Máquina universal de ensaio: o que é, como funciona e tipos

A máquina universal de ensaio (MUE ou UTM) é um equipamento de laboratório, eletromecânico ou servo-hidráulico, que aplica força controlada de tração, compressão ou flexão a um corpo de prova e mede força e deformação para obter resistência, limite de escoamento, alongamento e módulo de elasticidade. A mesma estrutura, trocando garras e dispositivos, faz vários ensaios diferentes, e por isso ela se chama "universal".

No mercado ela também é chamada de máquina universal de ensaios, máquina de ensaio de tração ou máquina de tração e compressão; em inglês, universal testing machine. É o equipamento que o controle de qualidade da siderurgia e da construção civil usa para aprovar aço, o que o desenvolvimento de polímeros, têxteis, embalagens e dispositivos médicos usa para caracterizar material, e o que os laboratórios de ensino e pesquisa usam nas aulas de ensaios mecânicos. Quem procura o equipamento só para tração encontra a comparação de tipos, a ficha técnica e o checklist de compra no artigo sobre a máquina de ensaio de tração. Este guia explica o que ela é, como funciona, de que é feita, quais são os tipos, o que ela faz e o que não faz, onde é usada, quais normas se aplicam, como é calibrada e como escolher o modelo certo, com exemplos resolvidos.

Não confundir com a máquina universal de Turing, modelo teórico da ciência da computação proposto por Alan Turing em 1936, que não tem relação com ensaios de materiais.

O que é uma máquina universal de ensaio?

Uma máquina universal de ensaio é um quadro de carga rígido com uma travessa móvel, uma célula de carga que mede a força e um controlador que comanda a velocidade e registra os dados, ao qual se acoplam garras ou dispositivos conforme o ensaio. Ela determina como um material ou produto responde a uma força crescente: quanto resiste, quanto se deforma e em que ponto deixa de voltar à forma original ou rompe.

A diferença para um equipamento dedicado está no acessório. Uma prensa de concreto só comprime e um dinamômetro de mola só indica força; a máquina universal faz tração, compressão, flexão, cisalhamento, dobramento e outros ensaios estáticos no mesmo quadro, medindo força e deformação ao mesmo tempo e entregando a curva completa do ensaio.

Por que se chama "universal"?

O nome vem da origem da máquina. Em 1º de junho de 1880, Tinius Olsen, da Filadélfia, recebeu a patente norte-americana US 228.214 de uma máquina de ensaio, batizada de Little Giant, que fazia ensaios de tração, flexão e compressão num único quadro. Segundo o histórico da própria empresa fundada por ele, até então cada um desses ensaios costumava exigir uma máquina separada. Desde então "universal" designa a máquina que troca de ensaio trocando o acessório, e não a que faz todos os ensaios mecânicos: dureza, impacto e torção continuam com equipamentos próprios.

Resumo: os principais ensaios na máquina universal

A tabela abaixo resume os ensaios mais comuns, o que cada um mede, o acessório usado e uma norma típica de referência. A lista completa, com os demais ensaios, está mais adiante.

Ensaio	O que mede	Dispositivo	Norma típica
Tração	Limite de resistência, escoamento, alongamento, módulo	Garras de cunha ou pneumáticas	ABNT NBR ISO 6892-1 (metais)
Compressão	Resistência e módulo de compressão	Pratos de compressão	ASTM D695 (plásticos)
Flexão	Resistência e módulo de flexão	Dispositivo de 3 ou 4 pontos	ASTM D790 (plásticos)
Dobramento	Ductilidade sem trinca	Cutelo e apoios de dobramento	ABNT NBR ISO 7438 (metais)
Cisalhamento	Resistência ao cisalhamento	Dispositivo de cisalhamento	Norma do material ou da junta

A família de máquinas da figura a seguir mostra a faixa que uma mesma linha pode cobrir, da portátil de 200 N, para filmes e fios, à autoportante de 1.000 kN, para vergalhões de grande bitola.

Como funciona a máquina universal de ensaio?

A máquina universal funciona deslocando uma travessa a velocidade controlada enquanto mede, ao mesmo tempo, a força aplicada e a deformação do corpo de prova. O corpo de prova é preso entre duas garras: uma fica na travessa fixa, a outra na travessa móvel. Um motor desloca a travessa móvel a uma velocidade programada, afastando as garras no ensaio de tração ou aproximando os pratos no de compressão. Enquanto isso, três medidas são registradas continuamente:

• Força, medida pela célula de carga, em newtons (N) ou quilonewtons (kN).
• Deslocamento da travessa, medido por encoder ou sensor de posição, em milímetros.
• Deformação do corpo de prova, medida diretamente sobre a amostra por um extensômetro, quando o ensaio exige precisão na deformação.

