Galgas extensiometricas
Páginas: 18 (4314 palabras)
Publicado: 29 de enero de 2011
CAPITULO 3 Galgas extensométricas: sus tipos y principios.
En este capítulo se estudiara el tema de los transductores de fuerza. Para entender lo que es un transductor de fuerza es necesario definir lo que es un transductor:
Transductor, dispositivo al que se aplica una energía de entrada y devuelve una energía de salida; esta energía de salida suele ser diferente al tipo de energía deentrada. Por ejemplo, en un medidor de temperatura una espiral metálica convierte la energía térmica aplicada, en el movimiento mecánico de la aguja del marcador. Debido a la facilidad con la que se transmite y amplifica la energía eléctrica, los transductores más utilizados son los que convierten otras formas de energía, como calor, luz o sonido, en energía eléctrica. Algunos ejemplos son losmicrófonos, que convierten la energía sonora en energía eléctrica; los materiales fotoeléctricos, que convierten la luz en electricidad, y los cristales piroeléctricos, que convierten calor en energía eléctrica8.
3.1 Tipos de transductores(9) Existen muchos tipos de transductores y son usados con su instrumentación dependiendo de su complejidad. En el diseño de un sistema de medición de fuerzas, parauna aplicación. Es útil entender el principio de operación del transductor a usar, así como sus características de operación.
Para nombrar algunos de ellos y sus subtipos se hizo la siguiente tabla:
1. Galgas extensométricas ( células de carga) Ø Elementos elásticos Ø Galgas extensométricas de resistencia eléctrica Ø (Galgas extensométricas de hoja Ø Galgas extensométricas semiconductoras. ØGalgas extensométricas de capa delgada Ø Galgas extensométricas de cable. 2. Cristales piezoeléctricos Ø Transductores multi-componentes de fuerza
3. Medidores de fuerza a través de presión Ø Células de carga hidráulica Ø Células de carga neumática
4. Otros tipos Ø Elementos elásticos Ø Elementos magneto- elásticos Ø Elementos vibratorios. Ø Elementos dinámicos Ø Elementos de deformaciónplástica.
3.1.1 Células de carga. (9)
Este es el tipo más común de transductor de fuerza, y un claro ejemplo de un elemento elástico. Cada célula esta basada en un elemento elástico, a los cuales se les adhiere varias galgas de resistencia eléctrica. La forma geométrica y el modulo de elasticidad del elemento determinan la magnitud del campo de deformación producido por la acción de la fuerza.Cada extensómetro, responde a la deformación local y su posición, y la medida de la fuerza es determinada por la integración de estos valores individuales.
Las capacidades de carga de estos extensómetr os varían de 5 N a 50 MN. Estas galgas son las más usadas en el mercado y pueden ser usadas con indicadores de alta resolución digital.
3.1.2 Los elementos elásticos. (9)
La forma delelemento elástico usado en estos extensómetros depende de muchos factores incluyendo los rangos de fuerza a medir, limites dimensionales, e incluso el costo de producción. La siguiente figura muestra una selección de diferentes elementos elásticos y nos proporciona sus rangos típicos de carga. Las flechas indican el eje de cada elemento.
a) Cilindro de compresió n 50 kN a 50 MN b) Cilindro decompresión (hueco) 10 kN a 50 MN c) Anillo toroidal 1 kN a 5 MN d) RAnillo 1 kN a 1 MN e) Viga-S 200 N a 50 kN f) Viga de doble fin 20 kN a 2 MN g) Viga de doble pandeo (simplificado) 500 N a 50 kN h) Viga en cortante 1 kN a 500 kN i) Viga de doble pandeo 100 N a 10 kN j) Cilindro a tensión 50 kN a 50 MN
Figura 3.1 Formas de células de carga.
Cada elemento esta diseñado para medir la fuerza a lolargo de su eje principal y que no sean afectadas por otras fuerzas. El material usado para el elemento elástico es usualmente, acero para herramientas, acero inoxidable, aluminio o cobre, en general materiales que tengan la ayuda de tener una relación linear entre esfuerzo y deformación, con baja histéresis. También tiene que tener una larga vida de fatiga para asegurar un buen elemento de...
