Ensaio de perfuração (punção): normas, métodos e cálculo

O ensaio de perfuração mede a força (N), o deslocamento (mm) e a energia (J) necessários para uma sonda padronizada atravessar um material preso num anel. O resultado é um índice: só se compara com amostras ensaiadas pela mesma norma, com a mesma sonda e a mesma velocidade. O ensaio se aplica a filmes e embalagens, geomembranas e geotêxteis, luvas e vestimentas de proteção e pneus.

A norma muda com o material: em filme, a ASTM F1306-21(2025) e a ASTM D5748-26; em geomembrana, a ASTM D4833/D4833M-07(2026); em geotêxtil, a punção CBR da ASTM D6241-22a e da ISO 12236:2026; em luva, a EN 388 e a ANSI/ISEA 105-2024; em pneu de veículo pesado nos Estados Unidos, o ensaio de êmbolo do 49 CFR 571.119. Neste guia você encontra o que o ensaio mede e em que unidades, como ele funciona, a diferença entre perfuração estática e dinâmica, a tabela de normas com edição conferida em 13/10/2026, o ensaio em cada material, as fórmulas, cinco exemplos resolvidos, os erros mais comuns e o equipamento.

Três palavras parecidas apontam para outros ensaios. Em português, "perfuração" também nomeia a sondagem de solo (SPT), que é um ensaio de campo da geotecnia, tratado na linha de equipamentos para ensaios de solos; a punção de chapa metálica para medir conformabilidade é o ensaio de embutimento. Em inglês, "puncture test" também é o nome popular da punção lombar, um exame médico. Este artigo trata só da perfuração de materiais.

O que é resistência à perfuração

Resistência à perfuração (em inglês, puncture resistance ou puncture strength) é a capacidade de um material impedir que um objeto pontiagudo ou de ponta arredondada o atravesse, e o seu valor é sempre o resultado de um método de ensaio definido. A Wikipedia resume bem essa ideia: a resistência à perfuração é relativa e definida por um método de ensaio, um regulamento ou uma especificação. Não existe "a" resistência à perfuração de um filme; existe a força máxima desse filme na ASTM F1306, que é outra coisa que a força máxima dele na ASTM D5748.

O que diferencia a perfuração da tração é o estado de tensão. Na tração, a força estica o corpo de prova numa direção só. Na perfuração, a sonda empurra o centro de uma membrana presa pela borda, e o material é esticado em todas as direções ao mesmo tempo, num estado biaxial concentrado sob a ponta. A ASTM D5748 explica que é por isso que o ensaio existe: esse estado biaxial é o que o filme de embalagem encontra em serviço quando um canto de caixa ou uma ponta de produto o empurra. A mesma norma descreve a resistência à perfuração como uma medida da capacidade do filme de absorver energia ao resistir à protrusão.

As normas de geossintéticos deixam explícito o caráter de índice. A ASTM D4833 e a ASTM D6241 se apresentam como ensaios índice, adequados para comparar produtos e aceitar lotes comerciais, e não para fornecer um valor de projeto. A ASTM D5748 acrescenta que o método não reproduz todas as situações de campo, porque velocidade, massa e forma do objeto que perfura variam muito, mas permite uma comparação confiável entre amostras. Na prática, "resistente à perfuração" não quer dizer "à prova de perfuração": quer dizer que o material passou de um valor mínimo num ensaio definido.

Unidades: N, mm e J

O ensaio de perfuração entrega três grandezas, e cada norma escolhe quais relatar. A força máxima é o pico da curva, em newtons. A penetração (ou deslocamento na ruptura) é o quanto a sonda avançou desde o contato até a perfuração, em milímetros. A energia é a área sob a curva força × deslocamento até a ruptura, em joules. Em EPI, a força vira um nível de desempenho numa escala. As conversões abaixo são da Biopdi, com 1 lbf = 4,448 N e 1 in = 25,4 mm:

Grandeza	Símbolo	Unidade	Conversão
Força máxima	Fmáx	N (kN na punção CBR)	1 lbf = 4,448 N
Força na ruptura	Fr	N	igual à anterior
Penetração na ruptura	P	mm	1 in = 25,4 mm
Energia de perfuração	W	J (1 J = 1.000 N·mm)	1 in·lbf = 0,1130 J
Furo na queda de cone	Ø	mm (menor é melhor)	não se aplica
Nível em luvas	nível	EN 388: 1 a 4; ANSI/ISEA 105: 0 a 5	faixas de força em N

Fatores que mudam o resultado

O resultado do ensaio de perfuração depende tanto do material quanto das condições do ensaio. A ASTM F1306 lista os fatores que alteram a resposta de um filme à penetração: espessura, módulo de elasticidade, velocidade de penetração, temperatura e forma e tipo da sonda. Por isso ela recomenda seguir as condições do método nas comparações de materiais. Do lado do material, os fatores são:

• Espessura e gramatura: mais material sob a ponta exige mais força, mas a relação não é proporcional, e por isso a força não se divide pela espessura como se fosse uma tensão.
• Ductilidade e tenacidade: um filme que estica muito antes de romper absorve mais energia, mesmo com força máxima menor; um material rígido e frágil pode ter pico alto e energia baixa. É a tenacidade vista sob carga biaxial.
• Construção do tecido: em tecidos, a densidade da trama, o tipo de fio e o revestimento mudam a resistência, porque os fios podem se afastar e deixar a ponta passar entre eles em vez de romper (Wikipedia, sobre tecidos de proteção). Por isso fibras de alta resistência ajudam pouco se a trama for aberta, e laminados e revestimentos ajudam muito.
• Camadas: em laminados e luvas de várias camadas, cada camada rompe num momento, e a face voltada para a sonda muda o resultado.
• Temperatura e velocidade: polímeros ficam mais rígidos e menos dúcteis no frio e em velocidade alta; um ensaio a 25 mm/min e outro a 500 mm/min não medem a mesma resposta.

