOT estudió precisamente la correlación entre la D4833 y la D6241 porque especificaciones antiguas de geotextil pedían la D4833; hoy, la recomendación de la propia ASTM es la D6241 para geotextiles.

Caída de cono: ISO 13433

La ISO 13433:2025 determina la resistencia de los geosintéticos a la penetración dinámica de un cono de acero soltado desde una altura fija. Según la Cartilha 14 del CTG ABINT, basada en la NBR ISO 13433, el cono cae desde 500 mm sobre la probeta sujeta en un anillo y el resultado es el diámetro del orificio, en milímetros: cuanto menor, mejor. El ensayo representa piedras puntiagudas que caen sobre el geotextil durante la colocación de relleno y grava. La misma ficha de Nophadrain declara un orificio de unos 15 mm en la caída de cono para el geotextil de 305 g/m². La ISO advierte que la aplicabilidad a algunos productos, como geomallas, geoceldas, geotiras y barreras geosintéticas, debe evaluarse con cuidado.

Membranas para techos

Las membranas de impermeabilización para techos tienen normas propias: la ASTM D5602/D5602M-18(2022), de perforación estática, y la ASTM D5635/D5635M-18(2022), de perforación dinámica por impacto. Son ensayos de aprobación o rechazo a un nivel de carga o de energía, que se usan para evaluar la membrana frente al tránsito de mantenimiento y la caída de herramientas sobre el techo.

Guantes, ropa y calzado de protección

En EPP, la resistencia a la perforación de los guantes se clasifica por la EN 388 (niveles 1 a 4) o por la ANSI/ISEA 105 (niveles 0 a 5), y la de la ropa de protección por la ASTM F1342 (punta roma) o por la ASTM F2878 (aguja hipodérmica). Las escalas convierten la fuerza medida en un nivel, que es lo que aparece en el marcado del producto. Una advertencia vale para todas: el distribuidor de EPP Magid recuerda que el ensayo de laboratorio no reproduce todo el riesgo real del puesto de trabajo, por lo que el nivel es un criterio de comparación, no una garantía.

EN 388: niveles 1 a 4

Según SATRA, laboratorio británico de ensayos de EPP, la EN 388:2016+A1:2018 mide la perforación empujando una sonda normalizada de punta redondeada contra probetas tomadas de la palma del guante, a 100 mm/min, en una máquina de ensayo de compresión, y registra la fuerza máxima. Los guantes de varias capas no adheridas se ensayan con las capas juntas, como en el uso. Son cuatro ensayos, y el nivel se obtiene del resultado menor, no del promedio: nivel 1 a partir de 20 N, nivel 2 a partir de 60 N, nivel 3 a partir de 100 N y nivel 4 a partir de 150 N. El nivel 4 es el máximo de la EN 388. Los proveedores describen la sonda como una varilla de 4.5 mm de punta redondeada; la geometría exacta de la punta está en la norma.

ANSI/ISEA 105-2024: niveles 0 a 5

La norma estadounidense ANSI/ISEA 105-2024 tiene una escala de perforación con punta roma de seis niveles, mantenida de la edición anterior, según el folleto de PIP, fabricante de guantes. La tabla compara las dos escalas; los límites de los niveles 0 a 3 de la ANSI provienen de PIP, y los de los niveles 4 y 5, de 212 Performance:

Nivel	EN 388 (fuerza mínima)	ANSI/ISEA 105 (rango)
0	menos de 20 N	menos de 10 N
1	20 N	10 a 19 N
2	60 N	20 a 59 N
3	100 N	60 a 99 N
4	150 N (máximo)	100 a 149 N
5	no existe	150 N o más

El mismo número de nivel no significa la misma fuerza en las dos normas: un guante con 120 N es nivel 3 en la EN 388 y nivel 4 en la ANSI. Los textos que dicen que el nivel 1 de la EN 388 llega "hasta 20 N" o que el nivel 4 empieza "por encima de 100 N" confunden las dos escalas.