O software converte força em tensão (força dividida pela área da seção transversal) e alongamento em deformação (variação de comprimento dividida pelo comprimento inicial), traça a curva tensão × deformação e extrai dela os resultados que a norma pede. O ensaio termina quando o corpo de prova rompe, quando a força cai abaixo de um limite programado ou quando se atinge o deslocamento definido.

Resumindo o princípio: a máquina universal impõe uma deformação controlada e mede quanto o material resiste a ela.

Quais são os componentes da máquina universal de ensaio?

Uma máquina universal de ensaio é formada por estrutura, acionamento, sistema de medição (célula de carga e extensômetro), garras e dispositivos, controlador com software e dispositivos de segurança, e várias dessas partes são intercambiáveis conforme o ensaio. Estes são os componentes e o papel de cada um:

Componente	Função
Estrutura (uma ou duas colunas)	Suporta os esforços do ensaio sem deformar. A rigidez da estrutura é o que permite medir o material, e não a máquina.
Travessa fixa e travessa móvel	Seguram as garras. A travessa móvel se desloca para aplicar a força.
Acionamento	Nas eletromecânicas, servomotor e fusos de esferas recirculantes. Nas hidráulicas, bomba, válvula e cilindro.
Célula de carga	Transdutor que converte força em sinal elétrico. É ela que mede o ensaio; costuma ser intercambiável, para adequar a faixa de medição à carga esperada.
Garras e dispositivos	Prendem o corpo de prova (garras cunha, pneumáticas, de alavanca, de rolos) ou aplicam o esforço (pratos de compressão, dispositivos de flexão, cisalhamento, dobramento).
Extensômetro	Mede a deformação diretamente no corpo de prova. Obrigatório quando se determina módulo de elasticidade ou limite de escoamento convencional.
Controlador e software	Controlam velocidade, posição e força; adquirem os dados, calculam os resultados e geram o relatório. Nas máquinas Biopdi, é o software BioLab.
Dispositivos de segurança	Fim de curso, botão de emergência e proteções, conforme a NR-12.
Condicionamento (opcional)	Câmara térmica ou sala climatizada, quando a norma exige ensaio em temperatura ou umidade controladas.

A Figura 1 mostra onde cada componente fica numa máquina de coluna dupla: as travessas e as colunas formam o quadro de carga, a célula de carga fica logo abaixo da travessa móvel, antes da fixação da garra superior, e o painel de comando, com o botão de emergência, fica na base.

Por que o extensômetro importa

O deslocamento da travessa não é a deformação do corpo de prova. Ele inclui a deformação da própria estrutura, das garras e as folgas de fixação, e por isso subestima a rigidez do material. Para um valor aproximado de alongamento na ruptura, o deslocamento da travessa pode bastar. Para módulo de elasticidade e limite de escoamento convencional (Rp0,2), a norma exige extensômetro. Em metais, a ABNT NBR ISO 6892-1 pede extensômetro de classe 1 ou melhor, segundo a ABNT NBR ISO 9513, para o escoamento convencional, e classe 0,5 quando o ensaio determina o módulo de elasticidade. Para propriedades de grande deformação, como o alongamento após a ruptura, aceita classe 2.

Exemplo resolvido: por que o módulo pela travessa sai baixo

A máquina, as garras e o corpo de prova se comportam como molas em série, e a travessa mede a soma das deformações de todas elas. Considere um corpo de prova de aço com E = 200 GPa, seção S₀ = 20 mm² e 50 mm de comprimento livre entre as garras, numa montagem cuja rigidez (estrutura, garras e célula) seja de 50 kN/mm. Esse valor de rigidez é hipotético, escolhido só para ilustrar o efeito:

• Rigidez do corpo de prova: k_cp = E · S₀ / L = 200.000 N/mm² × 20 mm² / 50 mm = 80.000 N/mm (80 kN/mm).
• Rigidez do conjunto em série: 1 / k_total = 1/80 + 1/50, logo k_total ≈ 30,8 kN/mm.
• Módulo aparente calculado pela travessa: 200 GPa × 30,8 / 80 ≈ 77 GPa.