Em EPI há uma ressalva prática: mais proteção à perfuração costuma vir com mais espessura e menos destreza, e a 212 Performance, fabricante de luvas, lembra que o nível mais alto nem sempre é o melhor para a tarefa. A escolha é pelo risco real, avaliado pelo responsável pela segurança.

Como o ensaio de perfuração funciona

No ensaio de perfuração quase-estático, o corpo de prova é preso entre dois anéis, uma sonda presa à célula de carga avança contra o centro dele com velocidade constante, e a máquina registra a força e o deslocamento até a perfuração. O anel deixa uma área livre circular de diâmetro D; a sonda tem diâmetro d e uma ponta definida pela norma (hemisférica, arredondada, chanfrada, plana ou de agulha). A máquina é uma máquina de ensaio de velocidade constante de extensão: a ADMET, fabricante de equipamento, descreve a montagem com a sonda na travessa e o controle em malha fechada. O esquema abaixo mostra a montagem em corte, com o filme já deformado pela sonda no vão do anel.

A relação entre D e d importa. Com anel muito pequeno em relação à sonda, o material não tem espaço para esticar e o ensaio vira um corte na borda do anel; com anel grande, o ensaio mede mais a membrana que a ponta. A F1306, por exemplo, admite outra sonda desde que a razão entre o diâmetro do anel e o da sonda seja de pelo menos 10:1 (texto da norma reproduzido por fornecedores de dispositivo). O passo a passo geral, que cada norma detalha:

1. Condicionar os corpos de prova na temperatura e na umidade da norma. Em filme, 23 °C e 50 % de umidade relativa são as condições usuais de laboratório de plásticos.
2. Cortar os corpos de prova maiores que o anel, sem dobras nem marcas na região central, e anotar a face que ficará voltada para a sonda.
3. Prender o corpo de prova entre os anéis, plano e sem tensão prévia, apertando o bastante para que ele não escorregue durante o ensaio.
4. Centrar a sonda sobre o anel e aproximá-la até quase tocar o corpo de prova; zerar a força e o deslocamento.
5. Ajustar a velocidade da norma e iniciar o avanço, registrando a curva força × deslocamento.
6. Parar na perfuração, identificada pela queda brusca da força, e retirar o corpo de prova.
7. Descartar o ensaio em que houve escorregamento além do admitido pela norma ou ruptura na borda do anel, e ensaiar outro.
8. Repetir o número de corpos de prova da norma e relatar os valores individuais, a média e a dispersão, com a norma, a sonda, a velocidade e a face ensaiada.

A curva força × deslocamento

A curva força × deslocamento de um ensaio de perfuração começa suave, sobe à medida que o material se estica sob a sonda, atinge o pico e cai de forma brusca quando a ponta atravessa. No começo, a membrana só flexiona e a força cresce pouco a cada milímetro; depois o material passa a ser esticado de forma biaxial, a força cresce mais depressa, e a ruptura acontece no pico ou logo depois dele. Em laminados, a curva pode ter mais de uma queda, uma para cada camada que rompe. O gráfico abaixo mostra a curva do Exemplo 1 deste artigo: a força sobe até 18 N em 12 mm e cai na perfuração. A área sombreada sob a curva é a energia W; o triângulo tracejado é a aproximação F·P/2, que superestima a energia quando a curva começa abaixo da reta.

Dois detalhes da curva ajudam a diagnosticar o ensaio. Uma força que cresce e de repente para de crescer, sem queda brusca, enquanto o deslocamento continua, costuma ser escorregamento no anel, e não ruptura. Uma queda de força no meio da subida, seguida de nova subida, indica ruptura de uma camada ou de um grupo de fibras, não o fim do ensaio.

Resultados: força máxima, força na ruptura, penetração e energia

As normas de perfuração relatam força máxima, força na ruptura, penetração e energia, mas cada uma escolhe o seu conjunto. A ASTM D5748 determina as quatro: força máxima, força na ruptura, distância de penetração e energia até a ruptura. A ASTM F1306 determina força, energia e penetração até a falha. A D4833 e a D6241 relatam a força máxima de perfuração como índice, e a punção CBR também registra o deslocamento do êmbolo. A EN 388 usa só a força máxima, convertida em nível. A força máxima e a força na ruptura podem ser diferentes: num filme muito dúctil, a força pode cair um pouco antes de a ponta atravessar, e a ruptura acontece abaixo do pico.

A penetração responde à busca por "resistance to penetration measuring": é o deslocamento da sonda, medido pela travessa da máquina, do contato até a ruptura. O ensaio não usa extensômetro, porque não há uma base de medida sobre o corpo de prova; a deformação local sob a ponta não é medida, e o resultado não é uma tensão nem um módulo.