Aguja hipodérmica: ASTM F2878

La ASTM F2878-19(2024) mide la fuerza necesaria para que una aguja hipodérmica atraviese el material de la ropa de protección, con tres agujas posibles (21, 25 y 28 G), perpendicular a la superficie y sin apoyo detrás de la probeta. La norma advierte que no simula todas las condiciones de uso: la rigidez del apoyo, los lubricantes y el tensado del material cambian el resultado. La ANSI/ISEA 105 tiene una escala propia para aguja 25G a 500 mm/min, en escalones de 2 N, con nivel 5 a partir de 10 N, según 212 Performance. El orden de magnitud es mucho menor que el de la punta roma: Wikipedia registra que una aguja 25G atraviesa materiales resistentes con 2 a 10 N, y que la resistencia a la aguja tiene poca o ninguna correlación con la resistencia a la punta roma. Un guante de nivel 4 con punta roma puede ser débil frente a una aguja.

ASTM F1342: ropa de protección

La ASTM F1342/F1342M-05(2022) mide la fuerza necesaria para que una sonda puntiaguda atraviese el material de la ropa de protección, perpendicular a la superficie y sin apoyo detrás, con tres protocolos: el método A usa la sonda A, para elastómeros, textiles y materiales recubiertos; el método B usa la sonda B, para textiles y materiales recubiertos; el método C completa el conjunto. La norma remite la perforación del tipo "enganchar y rasgar" (snag-type) a la ASTM D2582-21, de perforación seguida de propagación del desgarre, y la ASTM F2878 remite la perforación sin corte a la propia F1342.

Corte no es perforación: ISO 13997

La ISO 13997 mide la resistencia al corte por cuchilla afilada, no a la perforación. Según SATRA, una cuchilla nueva se arrastra una sola vez sobre la probeta, en una carrera de 20 mm, con varias cargas de contacto, para encontrar la fuerza que corta; el resultado se convierte en las letras A a F de la EN 388. Es un ensayo de corte y no evalúa la penetración por puntas como agujas y espinas. La edición vigente es la de 2024. Un guante puede tener un nivel alto de corte y bajo de perforación, y a la inversa.

Calzado con plantilla antiperforación

Para saber si una bota es resistente a la perforación, el camino es el marcado de conformidad con la norma de calzado de seguridad (serie ISO 20345), que indica si el calzado tiene plantilla antiperforación y de qué tipo. El ensayo de la plantilla empuja un clavo normalizado contra la suela: según SATRA, un clavo de 4.5 mm de punta cónica, y la EN ISO 22568-4:2021 admite también un clavo de 3 mm para plantillas no metálicas, que representa objetos más delgados.

Llantas: el ensayo de émbolo

El ensayo normalizado de resistencia a la perforación de llantas en Estados Unidos es el ensayo de resistencia (strength test) del 49 CFR 571.119 (FMVSS 119), en el que un émbolo de acero de punta hemisférica se empuja contra la banda de rodamiento a 50 mm/min hasta que la llanta se rompe o el émbolo toca el rin. La norma se aplica a llantas de vehículos con peso bruto superior a 4,536 kg, a llantas de camioneta con banda de 18/32 in o más, a llantas de remolques especiales y a llantas de motocicleta. El diámetro del émbolo depende de la llanta: 19.05 mm para camionetas, para rin 17.5 o menor y para rin 12 o menor; 31.75 mm o 38.10 mm para rines mayores, según el rango de carga; y 7.94 mm para motocicleta.

La llanta se monta en un rin de ensayo, se infla a la presión de la carga máxima y se acondiciona a 21 °C durante 3 horas. El émbolo se aplica en un elemento de la banda cercano a la línea central, en cinco puntos separados 72° (tres puntos a 120° en llantas de rin 12 o menor). En cada punto se registran la fuerza F y la penetración P justo antes de la ruptura, y la energía de ruptura se calcula por W = (F × P / 2) × 10^-3, en joules, con F en newtons y P en milímetros. El promedio de los puntos debe alcanzar el mínimo de la tabla de la norma para el tamaño y el rango de carga de la llanta.