O resultado fica cerca de 60% abaixo do módulo real do aço, sem nenhum defeito na máquina: é a física da medição. Por isso o módulo de elasticidade se mede com extensômetro fixado no corpo de prova, que enxerga só a deformação do material.

Quais são os tipos de máquina universal de ensaio?

Os tipos de máquina universal de ensaio se definem por quatro critérios independentes: o acionamento (eletromecânico, hidráulico ou servo-hidráulico), o regime de ensaio (estático ou dinâmico), a estrutura (coluna simples ou dupla) e a forma de instalação (portátil, de bancada ou autoportante).

Eletromecânica, hidráulica ou servo-hidráulica

O acionamento é a forma como a máquina gera a força, e ele define a precisão de controle, a capacidade econômica e o tipo de ensaio que a máquina atende. A comparação entre as três tecnologias:

	Eletromecânica	Hidráulica	Servo-hidráulica
Como gera a força	Servomotor e fusos de esferas	Bomba e cilindro hidráulico	Cilindro com servoválvula em malha fechada
Ponto forte	Controle fino de velocidade e posição; limpa e silenciosa	Capacidades muito altas com estrutura compacta	Ensaios dinâmicos e cíclicos em alta frequência
Limitação	Custo cresce muito acima de cerca de 1.000 kN (100 tf)	Controle de velocidade e posição menos preciso; óleo e manutenção	Investimento e manutenção mais altos
Uso típico	Tração, compressão, flexão e cisalhamento estáticos, do laboratório de pesquisa ao controle de qualidade	Compressão e tração de grande porte: concreto, vergalhões de bitola grande, cabos	Fadiga e ensaios dinâmicos

Para a grande maioria dos ensaios estáticos até 1.000 kN, a eletromecânica é a escolha natural: é mais precisa no controle, dispensa óleo e exige menos manutenção. Acima disso, ou quando o ensaio é de fadiga em alta frequência, entram as hidráulicas e as servo-hidráulicas.

Ensaio estático ou dinâmico

O ensaio estático aplica carregamento a velocidade constante até o resultado desejado. É o caso da tração, da compressão e da flexão convencionais, e é o que as máquinas universais eletromecânicas fazem. O ensaio dinâmico, ou de fadiga, aplica tensão ou deformação oscilatória, geralmente senoidal, ao longo de milhares ou milhões de ciclos, para descobrir em quantas repetições o material falha. Ensaios cíclicos de baixa frequência podem ser feitos em máquina eletromecânica; fadiga de alto número de ciclos pede máquina dinâmica.

Coluna simples ou coluna dupla

A estrutura é o quadro que reage à força do ensaio, e o número de colunas define até onde a máquina mantém o alinhamento sob carga. As diferenças práticas:

	Coluna simples	Coluna dupla
Capacidade típica	Até cerca de 10 kN (1.000 kgf)	A partir de cerca de 5 kN até 1.000 kN ou mais
Corpo de prova	Pequena seção: filmes, fios, borrachas, espumas, papel, fitas, componentes pequenos	Metais normalizados, perfis, juntas soldadas, compósitos, peças de porte industrial
Vantagem	Compacta, leve, acesso fácil à área de ensaio	Carga distribuída simetricamente; mantém o alinhamento sob esforço alto

Na faixa em que as duas se sobrepõem, o que decide é o tamanho do corpo de prova e o alinhamento: carga alta em estrutura de coluna simples tende a fletir a coluna e desalinhar o ensaio.

A Figura 2 coloca as duas estruturas lado a lado, na mesma escala, para comparar o porte da coluna simples de 10 kN com a coluna dupla de 50 kN.

Portátil, de bancada ou autoportante

• Portátil: leve o bastante para ser levada até onde o ensaio precisa acontecer, como a linha de produção, o campo ou a sala de aula.
• De bancada: apoiada sobre uma bancada de laboratório; cobre a maior parte das capacidades até algumas centenas de kN.
• Autoportante (de piso): estrutura própria apoiada no chão, necessária nas capacidades maiores, que pesam de uma a algumas toneladas e exigem piso dimensionado e, em geral, alimentação trifásica.

A Figura 3 mostra as três formas de instalação na mesma escala, da portátil de 1 kN à autoportante de 300 kN.

Máquina universal ou prensa de compressão?