Perfuração estática × dinâmica

A perfuração estática empurra a sonda devagar, com velocidade constante numa máquina universal, e mede força e energia; a perfuração dinâmica deixa cair um dardo, um cone ou um percussor e mede energia de falha, curva de impacto ou diâmetro do furo. As duas famílias respondem a perguntas diferentes. A estática compara a resistência de materiais em condições controladas, a velocidades de 25 a 500 mm/min. A dinâmica reproduz um choque, como uma pedra que cai sobre o geotêxtil na obra ou um objeto que atinge o filme em queda, a velocidades medidas em metros por segundo. O esquema abaixo compara as duas montagens: à esquerda, a sonda presa à travessa da máquina universal; à direita, o cone de aço solto de 500 mm de altura da ISO 13433.

Os ensaios dinâmicos de filmes e plásticos usam outros aparelhos: a queda livre de dardo (ASTM D1709-24 e ISO 7765-1), em que se procura a massa ou a energia que rompe metade dos corpos de prova; o impacto instrumentado, em que um percussor com sensor de força atravessa o corpo de prova em alta velocidade e registra a curva (ASTM D3763-23 para plásticos rígidos, ASTM D7192-26 para filmes, ISO 6603-2:2023 e ISO 7765-2:2025); e o pêndulo (ASTM D3420-21(2026) para filme e ISO 3036:2025 para cartão). Em geossintéticos, o dinâmico é a queda de cone da ISO 13433:2025. A tabela resume as diferenças:

Aspecto	Estática	Dinâmica
Equipamento	máquina universal, célula de carga, anel e sonda	torre de queda (dardo, cone, percussor) ou pêndulo
Velocidade	25 a 500 mm/min, constante	velocidade de impacto, em m/s
Resultado	Fmáx (N), P (mm), W (J)	energia ou massa de falha, curva de impacto, furo em 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

Os números das duas famílias não se convertem. O laboratório DDL lembra que resultados de métodos de perfuração diferentes não se correlacionam, e isso vale com mais força entre estático e dinâmico, em que a taxa de deformação muda o comportamento do polímero. A perfuração por impacto em plásticos rígidos é tratada em mais detalhe no artigo sobre o ensaio de impacto.

Normas do ensaio de perfuração por material

A norma do ensaio de perfuração se escolhe pelo material: F1306 ou D5748 em filme, D4833 em geomembrana, D6241 ou ISO 12236 em geotêxtil, EN 388 ou ANSI/ISEA 105 em luva, F1342 ou F2878 em vestimenta de proteção e 49 CFR 571.119 em pneu de veículo pesado nos Estados Unidos. O que muda de uma para outra é a sonda, a abertura do anel, a velocidade e o resultado relatado. O esquema abaixo mostra, na mesma escala e com barra de 10 mm, os perfis das sondas mais usadas: da ponta de 0,8 mm da EN 14477 ao êmbolo de 50 mm da punção CBR, passando pela agulha hipodérmica da F2878.

A tabela reúne as normas principais, com a edição e o status conferidos na loja da ASTM e no catálogo da ISO em 13/10/2026. Os parâmetros marcados com asterisco vêm de fornecedores de dispositivo, laboratórios e órgãos que publicaram os valores (ZwickRoell, ADMET, Universal Grip, wrapfilmtest, Wisconsin DOT, SATRA, 212 Performance), e não do texto da norma; confira na norma comprada antes de configurar o ensaio.

Norma e edição	Material	Sonda e abertura livre	Velocidade e resultado
ASTM F1306-21(2025)	filmes e laminados de barreira flexível	hemisférica de 3,2 mm*; anel de 34,9 mm*	25 mm/min*; força, energia e penetração
ASTM D5748-26	filme stretch	pera de 19 mm com PTFE*; abertura de 102 mm*	250 mm/min*; força máxima, força na ruptura, penetração e energia
EN 14477 (2004)	embalagem flexível	ponta de 0,8 mm*	força máxima de penetração
ASTM D4833/D4833M-07(2026)	geomembranas e produtos relacionados	8 mm com chanfro de 45°*; anel de 45 mm*	300 mm/min*; força máxima (índice)
ASTM D6241-22a	geotêxteis e produtos relacionados	êmbolo plano de 50 mm; anel de 150 mm*	50 mm/min*; força máxima e deslocamento (índice)
ISO 12236:2026 e ABNT NBR ISO 12236:2013	geossintéticos com aberturas de até 10 mm	êmbolo de ponta plana de 50 mm	força de punção (punção CBR)
ISO 13433:2025	geossintéticos	cone de aço em queda de 500 mm	dinâmico; diâmetro do furo, mm
EN 388:2016+A1:2018	luvas de proteção, palma	sonda de ponta arredondada	100 mm/min*; menor de 4 resultados, nível 1 a 4
ANSI/ISEA 105-2024	luvas de proteção	ponta romba e agulha 25G	níveis 0 a 5 (ponta romba); agulha a 500 mm/min*
ASTM F2878-19(2024)	vestimenta de proteção	agulhas hipodérmicas 21, 25 e 28 G	força para a agulha atravessar
ASTM F1342/F1342M-05(2022)	vestimenta de proteção	sondas A, B e C (métodos A, B e C)	força para a sonda atravessar
ASTM D5602/D5602M-18(2022) e D5635/D5635M-18(2022)	membranas de cobertura	conforme a norma	estática (D5602) e dinâmica (D5635)
49 CFR 571.119 (FMVSS 119)	pneus de veículos pesados, caminhonetes, reboques especiais e motos	êmbolo hemisférico de 19,05 a 38,10 mm (7,94 mm em moto)	50 mm/min; energia de ruptura, J

Sobre o status: a ISO 12236:2026 foi publicada em maio de 2026 e substituiu a de 2006, já retirada; a ISO 13433:2025 substituiu a de 2006, retirada em junho de 2025, e tem uma emenda em elaboração; na ASTM, a D5748 ganhou edição nova em 2026, e a D4833/D4833M e a F1306 foram reaprovadas em 2026 e 2025. Textos que ainda citam a ISO 12236:2006, a ISO 13433:2006 ou a D5748-95(2019) estão desatualizados. A EN 14477 e a EN 388 aparecem pela edição que os fornecedores citam; o status delas no CEN não foi confirmado na data deste artigo.

