galgas

Scientia et Technica Au00f1o XIII, No 34, Mayo de 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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MEDIDORES DE DEFORMACION POR RESISTENCIA: GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS
RESUMEN
Este documento describe el principio de funcionamiento de un
transductor para la medición de fuerza basado en la deformación
causada por esfuerzos mecánicos: Las galgas extensiométricas. Además
seestablecen las formas de acondicionamiento, usando diferentes
configuraciones del circuito denominado puente de Wheatstone. Como
aplicación se presentan los resultados de una balanza básica construida
con una viga en voladizo a la cual se le han instalado 4 galgas
extensiométricas.
PALABRAS CLAVES: transductor, fuerza, galgas extensiométricas,
acondicionamiento, puente Wheatstone, balanza.
ABSTRACTThis document describes the operation’s principle of a transducer for
force-measurement based on deformation caused by mechanic stress:
The extensiometric gauges. Also some forms of signal conditioning
using different configurations of the denominated Wheatstone Bridge
Circuit are presented. As an application of the results, a basic scale
constructed with a beam in projection has beenmodified installing 4
strain gauges.

EDWIN
JHOVANY
ALZATE
RODRÍGUEZ
Químico Industrial.
Profesor Auxiliar
Universidad Tecnológica de Pereira.
jhovalz@utp.edu.co
JOSE
WILLIAM
MONTES
OCAMPO
Ingeniero Mecánico
Profesor Auxiliar
Universidad Tecnológica de Pereira.
wizac@utp.edu.co
CARLOS
ARMANDO
SILVA
ORTEGA
Ingeniero Mecánico
Profesor Auxiliar
Universidad Tecnológica de Pereira.silva53@utp.edu.co

KEYWORDS: transducer, strain gauges, force, preparation,
Wheatstone bridge, synchronous demodulation, balance, conditioned.

1. INTRODUCCIÓN

•

En 1856 Lord Kelvin descubrió que al aplicar una fuerza
sobre un hilo conductor o un semiconductor se presenta
una variación en su resistencia eléctrica. Este principio
permite realizar mediciones de fuerzas muy tenues queprovoquen pequeñas deformaciones en el conductor.

Mixtas: cuando se realizan sobre soportes y
estructuras sometidas a la acción de cargas de
variación rápida.

•

Dinámicas: realizadas sobre acciones de variación
rápida: fenómenos de vibración. impacto, etc.

La utilidad de este principio se manifiesta en la
construcción de las galgas extensiométricos. Estos
dispositivos sontransductores pasivos, que aplicados
sobre un espécimen, permiten medir la fuerza ejercida
sobre él a partir de la deformación resultante. Así, fuerzas
de compresión, tracción o torsión, aplicadas sobre
materiales elásticos, generan deformaciones que son
transmitidas a la galga, respondiendo ésta con una
variación de su propia resistencia eléctrica.
Las galgas se utilizan ampliamente en diversasaplicaciones a nivel industrial, de investigación en
ingeniería y en todos los campos donde se requieran
mediciones precisas de fuerza. Esas mediciones pueden
ser de tres tipos:
•

Estáticas: las referidas a soportes y estructuras
resistentes sometidas a cargas fijas.

Fecha de Recepción: 31 Agosto de 2006
Fecha de Aceptación: 28 Febrero de 2007

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Suprincipio de funcionamiento se basa en el efecto
piezorresistivo de metales y semiconductores, según el
cual, su resistividad varía en función de la deformación a
la que están sometidos, el material de que esta hecho y el
diseño adoptado. [2]
Si se considera un hilo metálico de longitud l, sección
transversal A y resistividad ρ, su resistencia eléctrica R
es:
l
(1)
R=ρ
A
Si se le somete aun esfuerzo en dirección longitudinal,
cada una de las tres magnitudes que intervienen en el
valor de R cambia, por tanto el cambio de R se puede
expresar como:

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dR =

A(ρdl + ld ρ ) − ρldA
A2

(2)

El cambio de longitud que resulta de aplicar una fuerza F
a una pieza unidimensional...