A prensa de compressão faz um único tipo de ensaio, a compressão, e é o equipamento padrão para corpos de prova de concreto, argamassa e blocos, onde a força é alta e não há tração a medir. A máquina universal faz tração, compressão, flexão e os demais ensaios com a mesma estrutura. Se o laboratório só rompe corpos de prova de concreto, a prensa é a escolha; se ensaia aço, polímeros ou precisa de mais de um tipo de ensaio, a máquina universal.

Quais ensaios a máquina universal faz?

A máquina universal faz os ensaios mecânicos estáticos em que a força cresce a velocidade controlada: tração, compressão, flexão, cisalhamento, dobramento, embutimento, arrancamento e aderência, trocando apenas o dispositivo de fixação ou de aplicação da carga:

Ensaio	O que mede	Dispositivo
Tração	Limite de resistência, escoamento, alongamento, estricção, módulo	Garras cunha, pneumáticas, de alavanca ou de rolos
Compressão	Resistência à compressão, módulo, deformação	Pratos de compressão
Flexão (3 e 4 pontos)	Resistência à flexão, módulo de flexão, flecha	Dispositivo de flexão com apoios e cutelo
Cisalhamento	Resistência ao cisalhamento de materiais, adesivos, parafusos	Dispositivo de cisalhamento
Dobramento	Ductilidade: se o material dobra sem trincar	Dispositivo de dobramento com cutelo
Embutimento	Estampabilidade de chapas	Dispositivo de embutimento com punção
Arrancamento	Força para remover um elemento fixado (inserto, parafuso, grampo)	Dispositivo de arrancamento
Aderência e descascamento	Força de adesão de revestimentos, fitas e adesivos	Dispositivos de peel e de ângulo variável

O que vai para a máquina não é só o corpo de prova usinado da norma: produtos inteiros, como garrafas, cordas e cabos, também são ensaiados, como mostra a figura a seguir.

O que a máquina universal não faz

"Universal" não quer dizer todos os ensaios mecânicos. Alguns pedem equipamento próprio:

• Dureza: durômetro (Rockwell, Brinell, Vickers, Shore).
• Impacto: pêndulo Charpy ou Izod.
• Torção: máquina de ensaio de torção.
• Fluência de longa duração: máquinas de fluência, que mantêm carga constante por centenas ou milhares de horas sem ocupar a máquina universal.
• Fadiga de alto número de ciclos: máquinas dinâmicas (servo-hidráulicas ou eletrodinâmicas).

Para ver a classificação completa dos ensaios, estáticos, dinâmicos, de dureza e não destrutivos, consulte o guia de tipos de ensaios mecânicos.

Onde a máquina universal de ensaio é usada?

A máquina universal de ensaio é usada em toda atividade que precisa comprovar, por número e por norma, que um material ou produto resiste ao esforço previsto: no controle de qualidade industrial, na aprovação de lotes, no desenvolvimento de produtos e no ensino de engenharia. Os setores e materiais mais comuns, com a faixa de máquina que cada um costuma pedir:

Setor	Materiais e produtos ensaiados	Faixa de força usual
Siderurgia e metalurgia	Chapas, barras, tubos, juntas soldadas, parafusos e fixadores	De 5 a 50 kN para chapas e fixadores pequenos; centenas de kN para barras e perfis
Construção civil	Vergalhões CA-50 e CA-60, telas soldadas, madeira, geotêxteis	De 50 a 600 kN, conforme a bitola
Plásticos e borrachas	Corpos de prova de plásticos, borrachas, espumas, filmes	De 200 N a 10 kN, muitas vezes com curso longo
Compósitos e aeronáutica	Laminados de fibra, juntas coladas, insertos	De 5 a 100 kN
Têxtil e embalagens	Tecidos, fios, cordas, fitas adesivas, garrafas e tampas	De 200 N a 10 kN
Médico e odontológico	Fios de sutura, biomateriais, resinas, implantes e componentes	De 200 N a 50 kN, conforme o componente
Ensino e pesquisa	Corpos de prova das aulas de ensaios mecânicos e de pesquisa em materiais	Conforme as linhas de pesquisa do laboratório

As faixas da tabela são ordens de grandeza para orientar a primeira conversa: a capacidade certa sai do cálculo com o corpo de prova real, como mostra a seção sobre escolha da máquina. Em compressão de concreto e blocos, onde não há tração a medir, o equipamento usual é a prensa de compressão.

Passo a passo de um ensaio de tração

O procedimento abaixo segue a lógica da ABNT NBR ISO 6892-1 para metais; a norma do material define os detalhes.