Normas brasileiras. A ABNT NBR ISO 12236:2013 (punção CBR) consta como vigente no catálogo da Target e é a adoção brasileira da edição de 2006 da ISO. A ABNT NBR ISO 13433 (queda de cone) é citada na edição de 2013 pela Cartilha 14 do Comitê Técnico de Geossintéticos da ABINT e pelo DNIT; o status atual dela no catálogo da ABNT não foi confirmado. Para filmes, luvas e pneus, os laboratórios brasileiros usam as normas ASTM, ISO e EN da tabela.

Filmes e embalagens flexíveis

Em filme e embalagem flexível, a perfuração lenta se mede pela ASTM F1306 (filmes e laminados de barreira), pela ASTM D5748 (filme stretch) ou pela EN 14477 (embalagem flexível), e o resultado sai em N e J. As três aplicam uma sonda a velocidade constante sobre o filme preso num anel, mas com sondas de tamanhos muito diferentes: 3,2 mm, 19 mm e 0,8 mm. Por isso os valores de uma não se comparam com os de outra. Segundo a Mecmesin, fabricante de equipamento, filmes de embalagem perfurados lentamente costumam ficar na faixa de 5 a 20 N, o que já indica a célula de carga: de poucas dezenas de newtons, não de quilonewtons. A tração do mesmo filme segue a ASTM D882, tratada no guia de ASTM D882 (tração de filmes plásticos).

ASTM F1306: filmes e laminados de barreira

A ASTM F1306-21(2025) caracteriza a resistência de filmes e laminados de barreira flexível à penetração lenta de uma sonda, à temperatura ambiente, até a perfuração, e determina força, energia e penetração. A justificativa da norma é a embalagem: um produto com canto vivo pode romper a barreira e deixar entrar gases, odores e contaminantes, encurtando a vida de prateleira. Segundo a ZwickRoell e a Universal Grip, a sonda tem ponta hemisférica de 3,2 mm de diâmetro (raio de 1,6 mm), o anel deixa uma abertura de 34,9 mm (cerca de 35 mm) e a velocidade é de 25 mm/min (1 in/min). Laboratórios de embalagem, como a PCL, usam a F1306 para comparar materiais de embalagem médica e para avaliar o efeito da esterilização e do envelhecimento sobre a barreira.

Em laminados, a face voltada para a sonda muda o resultado, e o relatório precisa dizer qual foi ensaiada. O separador de bateria (o "diaphragm" das buscas em inglês) é um filme poroso fino e também é avaliado por penetração lenta de sonda; como não há uma norma de perfuração própria do produto entre as conferidas aqui, o método, a sonda e a velocidade devem ser os da especificação do cliente, declarados no relatório.

ASTM D5748: filme stretch

A ASTM D5748-26 mede a resistência do filme stretch (o filme esticável usado para envolver paletes) à penetração de uma sonda a uma velocidade baixa e única, em estado de tensão biaxial, e determina força máxima, força na ruptura, distância de penetração e energia até a ruptura. A sonda é grande: na edição 95(2019), segundo a ADMET e a wrapfilmtest, fornecedores de dispositivo, é uma sonda em forma de pera de 19 mm revestida de PTFE, sobre uma abertura de 102 mm, com corpo de prova de 152 × 152 mm, velocidade de 250 mm/min e pelo menos 5 corpos de prova a 23 °C e 50 % de umidade relativa. O revestimento de PTFE reduz o atrito, e a sonda larga estica o filme de forma biaxial antes de romper, como acontece com um canto de caixa no palete. Se a edição de 2026 mudou algum desses parâmetros não foi confirmado: confira na norma vigente.

EN 14477: ponta de 0,8 mm

A EN 14477 avalia a resistência à perfuração de materiais de embalagem flexível com uma ponta fina de 0,8 mm, que a ZwickRoell associa ao ensaio "Parker", e relata a força máxima de penetração. A ponta fina representa objetos pontiagudos, como fragmentos de osso em embalagem de carne ou cantos agudos de peças; a F1306 e a D5748, com pontas maiores, representam objetos arredondados. Um filme pode ir bem numa e mal na outra, e por isso a especificação precisa dizer qual método se aplica.

Papel, cartão e filmes em impacto

Papel e cartão não seguem as normas de filme. A resistência à perfuração de cartão é medida por pêndulo, pela ISO 3036:2025, um ensaio dinâmico de energia. Em filme, quando o risco é de impacto (queda de produto, manuseio brusco), as normas são a queda de dardo da ASTM D1709-24 e o impacto instrumentado da ASTM D7192-26. Nenhum desses valores se compara com a F1306 ou a D5748.

