strain gage
Páginas: 20 (4817 palabras)
Publicado: 9 de abril de 2014
Strain Gage
Un extensómetro, galga extensiométrica o “strain gage” (en inglés) es un
dispositivo de medida universal que se utiliza para la medición electrónica de diversas magnitudes mecánicas como pueden ser la presión, carga, torque, deformación, posición, etc. Se entiende por strain o esfuerzo a la cantidad de deformación de un cuerpo debida a la fuerza aplicada sobre él. Si loponemos en términos matemáticos, strain (ε) se define como la fracción de cambio en longitud.
Fig. 1.1
El parámetro strain puede ser positivo (tensión) o negativo (compresión). Si bien
es adimensional, en muchos casos se suele expresar en unidades de mm/mm. En la práctica, la magnitud de medida de strain en muy pequeña por lo que sualmente se expresa como microstrain (µε), que es ε = x 10-6Cuando una barra es tensionada por una fuerza uniaxial un fenómeno conocido como esfuerzo de Poisson causa que la circunferencia de la barra se contraiga en la dirección transversal o perpendicular. La magnitud de esta contracción ransversal es una propiedad del material indicado por su coeficiente de Poisson.
La relación de Poisson ν del material es definido como el radio negativo delesfuerzo en la dirección transversal (perpendicular a la fuerza) al esfuerzo en la
dirección axial (paralelo a la fuerza) o ν = εT/ε. El radio de Poisson para el acero, por ejemplo, va de 0.25 a 0.3.
Se conocen varios métodos para medir esfuerzo, pero el más utilizado es mediante un strain gage, dispositivo cuya resistencia eléctrica varía de forma proporcional al esfuerzo a que éste essometido. El strain gage más ampliamente
utilizado es el confinado en papel metálico o “bonded metallic” strain gage.
El strain gage metálico consiste en un cable muy fino o papel aluminio dispuesto
en forma de grilla. Esta grilla, maximiza la cantidad de metal sujeto al esfuerzo en la dirección paralela, figura 1.2. La grilla está pegada a un fino respaldo llamado “carrier”, el cual está sujetodirectamente a la pieza bajo medida. Por lo tanto, el esfuerzo experimentado por la pieza es transferido directamente al strain gage, el cual responde con cambios lineales de resistencia eléctrica.
Los strain gages se encuentran en el mercado con valores nominales de resistencia de 30 a 3000Ω, con 120, 350 y 1000Ω como los valores más comunes.
Fig. 1.2
Es de suma importancia que elstrain gage sea apropiadamente montado sobre la
pieza para que el esfuerzo sea transferido adecuadamente desde la pieza a través del adhesivo y el material de respaldo hasta la misma grilla metálica.
Un parámetro fundamental de los strain gage es la sensibilidad al esfuerzo,
expresado cuantitativamente como el factor de galga (GF). El factor de galga es
definido como la relación devariación fraccional de resistencia eléctrica y la variación fraccional de longitud:
GF = (∆R/R)/∆L/L = (∆R/R) ε
Selección del strain gage
El paso inicial para preparar la instalación de cualquier strain gage es la elección
de la galga apropiada para la tarea específica. Puede parecer en principio que dicha tarea es un ejercicio simple pero en realidad no es así. Una selección racional ycuidadosa de las característica y parámetros del strain gage puede ser muy importante en lo que respecta a: 1) la optimización de la performance del strain gage para condiciones de operación y ambientales específicas; 2) la obtención de una medida de esfuerzo confiable y precisa; 3) facilidad de instalación; 4) minimizar el costo de instalación del strain gage. Muchos factores, como la duración enel tiempo, el rango de esfuerzo requerido, y la temperatura de operación deben ser considerados para elegir la mejor combinación de strain gage/adhesivo para una prueba determinada.
Parametros del strain gage.