1. Preparar e medir o corpo de prova. Conferir as dimensões exigidas pela norma e medir a seção transversal no comprimento útil.
2. Marcar o comprimento de medida inicial (L0), usado depois para calcular o alongamento após a ruptura.
3. Escolher célula de carga e garras. A força máxima esperada deve cair dentro da faixa calibrada da célula; as garras, adequadas à forma e ao material do corpo de prova.
4. Fixar e alinhar. Corpo de prova centrado e alinhado ao eixo de carga, porque o desalinhamento introduz flexão e distorce o resultado.
5. Zerar a força com o corpo de prova preso só na garra superior, ou aplicar a pré-carga prevista na norma.
6. Instalar o extensômetro, quando o ensaio determina módulo ou escoamento convencional.
7. Programar a velocidade. A norma define a taxa de deformação ou de tensão em cada fase do ensaio.
8. Executar o ensaio até a ruptura, retirando o extensômetro antes dela quando o modelo não for próprio para acompanhar a fratura.
9. Medir após a ruptura: juntar as partes e medir o comprimento final e a seção na região da fratura.
10. Emitir o relatório com resultados, curva, condições de ensaio e identificação da amostra.

Exemplo resolvido: velocidade da travessa pela ISO 6892-1

A ABNT NBR ISO 6892-1 especifica a velocidade do ensaio de tração de metais como taxa de deformação, em s^-1, e não em mm/min. Quando a máquina controla pela travessa (método A2), a velocidade é estimada multiplicando a taxa pelo comprimento paralelo do corpo de prova (L_c). Para L_c = 75 mm:

• Até o escoamento, na faixa de 0,00025 s^-1: 0,00025 × 75 = 0,01875 mm/s, ou cerca de 1,1 mm/min.
• Depois do escoamento, até a ruptura, na faixa de 0,0067 s^-1: 0,0067 × 75 = 0,5025 mm/s, ou cerca de 30 mm/min.

A norma admite tolerância de ±20% sobre essas taxas. Os dois valores precisam caber na faixa de velocidade da máquina, que na MBIOII-50-M2 vai de 0,02 a 500 mm/min. Como a travessa também mede a deformação da máquina, a taxa real no corpo de prova fica um pouco abaixo da estimada; por isso o método A1, com controle pelo extensômetro, é o de menor incerteza. O guia da ASTM E8 e ISO 6892-1 detalha os métodos.

Resultados que a máquina entrega

• Força máxima (Fm) e limite de resistência à tração (Rm).
• Limite de escoamento, superior e inferior (ReH, ReL) quando o escoamento é nítido, ou convencional (Rp0,2) quando não é, obtido pela reta paralela a 0,2% de deformação.
• Limite elástico e módulo de elasticidade (E).
• Alongamento após a ruptura (A) e redução de área ou estricção (Z), indicadores de ductilidade.
• Energia até a ruptura, associada à tenacidade.
• A própria curva tensão × deformação, com estatística por lote (média, desvio padrão, mínimo e máximo).

Quais normas se aplicam à máquina universal?

Na máquina universal valem dois grupos de normas: as de ensaio, que definem corpo de prova, velocidade e cálculo para cada material, e as de verificação, que comprovam a exatidão da própria máquina (ABNT NBR ISO 7500-1 e ASTM E4 para a força; ABNT NBR ISO 9513 e ASTM E83 para o extensômetro). As mais usadas:

Material / ensaio	Normas
Metais: tração em temperatura ambiente	ABNT NBR ISO 6892-1; ASTM E8/E8M
Metais: dobramento	ABNT NBR ISO 7438
Barras de aço para concreto armado (CA-25, CA-50, CA-60)	ABNT NBR 7480 (especificação), com tração pela ABNT NBR ISO 6892-1
Plásticos: tração	ISO 527; ASTM D638
Plásticos: flexão	ISO 178; ASTM D790
Compósitos de matriz polimérica: tração	ASTM D3039
Borrachas e elastômeros: tração	ISO 37; ASTM D412
Geotêxteis: tração em faixa larga	ABNT NBR ISO 10319
Tecidos: tração	ISO 13934-1
Fitas adesivas: descascamento	ASTM D3330
Madeira	ABNT NBR 7190
Calibração da força da máquina	ABNT NBR ISO 7500-1; ASTM E4
Calibração de extensômetros	ABNT NBR ISO 9513; ASTM E83

Calibração: o que significa "classe 1" pela NBR ISO 7500-1

A ABNT NBR ISO 7500-1 define como verificar o sistema de medição de força de uma máquina de ensaio e em que classe ela se enquadra. A verificação compara a força indicada pela máquina com a de um instrumento de referência (um dinamômetro de referência calibrado) em vários pontos de cada faixa, subindo a carga.