Geomembranas e geotêxteis

Em geossintéticos, a perfuração estática de geomembranas segue a ASTM D4833, a de geotêxteis segue a punção CBR (ASTM D6241, ISO 12236 e ABNT NBR ISO 12236), e a perfuração dinâmica segue a queda de cone da ISO 13433. O motivo de existirem dois ensaios estáticos é a diferença entre os produtos: a geomembrana é uma lâmina contínua de polímero, que se estica sob uma sonda pequena; o geotêxtil é um tecido ou nãotecido de fibras, que precisa de um êmbolo largo para que muitas fibras trabalhem juntas e o resultado seja representativo. A ASTM D4833 deixa isso explícito: recomenda a D6241 para geotêxteis e avisa que a própria D4833 pode não ser adequada para produtos de grande abertura. O nome "punção CBR" vem do pistão de 50 mm do ensaio CBR de solos, do qual o êmbolo herdou o diâmetro.

ASTM D4833: punção índice em geomembranas

A ASTM D4833/D4833M-07(2026) é um ensaio índice de resistência à perfuração de geomembranas e produtos relacionados, considerado pela própria norma adequado para aceitação de lotes comerciais. Segundo o relatório do Departamento de Transportes de Wisconsin (WisDOT) que comparou a D4833 e a D6241 e segundo a ADMET, a sonda é uma haste de 8 mm com ponta plana e chanfro de 45° de 0,8 mm, o anel tem abertura de 45 mm, a velocidade é de 300 mm/min, são 15 ensaios por amostra e não se admite escorregamento do corpo de prova no anel. O resultado é a força máxima.

A especificação mais usada para geomembrana de polietileno de alta densidade (PEAD) é a GRI-GM13, do Geosynthetic Institute, que fixa um mínimo médio de rolo para a perfuração D4833 por espessura. A tabela traz os valores para PEAD liso publicados pela EFI USA, distribuidora, com base na GRI-GM13; confirme na revisão vigente da especificação antes de usar em contrato:

Espessura	Perfuração mínima (N)	Perfuração 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

A força cresce na proporção da espessura, cerca de 267 N por milímetro nesses valores (cálculo da Biopdi), e fica na faixa de centenas de newtons: uma célula de carga de 1 kN a 2 kN atende o ensaio.

Punção CBR: ASTM D6241, ISO 12236 e ABNT NBR ISO 12236

Na punção CBR, um êmbolo cilíndrico de ponta plana de 50 mm é empurrado através do geotêxtil preso entre dois anéis, e a força máxima e o deslocamento são registrados. A ASTM D6241-22a se apresenta como ensaio índice para geotêxteis e produtos relacionados, adequado à aceitação de lotes. Segundo o WisDOT, o anel tem abertura de 150 mm, a velocidade é de 50 mm/min, são 10 ensaios por amostra e admite-se até 5 mm de escorregamento. A ISO 12236:2026 mede a força para empurrar o êmbolo de ponta plana através do geossintético, em corpos de prova secos e condicionados, e não se aplica a produtos com aberturas maiores que 10 mm, como as geogrelhas. No Brasil, a ABNT NBR ISO 12236:2013 descreve o mesmo ensaio, e Costa e colaboradores (Polímeros, 2008) o resumem como um pistão de 50 mm que aplica força crescente até romper o corpo de prova circular preso entre anéis.

A foto abaixo mostra o momento em que o punção de 50 mm estira a manta de geotêxtil não tecido presa nos anéis, pouco antes de as fibras romperem: em volta do êmbolo, as fibras se alinham na direção radial, e é a resistência delas que o ensaio mede.

Os valores da punção CBR ficam na casa dos quilonewtons. A ficha técnica de um geotêxtil não tecido de polipropileno de 305 g/m² (Nophadrain ND FV-300) declara punção CBR acima de 3,5 kN pela EN ISO 12236. O WisDOT estudou exatamente a correlação entre a D4833 e a D6241 porque especificações antigas de geotêxtil pediam a D4833; hoje, a recomendação da própria ASTM é a D6241 para geotêxteis.

Queda de cone: ISO 13433

A ISO 13433:2025 determina a resistência de geossintéticos à penetração dinâmica de um cone de aço solto de altura fixa. Segundo a Cartilha 14 do CTG ABINT, baseada na NBR ISO 13433, o cone cai de 500 mm sobre o corpo de prova preso num anel e o resultado é o diâmetro do furo, em milímetros: quanto menor, melhor. O ensaio representa pedras pontiagudas que caem sobre o geotêxtil durante o lançamento de aterro e brita. A mesma ficha Nophadrain declara furo de cerca de 15 mm na queda de cone para o geotêxtil de 305 g/m². A ISO avisa que a aplicabilidade a alguns produtos, como geogrelhas, geocélulas, geotiras e barreiras geossintéticas, deve ser avaliada com cuidado.

Membranas de cobertura

Membranas de impermeabilização de cobertura (telhados) têm normas próprias: a ASTM D5602/D5602M-18(2022), de perfuração estática, e a ASTM D5635/D5635M-18(2022), de perfuração dinâmica por impacto. São ensaios de aprovação ou reprovação a um nível de carga ou de energia, usados para avaliar a membrana contra o tráfego de manutenção e a queda de ferramentas sobre o telhado.

Luvas, vestimentas e calçados de proteção

Em EPI, a resistência à perfuração de luvas se classifica pela EN 388 (níveis 1 a 4) ou pela ANSI/ISEA 105 (níveis 0 a 5), e a de vestimentas pela ASTM F1342 (ponta romba) ou pela ASTM F2878 (agulha hipodérmica). As escalas transformam a força medida num nível, que é o que aparece na marcação do produto. Um aviso vale para todas elas: o distribuidor de EPI Magid lembra que o ensaio de laboratório não reproduz todo o risco real do posto de trabalho, e por isso o nível é um critério de comparação, não uma garantia.