En este capítulo se estudiara el tema de los transductores de fuerza. Para entender lo que es un transductor de fuerza es necesario definir lo que es un transductor:
Transductor, dispositivo al que se aplica una energía de entrada y devuelve una energía de salida; esta energía de salida suele ser diferente al tipo de energía deentrada. Por ejemplo, en un medidor de temperatura una espiral metálica convierte la energía térmica aplicada, en el movimiento mecánico de la aguja del marcador. Debido a la facilidad con la que se transmite y amplifica la energía eléctrica, los transductores más utilizados son los que convierten otras formas de energía, como calor, luz o sonido, en energía eléctrica. Algunos ejemplos son losmicrófonos, que convierten la energía sonora en energía eléctrica; los materiales fotoeléctricos, que convierten la luz en electricidad, y los cristales piroeléctricos, que convierten calor en energía eléctrica8.
3.1 Tipos de transductores(9) Existen muchos tipos de transductores y son usados con su instrumentación dependiendo de su complejidad. En el diseño de un sistema de medición de fuerzas, parauna aplicación. Es útil entender el principio de operación del transductor a usar, así como sus características de operación.
Para nombrar algunos de ellos y sus subtipos se hizo la siguiente tabla:
1. Galgas extensométricas ( células de carga) Ø Elementos elásticos Ø Galgas extensométricas de resistencia eléctrica Ø (Galgas extensométricas de hoja Ø Galgas extensométricas semiconductoras. ØGalgas extensométricas de capa delgada Ø Galgas extensométricas de cable. 2. Cristales piezoeléctricos Ø Transductores multi-componentes de fuerza
3. Medidores de fuerza a través de presión Ø Células de carga hidráulica Ø Células de carga neumática
4. Otros tipos Ø Elementos elásticos Ø Elementos magneto- elásticos Ø Elementos vibratorios. Ø Elementos dinámicos Ø Elementos de deformaciónplástica.
3.1.1 Células de carga. (9)
Este es el tipo más común de transductor de fuerza, y un claro ejemplo de un elemento elástico. Cada célula esta basada en un elemento elástico, a los cuales se les adhiere varias galgas de resistencia eléctrica. La forma geométrica y el modulo de elasticidad del elemento determinan la magnitud del campo de deformación producido por la acción de la fuerza.Cada extensómetro, responde a la deformación local y su posición, y la medida de la fuerza es determinada por la integración de estos valores individuales.
Las capacidades de carga de estos extensómetr os varían de 5 N a 50 MN. Estas galgas son las más usadas en el mercado y pueden ser usadas con indicadores de alta resolución digital.
3.1.2 Los elementos elásticos. (9)
La forma delelemento elástico usado en estos extensómetros depende de muchos factores incluyendo los rangos de fuerza a medir, limites dimensionales, e incluso el costo de producción. La siguiente figura muestra una selección de diferentes elementos elásticos y nos proporciona sus rangos típicos de carga. Las flechas indican el eje de cada elemento.
a) Cilindro de compresió n 50 kN a 50 MN b) Cilindro decompresión (hueco) 10 kN a 50 MN c) Anillo toroidal 1 kN a 5 MN d) RAnillo 1 kN a 1 MN e) Viga-S 200 N a 50 kN f) Viga de doble fin 20 kN a 2 MN g) Viga de doble pandeo (simplificado) 500 N a 50 kN h) Viga en cortante 1 kN a 500 kN i) Viga de doble pandeo 100 N a 10 kN j) Cilindro a tensión 50 kN a 50 MN
Figura 3.1 Formas de células de carga.
Cada elemento esta diseñado para medir la fuerza a lolargo de su eje principal y que no sean afectadas por otras fuerzas. El material usado para el elemento elástico es usualmente, acero para herramientas, acero inoxidable, aluminio o cobre, en general materiales que tengan la ayuda de tener una relación linear entre esfuerzo y deformación, con baja histéresis. También tiene que tener una larga vida de fatiga para asegurar un buen elemento de...
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