Classe	Erro relativo de indicação máximo	Repetibilidade máxima
0,5	±0,5%	0,5%
1	±1,0%	1,0%
2	±2,0%	2,0%
3	±3,0%	3,0%

A norma também limita a resolução do indicador e o erro de zero. Três pontos práticos:

• A classe vale para a faixa verificada. Uma máquina "classe 1" é classe 1 entre os pontos em que foi verificada. A norma pede no mínimo cinco pontos entre 20% e 100% de cada faixa, e a faixa pode descer abaixo de 20% quando a verificação inclui pontos adicionais nas cargas menores. Ensaiar abaixo da faixa verificada é ensaiar sem garantia de exatidão.
• A maioria das normas de ensaio exige classe 1 ou melhor. É o requisito da ABNT NBR ISO 6892-1 para metais, por exemplo.
• A periodicidade é recomendada, não fixa. A própria NBR ISO 7500-1 recomenda verificar em intervalos de no máximo 12 meses, salvo especificação diferente, e sempre que a máquina for desmontada para mudar de lugar ou passar por reparo ou ajuste importante. A ASTM E4 recomenda verificação anual e não admite intervalo acima de 18 meses.

O extensômetro tem classificação própria, pela ABNT NBR ISO 9513 (classes 0,2, 0,5, 1 e 2), e é calibrado separadamente. Como contratar e ler a calibração da máquina está no guia de calibração de máquina universal de ensaios pela NBR ISO 7500-1.

Exemplo resolvido: o que a classe 1 garante na prática

A classe é um limite para o erro encontrado na calibração. Numa máquina classe 1, em cada ponto verificado, a diferença entre a força indicada e a força do instrumento de referência não passou de 1%: num ponto de 50,0 kN, a máquina indicou entre 49,5 e 50,5 kN. Na classe 0,5 o limite seria de 0,25 kN nesse mesmo ponto.

A classe não é a incerteza da medição. A própria ISO 7500-1:2018 adverte que uma máquina certificada numa classe não tem, por isso, garantia de exatidão abaixo daquele valor quando se soma a incerteza da calibração, que é estimada à parte e aparece no certificado. Quem precisa declarar incerteza no relatório de ensaio parte do certificado de calibração, e não só do número da classe.

A classe também tem piso. A ISO 7500-1:2018 limita a menor força da faixa verificada em função da resolução do indicador (r): pelo menos 200 r na classe 1 e 400 r na classe 0,5. Com resolução de 0,01 kN, a classe 1 só pode ser declarada a partir de 200 × 0,01 = 2 kN. Abaixo disso, a leitura existe, mas sem a garantia da classe. Esse piso é o motivo prático para trocar de célula de carga quando o corpo de prova é muito menor que a capacidade da máquina.

Como escolher uma máquina universal de ensaio?

Escolher uma máquina universal de ensaio é partir do ensaio e do corpo de prova, nunca do catálogo: a norma define dispositivos e extensômetro, a força de ruptura define a capacidade, o corpo de prova define curso e vão, e a menor força a medir define as células de carga. Seis perguntas, nesta ordem:

1. Que ensaios e que normas? Definem os dispositivos, a necessidade de extensômetro e a velocidade.
2. Qual a força máxima esperada? Estime pela área da seção do corpo de prova vezes a resistência do material (tabela abaixo). A máquina deve ter capacidade com margem sobre esse valor.
3. Qual a menor força que precisa medir com exatidão? Se o laboratório ensaia do fio fino à barra de aço, uma célula só não cobre as duas pontas dentro da faixa verificada: a solução são células de carga intercambiáveis.
4. Qual o tamanho do corpo de prova? O vão útil (distância entre colunas) limita a largura; o curso vertical limita o comprimento e o alongamento até a ruptura. Filmes e elastômeros podem alongar várias vezes o comprimento inicial e esgotar o curso antes de romper.
5. Precisa de extensômetro? Sim, se a norma pede módulo ou escoamento convencional.
6. Onde a máquina vai ficar? Peso, piso, espaço e alimentação elétrica, já que os modelos de maior capacidade pesam toneladas e exigem rede trifásica.