EN 388: níveis 1 a 4

Segundo a SATRA, laboratório britânico de ensaios de EPI, a EN 388:2016+A1:2018 mede a perfuração empurrando uma sonda padronizada de ponta arredondada contra corpos de prova retirados da palma da luva, a 100 mm/min, numa máquina de ensaio de compressão, e registra a força máxima. Luvas de várias camadas não coladas são ensaiadas com as camadas juntas, como no uso. São quatro ensaios, e o nível sai do menor resultado, não da média: nível 1 a partir de 20 N, nível 2 a partir de 60 N, nível 3 a partir de 100 N e nível 4 a partir de 150 N. O nível 4 é o máximo da EN 388. Fornecedores descrevem a sonda como uma haste de 4,5 mm de ponta arredondada; a geometria exata da ponta está na norma.

ANSI/ISEA 105-2024: níveis 0 a 5

A norma americana ANSI/ISEA 105-2024 tem uma escala de perfuração por ponta romba com seis níveis, mantida da edição anterior, segundo o folheto da PIP, fabricante de luvas. A tabela compara as duas escalas; os limites dos níveis 0 a 3 da ANSI vêm da PIP, e os dos níveis 4 e 5, da 212 Performance:

Nível	EN 388 (força mínima)	ANSI/ISEA 105 (faixa)
0	abaixo de 20 N	abaixo 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	não existe	150 N ou mais

O mesmo número de nível não significa a mesma força nas duas normas: uma luva com 120 N é nível 3 na EN 388 e nível 4 na ANSI. Textos que dizem que o nível 1 da EN 388 vai "até 20 N" ou que o nível 4 começa "acima de 100 N" confundem as duas escalas.

Agulha hipodérmica: ASTM F2878

A ASTM F2878-19(2024) mede a força para uma agulha hipodérmica atravessar o material de vestimenta de proteção, com três agulhas possíveis (21, 25 e 28 G), perpendicular à superfície e sem apoio atrás do corpo de prova. A norma avisa que não simula todas as condições de uso: rigidez do apoio, lubrificantes e tensão no material mudam o resultado. A ANSI/ISEA 105 tem escala própria para agulha 25G a 500 mm/min, em degraus de 2 N, com nível 5 a partir de 10 N, segundo a 212 Performance. A ordem de grandeza é muito menor que a da ponta romba: a Wikipedia registra que uma agulha 25G atravessa materiais resistentes com 2 a 10 N, e que a resistência à agulha tem pouca ou nenhuma correlação com a resistência à ponta romba. Uma luva de nível 4 em ponta romba pode ser fraca contra agulha.

ASTM F1342: vestimenta de proteção

A ASTM F1342/F1342M-05(2022) mede a força para uma sonda pontiaguda atravessar o material de vestimenta de proteção, perpendicular à superfície e sem apoio atrás, com três protocolos: o método A usa a sonda A, para elastômeros, têxteis e materiais revestidos; o método B usa a sonda B, para têxteis e materiais revestidos; o método C completa o conjunto. A norma remete a perfuração do tipo "agarrar e rasgar" (snag-type) para a ASTM D2582-21, de perfuração seguida de propagação de rasgo, e a ASTM F2878 remete a perfuração sem corte para a própria F1342.

Corte não é perfuração: ISO 13997

A ISO 13997 mede a resistência ao corte por lâmina afiada, não à perfuração. Segundo a SATRA, uma lâmina nova é arrastada uma vez sobre o corpo de prova, em curso de 20 mm, com várias cargas de contato, para achar a força que corta; o resultado vira as letras A a F da EN 388. É um ensaio de corte e não avalia penetração por pontas como agulhas e espinhos. A edição vigente é a de 2024. Uma luva pode ter nível alto de corte e baixo de perfuração, e o inverso.

Calçados com palmilha antiperfuração

Para saber se uma bota é resistente à perfuração, o caminho é a marcação de conformidade com a norma de calçado de segurança (série ISO 20345), que indica se o calçado tem palmilha antiperfuração e de que tipo. O ensaio da palmilha empurra um prego padronizado contra a sola: segundo a SATRA, um prego de 4,5 mm de ponta cônica, e a EN ISO 22568-4:2021 admite também um prego de 3 mm para palmilhas não metálicas, que representa objetos mais finos.

Pneus: o ensaio de êmbolo

O ensaio padronizado de resistência à perfuração de pneus nos Estados Unidos é o ensaio de resistência (strength test) do 49 CFR 571.119 (FMVSS 119), em que um êmbolo de aço de ponta hemisférica é empurrado contra a banda de rodagem a 50 mm/min até o pneu romper ou o êmbolo tocar o aro. A norma se aplica a pneus de veículos com peso bruto acima de 4.536 kg, a pneus de caminhonete com banda de 18/32 in ou mais, a pneus de reboques especiais e a pneus de motocicleta. O diâmetro do êmbolo depende do pneu: 19,05 mm para caminhonetes, para aro 17,5 ou menor e para aro 12 ou menor; 31,75 mm ou 38,10 mm para aros maiores, conforme a faixa de carga; e 7,94 mm para motocicleta.

O pneu é montado num aro de ensaio, calibrado na pressão da carga máxima e condicionado a 21 °C por 3 horas. O êmbolo é aplicado num elemento de banda próximo da linha central, em cinco pontos espaçados de 72° (três pontos a 120° em pneus de aro 12 ou menor). Em cada ponto, registram-se a força F e a penetração P logo antes da ruptura, e a energia de ruptura é calculada por W = (F × P / 2) × 10^-3, em joules, com F em newtons e P em milímetros. A média dos pontos precisa atingir o mínimo da tabela da norma para o tamanho e a faixa de carga do pneu.