El ensayo mide la resistencia de la carcasa a un objeto romo, no la capacidad de rodar ponchada. "Llanta resistente a ponchaduras" (puncture resistant tire), en el mercado de bicicletas y de automóviles, es una afirmación de producto, con capas de protección o sellador, y no una clase normalizada. Para evaluar una llanta, el dato objetivo es el ensayo declarado por el fabricante y la norma utilizada.

Cómo calcular el resultado del ensayo de perforación

El resultado del ensayo de perforación se calcula directamente de la curva: la fuerza máxima es el pico, la penetración es el desplazamiento hasta la ruptura y la energía es el área bajo la curva hasta la ruptura. No existe una "fórmula de la resistencia a la perforación" que divida la fuerza entre el espesor; esa división es una normalización opcional, que solo tiene sentido para comparar espesores cercanos del mismo material y que se reporta como fuerza por espesor, en N/mm, nunca como esfuerzo.

La energía es la integral de la fuerza a lo largo del desplazamiento:

W = ∫ F dx (de 0 hasta P)

Con la curva registrada en puntos, la integral se calcula por la regla de los trapecios, sumando el área de cada intervalo:

W ≈ Σ (F_i + F_i+1) / 2 × (x_i+1 − x_i)

Con la fuerza en N y el desplazamiento en mm, W resulta en N·mm; se divide entre 1,000 para obtener joules. Cuando solo se conocen la fuerza y la penetración en la ruptura, como en el ensayo de llantas, se usa la aproximación triangular, que supone que la fuerza crece en línea recta:

W = F × P / 2

La aproximación es exacta solo si la curva es una recta. En una película, en la que la curva empieza por debajo de la recta porque el material primero solo se flexiona, sobrestima la energía, como muestra el Ejemplo 1. La fuerza máxima y la penetración no requieren cálculo: se leen en la curva, y el software de la máquina las entrega directamente.

Ejemplos resueltos del ensayo de perforación

Los siguientes ejemplos son ilustrativos, con números coherentes con los rangos publicados, y los cálculos son de Biopdi.

1. Energía en un ensayo tipo F1306 (película). La curva de una película, leída cada 2 mm, dio: 0 N en 0 mm; 1.5 N en 2 mm; 4.0 N en 4 mm; 7.5 N en 6 mm; 11.5 N en 8 mm; 15.5 N en 10 mm; y 18.0 N en 12 mm, donde la fuerza cayó de forma brusca (perforación). Fuerza máxima: 18.0 N; penetración: 12 mm. Energía por trapecios, con intervalos de 2 mm: (0 + 1.5) + (1.5 + 4.0) + (4.0 + 7.5) + (7.5 + 11.5) + (11.5 + 15.5) + (15.5 + 18.0) = 1.5 + 5.5 + 11.5 + 19.0 + 27.0 + 33.5 = 98.0 N·mm (cada término ya es (F_i + F_i+1) / 2 × 2 mm) = 0.098 J. Por la aproximación triangular: 18.0 × 12 / 2 = 108 N·mm = 0.108 J, cerca de 10 % más. El pico de 18 N queda dentro del rango de 5 a 20 N que Mecmesin cita para películas de empaque; la celda de carga adecuada es la menor de la línea, de 0.05 kN (50 N), en la que el pico ocupa 36 % de la escala, y no una celda de 10 kN, en la que sería 0.18 % de la escala.

2. Clasificación de un guante por la EN 388. Cuatro probetas de la palma dieron 92, 105, 98 y 110 N. El nivel se obtiene del valor menor, 92 N. Como 60 ≤ 92 < 100, el guante es nivel 2. Si el laboratorio hubiera usado el promedio, (92 + 105 + 98 + 110) / 4 = 101.25 N, declararía nivel 3, un nivel por encima del real. En la escala ANSI/ISEA 105, los mismos 92 N caerían en el nivel 3 (60 a 99 N), lo que muestra por qué la norma debe indicarse junto con el nivel.

