Galgas extensiometricas

Galgas Extensiométricas Strain Gages 1

Parte del Trabajo final del ahora Ing. Javier Sosa quién gentilmente autorizó su publicación en esta página.

3.1 Qué es un 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 lo ponemos en términos matemáticos, strain (ε) se define como la fracción de cambio en longitud, como de demuestra la figura 3.1 a continuación:

Fuerza

D

Fuerza

L

∆L

ε = ∆L / L
Figura 3.1 Definición de strain

El parámetrostrain 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 usualmente se expresa como microstrain (µε), que es ε x 10-6. Cuando una barra es tensionada por una fuerza uniaxial, como en la Figura 3.1, un fenómeno conocido como esfuerzo de Poissoncausa que la circunferencia de la barra se contraiga en la dirección transversal o perpendicular. La magnitud de esta contracción transversal es una propiedad del material indicado por su coeficiente de Poisson. La relación de Poisson ν del material es definido como el radio negativo del esfuerzo en la dirección transversal (perpendicular a la fuerza) al esfuerzo en la dirección axial (paralelo ala 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 es sometido. El strain gage más ampliamente utilizado es el confinado en papel metálico o “bonded metallic” strain gage. Elstrain 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 3.2. La grilla está pegada a un fino respaldo llamado “carrier”, el cual está sujeto directamente a la pieza bajo medida. Por lo tanto, el esfuerzo experimentado por la pieza es transferido directamenteal 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 3000 , con 120, 350 y 1000 como los valores más comunes.

marcas de alineación

leadwires

carrier

longitud de grilla activa

Figura 3.2 Strain gage metálico Es de suma importancia que el strain gage sea apropiadamentemontado 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 de variación fraccional de resistencia eléctricay la variación fraccional de longitud: GF = ∆R/R = ∆R/R ∆L/L ε El factor de galga típico para un strain gage metálico es de aproximadamente 2.

3.2 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 esasí. Una selección racional y cuidadosa 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....