O ensaio mede a resistência da carcaça a um objeto rombudo, não a capacidade de rodar furado. "Pneu resistente a furo" (puncture resistant tire), no mercado de bicicleta e de automóvel, é uma afirmação de produto, com camadas de proteção ou selante, e não uma classe normalizada. Para avaliar um pneu, o dado objetivo é o ensaio declarado pelo fabricante e a norma usada.

Como calcular o resultado do ensaio de perfuração

O resultado do ensaio de perfuração se calcula direto da curva: a força máxima é o pico, a penetração é o deslocamento até a ruptura e a energia é a área sob a curva até a ruptura. Não existe uma "fórmula da resistência à perfuração" que divida a força pela espessura; essa divisão é uma normalização opcional, que só tem sentido para comparar espessuras próximas do mesmo material e que se relata como força por espessura, em N/mm, nunca como tensão.

A energia é a integral da força ao longo do deslocamento:

W = ∫ F dx (de 0 até P)

Com a curva registrada em pontos, a integral se calcula pela regra dos trapézios, somando a área de cada intervalo:

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

Com força em N e deslocamento em mm, W sai em N·mm; divide-se por 1.000 para ter joules. Quando só se conhecem a força e a penetração na ruptura, como no ensaio de pneu, usa-se a aproximação triangular, que supõe a força crescendo em linha reta:

W = F × P / 2

A aproximação é exata só se a curva for uma reta. Num filme, em que a curva começa abaixo da reta porque o material primeiro só flexiona, ela superestima a energia, como mostra o Exemplo 1. A força máxima e a penetração não precisam de conta: são lidas na curva, e o software da máquina as entrega diretamente.

Exemplos resolvidos do ensaio de perfuração

Os exemplos abaixo são ilustrativos, com números coerentes com as faixas publicadas, e as contas são da Biopdi.

1. Energia num ensaio tipo F1306 (filme). A curva de um filme, lida a cada 2 mm, deu: 0 N em 0 mm; 1,5 N em 2 mm; 4,0 N em 4 mm; 7,5 N em 6 mm; 11,5 N em 8 mm; 15,5 N em 10 mm; e 18,0 N em 12 mm, onde a força caiu de forma brusca (perfuração). Força máxima: 18,0 N; penetração: 12 mm. Energia pelos trapézios, com 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 parcela já é (F_i + F_i+1) / 2 × 2 mm) = 0,098 J. Pela aproximação triangular: 18,0 × 12 / 2 = 108 N·mm = 0,108 J, cerca de 10 % acima. O pico de 18 N fica dentro da faixa de 5 a 20 N que a Mecmesin cita para filmes de embalagem; a célula de carga adequada é a menor da linha, de 0,05 kN (50 N), em que o pico ocupa 36 % da faixa, e não uma célula de 10 kN, em que ele seria 0,18 % da faixa.

2. Classificação de luva pela EN 388. Quatro corpos de prova da palma deram 92, 105, 98 e 110 N. O nível sai do menor valor, 92 N. Como 60 ≤ 92 < 100, a luva é nível 2. Se o laboratório tivesse usado a média, (92 + 105 + 98 + 110) / 4 = 101,25 N, declararia nível 3, um nível acima do real. Na escala ANSI/ISEA 105, os mesmos 92 N cairiam no nível 3 (60 a 99 N), o que mostra por que a norma tem de vir junto com o nível.

3. Geomembrana pela GRI-GM13. A especificação pede 90 lbf de perfuração D4833 para PEAD liso de 1,5 mm. Em SI: 90 × 4,448 = 400,3 N, ou seja, 400 N, como na tabela. Se a média do lote no ensaio D4833 deu 452 N, o lote atende ao mínimo médio de rolo, com 13 % de folga. A regra de aceitação completa (número de rolos, frequência de ensaio) é a do contrato e da especificação.

4. Pneu pelo 49 CFR 571.119. Num ponto do ensaio, o pneu rompeu com F = 8.000 N e P = 50 mm. W = (8.000 × 50 / 2) × 10^-3 = 200 J. Em unidade americana: 200 / 0,1130 = 1.770 in·lbf; pela fórmula em polegadas, 1.798,6 lbf × 1,969 in / 2 = 1.770 in·lbf, o mesmo valor. O resultado do pneu é a média dos cinco pontos, comparada com o mínimo da norma para o tamanho e a faixa de carga dele.

5. Escolha da máquina para punção CBR. Um geotêxtil com punção CBR esperada acima de 3,5 kN pede uma máquina de 10 kN, em que 3,5 kN ocupa 35 % da capacidade, com folga para lotes mais resistentes. Na linha Biopdi, é a faixa da MBIOI-10-M2 (2 a 10 kN). A velocidade da D6241, 50 mm/min, e a da D4833, 300 mm/min, estão dentro da faixa de 0,02 a 500 mm/min do modelo.