3. Geomembrana por la GRI-GM13. La especificación pide 90 lbf de perforación D4833 para PEAD liso de 1.5 mm. En SI: 90 × 4.448 = 400.3 N, es decir, 400 N, como en la tabla. Si el promedio del lote en el ensayo D4833 dio 452 N, el lote cumple con el mínimo promedio por rollo, con 13 % de margen. La regla de aceptación completa (número de rollos, frecuencia de ensayo) es la del contrato y de la especificación.

4. Llanta por el 49 CFR 571.119. En un punto del ensayo, la llanta se rompió con F = 8,000 N y P = 50 mm. W = (8,000 × 50 / 2) × 10^-3 = 200 J. En unidades estadounidenses: 200 / 0.1130 = 1,770 in·lbf; por la fórmula en pulgadas, 1,798.6 lbf × 1.969 in / 2 = 1,770 in·lbf, el mismo valor. El resultado de la llanta es el promedio de los cinco puntos, comparado con el mínimo de la norma para su tamaño y rango de carga.

5. Selección de la máquina para punzonado CBR. Un geotextil con punzonado CBR esperado superior a 3.5 kN requiere una máquina de 10 kN, en la que 3.5 kN ocupa 35 % de la capacidad, con margen para lotes más resistentes. En la línea Biopdi, corresponde al rango de la MBIOI-10-M2 (2 a 10 kN). La velocidad de la D6241, 50 mm/min, y la de la D4833, 300 mm/min, están dentro del rango de 0.02 a 500 mm/min del modelo.

Perforación, desgarre, tracción, embutición y corte

Perforación, desgarre, tracción, embutición y corte son ensayos diferentes porque cargan el material de formas diferentes y entregan resultados en unidades diferentes. En la perforación, una punta atraviesa una membrana sujeta por el borde, en estado biaxial localizado. En el ensayo de desgarre, un corte o muesca ya existente avanza. En la tracción, toda la sección se estira en una dirección. En la embutición, un punzón esférico deforma una lámina metálica hasta la grieta, para medir su capacidad de estampado. En el corte, una cuchilla se desliza sobre el material. La tabla resume:

Ensayo	Carga	Resultado típico	Normas
Perforación	punta contra membrana sujeta en el anillo, biaxial	N, mm y J	F1306, D5748, D4833, D6241, ISO 12236, EN 388
Desgarre	propagación de corte o muesca	N o kN/m	D624, ISO 34-1, D1938, D2261
Perforación seguida de desgarre	punta que perfora y rasga	N	ASTM D2582-21
Tracción	uniaxial, sección completa	MPa y %	D882, D412, ISO 527
Embutición	punzón esférico en lámina metálica	profundidad hasta la grieta, mm	Erichsen
Corte	cuchilla deslizante	N o nivel A a F	ISO 13997, EN 388

La perforación también es diferente de la compresión, aunque la máquina trabaje en el mismo sentido: en la compresión, las placas aplastan toda la probeta; en la perforación, solo se carga la zona bajo la punta, y el material se rompe por tracción biaxial. Otro término que aparece en las búsquedas, "puncture voltage", ni siquiera es un ensayo mecánico: es el voltaje de ruptura dieléctrica de un aislante, como una película de polímero, medido en un ensayo eléctrico. La resistencia eléctrica de las películas tiene métodos propios, fuera del alcance de este artículo.

