Cómo medir la resistencia a compresión de los materiales

El ensayo a compresión es el método más difundido a la hora de estimar la resistencia a compresión de los materiales.

A la hora de usar materiales en el mundo de la construcción, y sobre todo a nivel estructural, una de las características más relevantes, seguramente de la mano con su economía, es la resistencia mecánica de dicho material. Ahora bien, la resistencia mecánica de un material puede ser medida en base a diferentes tipos de cargas; en esta ocasión abordaremos la resistencia a la compresión.

Entonces, ¿Cómo podemos conocer la resistencia a compresión de un material?. De manera muy resumida, la respuesta es comprendiéndolo hasta que colapse. Este es el principio de todo ensayo de compresión, que es el nombre que se le da al ensayo que se realiza con esta finalidad.

Resistencia a comprensión: los principios teóricos del ensayo a compresión

El ensayo de compresión, es una prueba bastante sencilla de realizar, con la maquinaria adecuada y con el conocimiento de un par de conceptos muy básicos. Los dos conceptos indispensables son la deformación elástica y la deformación plástica.

La deformación elástica es una deformación temporal producida por la influencia de un esfuerzo mecánico (en el caso del ensayo de compresión, una fuerza de aplastamiento), mientras que la deformación plástica, es aquella deformación permanente producida en el materia, es decir, este nunca vuelve a su forma original. Evidentemente ante una mayor fuerza, una mayor deformación, y el punto de fuerza aplicada en que la deformación de un material pasa de ser elástica a plástica, se conoce como límite plástico. Y es cuando normalmente pierden su resistencia mecánica.

El objetivo del ensayo de compresión es aquel de encontrar el límite elástico en los distintos tipos de materiales, y posteriormente su punto de colapso general, brindando información precisa sobre la magnitud de la carga que puede resistir un material en un uso real, por ejemplo, en una estructura.

Elaboración de un ensayo de compresión

Este tipo de ensayos se realiza en ambientes controlados, como un laboratorio pero no requiere de extremas precauciones ambientales. Consiste en introducir una “probeta”, normalmente una muestra cilíndrica del material que se está estudiando dentro de una máquina llamada “Máquina Universal de Ensayos” , conocida así por la capacidad de realizar ensayos a compresión, a tracción y a flexión.

En un ensayo a compresión esta máquina se encarga de aplicar una carga axial a la muestra o probeta, que va incrementando gradualmente hasta alcanzar el punto deseado, permitiendo estudiar la respuesta del material. Se estudian las deformaciones, las grietas y los modos de rotura del material. Por lo general se suele repetir el proceso varias veces con distintas muestras del mismo material para tomar como referencia el resultado medio de todas las pruebas; entre más muestras, más preciso será el resultado.

Ensayo de compresión - Wikipedia

Variables del ensayo a compresión

1. La carga que es aplicada a la probeta debe ser verdaderamente concéntrica o axial, y esto es casi imposible de lograr ya que la fabricación de las probetas, ni la máquina son perfectas.
2. La fuerza de compresión aplicada suele ser relativamente inestable en contraste con la carga de tracción.
3. Las irregularidades de la probeta suelen acentuarse con el incremento de la fuerza aplicada, esto puede introducir esfuerzos de flexión no previstos en la probeta.
4. La fricción entre los puentes de la máquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies de la probeta, puede hacer que los resultados varíen con respecto al desempeño del material en cualquier otro ámbito.
5. Evidentemente el tamaño de la probeta está limitado por el tamaño de la máquina, y hacer que el ensayo se parezca a la condición real de uso del materia puede requerir de probetas o demasiado grandes o demasiado pequeñas, que si no están en proporción a la máquina pueden afectar los resultados.

Ensayo de compresión de probetas de hormigón - ingeniero-de-caminos.com

A pesar de todo, con la ayuda de la repetición de ensayos y el método probabilístico, es un ensayo que resulta lo suficientemente preciso para utilizar los datos extraídos como referencia para el cálculo y el diseño de estructuras . Siendo el ensayo a compresión el método más difundido a la hora de estimar la resistencia a compresión de la gran mayoría de materiales utilizados en el mundo de la construcción.