Qual capacidade para cada material

A força de ruptura em tração é, em ordem de grandeza, a área da seção vezes o limite de resistência do material. Exemplos calculados com valores típicos:

Corpo de prova	Área da seção	Resistência típica	Força de ruptura estimada
Fio ou filamento, fita adesiva, filme fino	< 1 mm² a poucos mm²	variável	de alguns N a centenas de N
Plástico, corpo de prova tipo 1A da ISO 527 (10 × 4 mm)	40 mm²	30 a 70 MPa	1,2 a 2,8 kN
Chapa de aço de 12,5 × 1 mm	12,5 mm²	400 MPa	5 kN
Barra de aço CA-50 de 10 mm	78,5 mm²	~600 MPa	~47 kN
Barra de aço CA-50 de 16 mm	201 mm²	~600 MPa	~121 kN
Barra de aço CA-50 de 25 mm	491 mm²	~600 MPa	~295 kN
Barra de aço CA-50 de 32 mm	804 mm²	~600 MPa	~483 kN

No CA-50, a ABNT NBR 7480:2024 fixa o limite de escoamento característico em 500 MPa e exige limite de resistência de pelo menos 1,10 vez o escoamento medido, o que dá no mínimo 550 MPa numa barra que escoe a 500 MPa. Os 600 MPa da tabela são um valor ilustrativo, um pouco acima desse mínimo, porque a barra real costuma escoar acima do valor característico; para dimensionar a máquina, use o maior limite de resistência que o seu material pode apresentar. As áreas da tabela são as nominais, suficientes para estimar a força; no ensaio de aceitação, a NBR 7480 manda calcular a área pela massa linear da barra. O exemplo do vergalhão mostra por que a bitola define a máquina: quem ensaia CA-50 até 16 mm fica bem servido com 200 kN; até 25 mm, precisa de 300 kN; até 32 mm, de 600 kN.

Exemplo resolvido: capacidade para vergalhão de 16 mm

Um laboratório de construtora vai ensaiar CA-50 até a bitola de 16 mm e quer saber que máquina comprar. O cálculo:

1. Área nominal da barra: π × 16² / 4 = 201,1 mm².
2. Limite de resistência adotado, com folga sobre o mínimo normativo de 550 MPa: 650 MPa (hipótese de projeto).
3. Força máxima esperada: 650 × 201,1 = 130,7 kN.
4. Margem de 20% para lotes acima do esperado: 130,7 × 1,2 ≈ 157 kN.

Uma máquina de 50 kN é insuficiente e uma de 1.000 kN seria desperdício, porque a força das bitolas menores ficaria na parte baixa da faixa, onde a resolução relativa piora. A resposta é a faixa de 200 kN, como a MBIOII-200-M2. Se o mesmo laboratório também ensaiar fios e telas finas, a outra ponta do problema aparece: a força mínima precisa ficar acima do piso da classe de alguma célula de carga, como mostrado na seção de calibração.

A linha M2 da Biopdi

A máquina universal de ensaios Biopdi é fabricada pela Biopdi, empresa brasileira fundada em 2010 e sediada em São Carlos (SP), cidade reconhecida por lei federal (Lei 12.504/2011) como a Capital Nacional da Tecnologia. A linha M2 é eletromecânica, com 15 capacidades de 200 N a 1.000 kN em oito estruturas, software próprio e assistência técnica no Brasil. Curso, vão e peso são da estrutura e valem para todas as capacidades dela:

Modelo	Capacidades	Tipo	Curso vertical	Vão útil	Peso
MBIOI-1P-M2	200 N, 500 N ou 1 kN	Portátil	425 mm	48 mm	15 kg
MBIOI-10-M2	2, 5 ou 10 kN	Coluna simples	890 mm	150 mm	105 kg
MBIOI-10-M2 estendida	2, 5 ou 10 kN	Coluna simples, curso estendido	1.290 mm	150 mm	120 kg
MBIOII-50-M2	5, 10, 20, 30 ou 50 kN	Coluna dupla	1.300 mm	425 mm	190 kg
MBIOII-200-M2	100, 150 ou 200 kN	Coluna dupla	1.500 mm	605 mm	760 kg
MBIOII-300-M2	300 kN (30.000 kgf)	Autoportante	1.500 mm	650 mm	1.220 kg
MBIOII-600-M2	600 kN (60.000 kgf)	Autoportante	1.500 mm	605 mm	1.500 kg
MBIOII-1000-M2	1.000 kN (100.000 kgf)	Autoportante	1.500 mm	560 mm	3.500 kg

Velocidade de ensaio, dimensões e alimentação de cada modelo estão na página própria dele.