Errores comunes en el ensayo de perforación

Los errores que más distorsionan el resultado, o su lectura:

1. Comparar resultados de normas diferentes. La sonda, la abertura y la velocidad cambian el número, y los métodos diferentes no se correlacionan.
2. Usar la D4833 en geotextiles. La propia ASTM recomienda la D6241 (punzonado CBR) para geotextiles.
3. Dejar que la probeta se deslice en el anillo. El deslizamiento baja la fuerza y aumenta la penetración aparente; la D4833 no admite deslizamiento y la D6241 admite hasta 5 mm.
4. No declarar la cara ensayada en laminados y películas coextruidas.
5. Ensayar fuera de la velocidad de la norma. Los polímeros responden a la velocidad de deformación.
6. Clasificar un guante por el promedio en la EN 388, en lugar del menor de los cuatro resultados.
7. Confundir las escalas EN 388 y ANSI/ISEA 105, que tienen el mismo número de nivel para fuerzas diferentes.
8. Tratar la ISO 13997 como ensayo de perforación. Mide el corte por cuchilla.
9. Llamar "resistencia" a la fuerza por espesor. La fuerza dividida entre el espesor es solo una normalización, en N/mm.
10. Usar la aproximación F·P/2 en una curva que no es recta, sobrestimando la energía.
11. Usar una celda de carga demasiado grande. Un pico de 18 N leído en una celda de 10 kN queda cerca del ruido de la medición.
12. Confundir lbf con N al leer especificaciones estadounidenses: 90 lbf son 400 N, no 90 N.
13. Citar una edición retirada, como la ISO 12236:2006, la ISO 13433:2006 o la D5748-95(2019).
14. Leer el índice como valor de diseño. La D4833 y la D6241 sirven para comparar y aceptar lotes.

Ensayo de perforación en la máquina universal de Biopdi

Los ensayos de perforación cuasiestáticos de la tabla de normas, de 25 a 500 mm/min, se realizan en una máquina universal de ensayos de velocidad constante, con la sonda sujeta a la celda de carga en el travesaño y un dispositivo de punción (anillo de sujeción y sonda) con la geometría de la norma. Biopdi suministra el dispositivo de punción, con el anillo de sujeción y la sonda, para su máquina universal de ensayos, que incluye la punción según ASTM D4833 entre las normas que atiende, en el grupo de los ensayos de compresión, porque la sonda avanza en sentido de compresión. La configuración del dispositivo para cada norma (diámetro y punta de la sonda, abertura del anillo) se define con el equipo técnico, a través de la página de contacto. Los ensayos dinámicos (caída de dardo, caída de cono, impacto instrumentado y péndulo) requieren una torre de caída o un péndulo, que no forman parte de la línea. El panel siguiente muestra la máquina, la función de cada parte en el ensayo de perforación y los dispositivos de la línea relacionados con él.

La regla de selección es dimensionar la celda de carga a la fuerza esperada: decenas de newtons en películas y guantes, cientos de newtons en geomembranas, kilonewtons en la punción CBR. La línea tiene celdas desde 0.05 kN. En cuanto a la velocidad, todas las normas cuasiestáticas de la tabla, de 25 mm/min (F1306) a 500 mm/min (aguja de la ANSI), quedan dentro del rango de los modelos, de 0.02 a 500 mm/min (la portátil, hasta 600 mm/min). Verifique también que el espacio de ensayo de la máquina (48 mm en la portátil y 150 mm en la MBIOI-10-M2, según las páginas de los modelos) admita el dispositivo de punción de la norma. Para comparar modelos y configuraciones, consulte cómo elegir una máquina universal de ensayos.

Aplicación	Rango	Modelo Biopdi
Películas, empaques, guantes y aguja	200 N a 1 kN; 0.02 a 600 mm/min	MBIOI-1P-M2 portátil
Geomembranas (D4833), película estirable (stretch) (D5748) y geotextiles (punción CBR)	2 a 10 kN; 0.02 a 500 mm/min	MBIOI-10-M2
Geotextiles y geocompuestos con punción CBR superior a 10 kN	5 a 50 kN; 0.02 a 500 mm/min	MBIOII-50-M2

La perforación es uno de los ensayos mecánicos que realiza la misma máquina universal, junto con la tracción, la compresión, la flexión y el desgarre; la visión general de cómo se relacionan las propiedades mecánicas de los materiales ayuda a decidir qué ensayos solicitar junto con él.