Perfuração, rasgamento, tração, embutimento e corte

Perfuração, rasgamento, tração, embutimento e corte são ensaios diferentes porque carregam o material de formas diferentes e entregam resultados em unidades diferentes. Na perfuração, uma ponta atravessa uma membrana presa pela borda, em estado biaxial localizado. No ensaio de rasgamento, um corte ou entalhe já existente avança. Na tração, a seção inteira é esticada numa direção. No embutimento, um punção esférico deforma uma chapa metálica até a trinca, para medir a capacidade de estampagem. No corte, uma lâmina desliza sobre o material. A tabela resume:

Ensaio	Carregamento	Resultado típico	Normas
Perfuração	ponta contra membrana presa no anel, biaxial	N, mm e J	F1306, D5748, D4833, D6241, ISO 12236, EN 388
Rasgamento	propagação de corte ou entalhe	N ou kN/m	D624, ISO 34-1, D1938, D2261
Perfuração seguida de rasgo	ponta que fura e rasga	N	ASTM D2582-21
Tração	uniaxial, seção inteira	MPa e %	D882, D412, ISO 527
Embutimento	punção esférico em chapa metálica	profundidade até a trinca, mm	Erichsen
Corte	lâmina deslizante	N ou nível A a F	ISO 13997, EN 388

A perfuração também é diferente da compressão, embora a máquina trabalhe no mesmo sentido: na compressão, pratos esmagam o corpo de prova inteiro; na perfuração, só a região sob a ponta é carregada, e o material rompe em tração biaxial. Outro termo que aparece nas buscas, "puncture voltage", nem é ensaio mecânico: é a tensão elétrica de ruptura dielétrica de um isolante, como um filme de polímero, medida em ensaio elétrico. A resistência elétrica de filmes tem métodos próprios, fora do escopo deste artigo.

Erros comuns no ensaio de perfuração

Os erros que mais distorcem o resultado, ou a leitura dele:

1. Comparar resultados de normas diferentes. Sonda, abertura e velocidade mudam o número, e métodos diferentes não se correlacionam.
2. Usar a D4833 em geotêxtil. A própria ASTM recomenda a D6241 (punção CBR) para geotêxteis.
3. Deixar o corpo de prova escorregar no anel. O escorregamento baixa a força e aumenta a penetração aparente; a D4833 não admite escorregamento e a D6241 admite até 5 mm.
4. Não declarar a face ensaiada em laminados e filmes coextrudados.
5. Ensaiar fora da velocidade da norma. Polímeros respondem à taxa de deformação.
6. Classificar luva pela média na EN 388, em vez do menor dos quatro resultados.
7. Confundir as escalas EN 388 e ANSI/ISEA 105, que têm o mesmo número de nível para forças diferentes.
8. Tratar a ISO 13997 como ensaio de perfuração. Ela mede corte por lâmina.
9. Chamar força por espessura de "resistência". A força dividida pela espessura é só normalização, em N/mm.
10. Usar a aproximação F·P/2 numa curva que não é reta, superestimando a energia.
11. Usar célula de carga grande demais. Um pico de 18 N lido numa célula de 10 kN fica perto do ruído da medição.
12. Trocar lbf por N ao ler especificações americanas: 90 lbf são 400 N, não 90 N.
13. Citar edição retirada, como a ISO 12236:2006, a ISO 13433:2006 ou a D5748-95(2019).
14. Ler o índice como valor de projeto. A D4833 e a D6241 servem para comparar e aceitar lotes.

Ensaio de perfuração na máquina universal Biopdi

Os ensaios de perfuração quase-estáticos da tabela de normas, de 25 a 500 mm/min, são feitos numa máquina universal de ensaios de velocidade constante, com a sonda presa à célula de carga na travessa e um dispositivo de punção (anel de fixação e sonda) com a geometria da norma. A Biopdi fornece o dispositivo de punção, com o anel de fixação e a sonda, para a sua máquina universal de ensaios, que lista o puncionamento pela ASTM D4833 entre as normas atendidas, no grupo dos ensaios de compressão, porque a sonda avança no sentido de compressão. A configuração do dispositivo para cada norma (diâmetro e ponta da sonda, abertura do anel) se define com a equipe técnica, pelo contato. Os ensaios dinâmicos (queda de dardo, queda de cone, impacto instrumentado e pêndulo) pedem torre de queda ou pêndulo, que não fazem parte da linha. O painel abaixo mostra a máquina, o papel de cada parte no ensaio de perfuração e os dispositivos da linha ligados a ele.

A regra de escolha é dimensionar a célula de carga à força esperada: dezenas de newtons em filme e luva, centenas de newtons em geomembrana, quilonewtons na punção CBR. A linha tem células a partir de 0,05 kN. Quanto à velocidade, todas as normas quase-estáticas da tabela, de 25 mm/min (F1306) a 500 mm/min (agulha da ANSI), ficam dentro da faixa dos modelos, de 0,02 a 500 mm/min (a portátil, até 600 mm/min). Confira também se o vão útil da máquina (48 mm na portátil e 150 mm na MBIOI-10-M2, segundo as páginas dos modelos) acomoda o dispositivo de punção da norma. Para comparar modelos e configurações, veja como escolher uma máquina universal de ensaio.

Aplicação	Faixa	Modelo Biopdi
Filmes, embalagens, luvas e agulha	200 N a 1 kN; 0,02 a 600 mm/min	MBIOI-1P-M2 portátil
Geomembranas (D4833), filme stretch (D5748) e geotêxteis (punção CBR)	2 a 10 kN; 0,02 a 500 mm/min	MBIOI-10-M2
Geotêxteis e geocompostos com punção CBR acima de 10 kN	5 a 50 kN; 0,02 a 500 mm/min	MBIOII-50-M2

A perfuração é um dos ensaios mecânicos que a mesma máquina universal faz, ao lado da tração, da compressão, da flexão e do rasgamento; a visão geral de como as propriedades mecânicas dos materiais se relacionam ajuda a decidir quais ensaios pedir junto com ele.