Manutenção e rotina de uso da máquina universal

A manutenção da máquina universal de ensaio combina cuidados de rotina feitos pelo operador, manutenção preventiva conforme o manual do fabricante e verificação periódica da força por laboratório de calibração. Os três protegem coisas diferentes: a rotina protege o ensaio do dia, a preventiva protege a máquina e a calibração protege o número do relatório. Quando a máquina para, ou a eletrônica e o software ficam obsoletos, entram o conserto e o retrofit; a Biopdi faz os dois em máquinas de qualquer marca, como explica a página de retrofit, manutenção e conserto de máquina universal de ensaios.

• Antes de cada sessão de ensaios: conferir se a célula de carga instalada é a da faixa do ensaio, zerar a força sem corpo de prova, testar o botão de emergência e os fins de curso, e inspecionar as faces das cunhas, porque dente gasto ou sujo faz o corpo de prova escorregar e gera curva com degraus.
• Depois do ensaio: remover cavacos, pó e fragmentos da área de ensaio, principalmente após rupturas frágeis, e guardar garras e dispositivos limpos e protegidos contra corrosão.
• Preventiva: lubrificação de fusos e guias, inspeção de cabos e conectores dos transdutores e atualização do software, nos intervalos que o manual do fabricante indicar para o regime de uso.
• Verificação da força: pela ABNT NBR ISO 7500-1, em intervalo de no máximo 12 meses, salvo especificação diferente, e sempre que a máquina mudar de lugar ou passar por reparo importante. O extensômetro tem verificação própria pela ABNT NBR ISO 9513.

Um sinal simples de que algo mudou é ensaiar periodicamente um corpo de prova de referência do próprio laboratório e acompanhar o resultado: um desvio crescente aparece antes da próxima calibração. A segurança do operador durante o ensaio, inclusive a proteção contra fragmentos na ruptura, é tratada no artigo sobre a NR-12 em máquinas de ensaio.

O que define o investimento em uma máquina universal

O preço de uma máquina universal varia muito porque "a máquina" é, na prática, uma configuração. O que pesa, em ordem aproximada:

• Capacidade e estrutura: de uma portátil de 1 kN a uma autoportante de 1.000 kN, a estrutura, o acionamento e a instalação mudam de escala.
• Número de células de carga: uma por faixa de força que o laboratório precisa medir com exatidão.
• Extensômetro: clip-on, de longo curso para elastômeros ou óptico sem contato.
• Garras e dispositivos: cada ensaio e cada norma pede o seu, e as pneumáticas custam mais que manuais.
• Software e controle: painel mecânico, CLP ou tela touchscreen integrada.
• Serviços: instalação, treinamento, calibração inicial e assistência técnica.

Duas perguntas evitam os erros de compra mais caros: a máquina mede com exatidão a menor força que eu preciso? E o curso e o vão aceitam o maior corpo de prova que eu vou ensaiar? Para uma proposta com a configuração do seu ensaio, solicite um orçamento.

Máquina nacional ou importada

Tecnicamente, uma máquina nacional e uma importada da mesma classe entregam o mesmo resultado, porque a norma é a mesma. A diferença está no ciclo de vida: prazo e custo de assistência técnica, disponibilidade de peças e de garras sob medida, calibração, treinamento em português e exposição do preço ao câmbio. Como a máquina universal costuma operar por muitos anos, esses custos pesam tanto quanto o preço de compra.

Vídeos da máquina universal de ensaios

Demonstrações de ensaios em máquinas universais Biopdi: tração de metais e polímeros, modelos de bancada e o modelo portátil.

Conclusão

A máquina universal de ensaios mede como um material responde a uma força controlada, e com dispositivos diferentes cobre tração, compressão, flexão, cisalhamento, dobramento, embutimento, arrancamento e aderência. Escolher bem é partir do ensaio: a norma define dispositivos e extensômetro, a força de ruptura define a capacidade, o corpo de prova define curso e vão, e a menor força a medir define as células de carga. A calibração pela NBR ISO 7500-1 é o que garante que o número no relatório corresponde à força real.