La instalación y las características de operación del strain gage están afectadas por los siguientes parámetros que pueden ser seleccionados en diferentes grados:
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Un extensómetro, galga extensiométrica o “strain gage” (en inglés) es un
dispositivo de medida universal que se utiliza para la medición electrónica de diversas magnitudes mecánicas como pueden ser la presión, carga, torque, deformación, posición, etc. Se entiende por strain o esfuerzo a la cantidad de deformación de un cuerpo debida a la fuerza aplicada sobre él. Si loponemos en términos matemáticos, strain (ε) se define como la fracción de cambio en longitud.
Fig. 1.1
El parámetro strain puede ser positivo (tensión) o negativo (compresión). Si bien
es adimensional, en muchos casos se suele expresar en unidades de mm/mm. En la práctica, la magnitud de medida de strain en muy pequeña por lo que sualmente se expresa como microstrain (µε), que es ε = x 10-6Cuando una barra es tensionada por una fuerza uniaxial un fenómeno conocido como esfuerzo de Poisson causa que la circunferencia de la barra se contraiga en la dirección transversal o perpendicular. La magnitud de esta contracción ransversal es una propiedad del material indicado por su coeficiente de Poisson.
La relación de Poisson ν del material es definido como el radio negativo delesfuerzo en la dirección transversal (perpendicular a la fuerza) al esfuerzo en la
dirección axial (paralelo a la fuerza) o ν = εT/ε. El radio de Poisson para el acero, por ejemplo, va de 0.25 a 0.3.
Se conocen varios métodos para medir esfuerzo, pero el más utilizado es mediante un strain gage, dispositivo cuya resistencia eléctrica varía de forma proporcional al esfuerzo a que éste essometido. El strain gage más ampliamente
utilizado es el confinado en papel metálico o “bonded metallic” strain gage.
El strain gage metálico consiste en un cable muy fino o papel aluminio dispuesto
en forma de grilla. Esta grilla, maximiza la cantidad de metal sujeto al esfuerzo en la dirección paralela, figura 1.2. La grilla está pegada a un fino respaldo llamado “carrier”, el cual está sujetodirectamente a la pieza bajo medida. Por lo tanto, el esfuerzo experimentado por la pieza es transferido directamente al strain gage, el cual responde con cambios lineales de resistencia eléctrica.
Los strain gages se encuentran en el mercado con valores nominales de resistencia de 30 a 3000Ω, con 120, 350 y 1000Ω como los valores más comunes.
Fig. 1.2
Es de suma importancia que elstrain gage sea apropiadamente montado sobre la
pieza para que el esfuerzo sea transferido adecuadamente desde la pieza a través del adhesivo y el material de respaldo hasta la misma grilla metálica.
Un parámetro fundamental de los strain gage es la sensibilidad al esfuerzo,
expresado cuantitativamente como el factor de galga (GF). El factor de galga es
definido como la relación devariación fraccional de resistencia eléctrica y la variación fraccional de longitud:
GF = (∆R/R)/∆L/L = (∆R/R) ε
Selección del strain gage
El paso inicial para preparar la instalación de cualquier strain gage es la elección
de la galga apropiada para la tarea específica. Puede parecer en principio que dicha tarea es un ejercicio simple pero en realidad no es así. Una selección racional ycuidadosa de las característica y parámetros del strain gage puede ser muy importante en lo que respecta a: 1) la optimización de la performance del strain gage para condiciones de operación y ambientales específicas; 2) la obtención de una medida de esfuerzo confiable y precisa; 3) facilidad de instalación; 4) minimizar el costo de instalación del strain gage. Muchos factores, como la duración enel tiempo, el rango de esfuerzo requerido, y la temperatura de operación deben ser considerados para elegir la mejor combinación de strain gage/adhesivo para una prueba determinada.
Parametros del strain gage.
La instalación y las características de operación del strain gage están afectadas por los siguientes parámetros que pueden ser seleccionados en diferentes grados:
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