Plásticos¿Cómo se mide la dureza de los plásticos? Shore D, penetración con bola y Rockwell
En los aceros la dureza se mide en Rockwell C o Brinell, pero en los plásticos esas escalas no sirven: los polímeros se deforman de otra manera y recuperan parte de la huella. Por eso las fichas técnicas de los plásticos hablan de Shore D, de dureza a la penetración con bola o de Rockwell R y M. En esta guía explicamos qué mide cada escala, cómo se hace la prueba y qué tan duros son los veinte plásticos que manejamos.
¿Por qué los plásticos no usan las escalas del acero?
La dureza es la resistencia de un material a que otro cuerpo penetre en su superficie. En los metales la huella que deja el penetrador es permanente y se mide después de retirar la carga. En los plásticos el material es viscoelástico: se deforma bajo la carga y recupera parte de la huella al retirarla, y además la lectura cambia con el tiempo de aplicación. Por eso las pruebas para plásticos miden la profundidad de penetración con la carga aplicada y fijan un tiempo de lectura.
Shore D: la escala más común en plásticos de ingeniería
La prueba Shore (ISO 868 y ASTM D2240) usa un durómetro con un penetrador accionado por resorte. La escala va de 0 (penetración de 2.5 mm) a 100 (penetración cero). La escala Shore A, con un cono truncado y 9.81 N de fuerza, se usa para hules y elastómeros blandos; la escala Shore D, con un cono de 30° y 49 N, es la que aplica a plásticos rígidos y normalmente da lecturas entre 30 y 90. La probeta debe tener al menos 6 mm de espesor y la lectura se toma en 1 segundo (ASTM) o 15 segundos (ISO), lo que explica pequeñas diferencias entre fichas.
Un valor como "83 Shore D" significa 83 puntos en la escala D. A mayor número, más duro. Un Teflón de 50 a 55 Shore D es blando al tacto; un nylon o un PET de 83 a 84 Shore D se sienten rígidos; una Baquelita de 90 Shore D ya no se marca con la uña.
Dureza a la penetración con bola (ISO 2039-1)
Esta prueba presiona una bola de acero contra la superficie: primero con una precarga de 9.8 N para fijar el plano de referencia y luego con una carga de 49, 132, 358 o 961 N, elegida para que la penetración quede entre 0.15 y 0.35 mm después de 30 segundos. El resultado se expresa en N/mm² (equivalente a MPa) y se identifica como HB o "dureza de bola". Como la huella es grande, promedia bien el material y sirve tanto para plásticos con carga como sin carga. Es la escala que usan las fichas europeas (DIN EN ISO) para nylon, acetal, PEEK, PET y Baquelita.
Rockwell R y M (ISO 2039-2 y ASTM D785)
La prueba Rockwell para plásticos mide la profundidad permanente de la huella después de retirar la carga, con bolas de distinto diámetro. Las escalas más usadas son la R (bola de 12.7 mm y 588 N) para plásticos blandos y la M (bola de 6.35 mm y 981 N) para plásticos más duros; también existen la L y la E. Es la escala habitual en las fichas norteamericanas (ASTM), como la del policarbonato (R125) o la del PETG (M/R 115).
¿Qué tan duros son nuestros plásticos?
Valores de referencia tomados de nuestras fichas técnicas. Las tres columnas no son intercambiables: cada escala usa un penetrador y una carga distintos, así que solo se comparan valores de la misma escala.
| Material | Shore D (ISO 868) | Bola (ISO 2039-1) | Rockwell (ISO 2039-2 / ASTM D785) |
|---|---|---|---|
| Nylon M natural | 83 Shore D | — | — |
| Nylon SL negro | 83 Shore D | 185 MPa | — |
| Nylon HS azul | 82 Shore D | 170 MPa | — |
| Nylon AL rojo | 82 Shore D | 170 MPa | — |
| Nylon XL verde | 82 Shore D | 165 MPa | — |
| Polietileno HD PE 300 | 64 Shore D | — | — |
| Polietileno HMW PE 500 | 62 Shore D | 150 MPa | — |
| Polietileno UHMW PE 1000 | 60 Shore D | 33 MPa | — |
| Polietileno UHMW Cerámico | 68 Shore D | — | — |
| Acetal (POM) | 81 Shore D | 150 MPa | — |
| Teflón (PTFE) | 50 – 55 Shore D | — | — |
| Policarbonato (PC) | — | — | 125 Rockwell R |
| PEEK | 88 Shore D | 230 MPa | — |
| Copoliéster PETG | — | — | 115 |
| Poliéster PET | 84 Shore D | 170 MPa | — |
| Polipropileno (PP) | 72 Shore D | — | — |
| Baquelita | 90 Shore D | 320 MPa | — |
| Celorón | — | — | 105 Shore D |
| G10 / FR4 | — | — | — |
| G11 | — | — | — |
¿Qué nos dice la dureza al elegir un plástico?
- Resistencia al rayado y a la marca: a mayor dureza, la pieza resiste mejor el rayado y las huellas por contacto. Por eso la Baquelita (90 Shore D) y el PEEK (88 Shore D) se usan en piezas que reciben carga puntual.
- No confundir dureza con resistencia al desgaste: el polietileno UHMW PE 1000 es de los más blandos (60 Shore D) y sin embargo es el que mejor resiste la abrasión de toda la familia, gracias a su peso molecular. La dureza no lo explica todo.
- Dureza baja = mejor deslizamiento y amortiguación: el Teflón (50 a 55 Shore D) y los polietilenos se acomodan a la contraparte y absorben golpes; son ideales para sellos, guías y placas de desgaste.
- Dureza alta = mejor estabilidad y acabado: el acetal, el PET y el nylon toman tolerancias cerradas y buen acabado de maquinado.
En resumen
- Los plásticos no se miden en Rockwell C ni Brinell: se usan Shore D, penetración con bola (N/mm²) y Rockwell R o M
- Shore D (ISO 868 / ASTM D2240) es la escala más común: cono de 30° y 49 N; a mayor número, más duro
- La dureza de bola (ISO 2039-1) se expresa en MPa y es la habitual en fichas DIN EN ISO
- Solo se comparan valores de la misma escala; la dureza no equivale a resistencia al desgaste
- Nuestros plásticos van de 50 a 55 Shore D (Teflón) hasta 90 Shore D (Baquelita)
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Fuentes: fichas técnicas y catálogo de Plásticos de ingeniería NAT MAC; TecnoQuim (fichas técnicas de los materiales); ISO 868:2003, Plastics — Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness); ZwickRoell, Shore hardness test (ASTM D2240 / ISO 868); ZwickRoell, ASTM D785 e ISO 2039-1/-2, Plastics hardness test; ASTM D785, Standard Test Method for Rockwell Hardness of Plastics and Electrical Insulating Materials.
