Strain Gauge Measurements Book ES

Karl Hoffmann

Una introducción a la medición mediante
bandas extensométricas

Editor :
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt
Revised by Emilio Estany-Catalán, Barcelona, Spain

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1 Introducción

El método habital para evaluar las partes estructurales de máquinas, edificios, vehículos,
aviones etc. (generalizando: de componentes) se basa en los càlculos de la resistencia de
materiales.Este método resulta adecuado mientras se conocen el tipo y la magnitud de la carga que actúa
sobre el componente. Los problemas surgen sobre todo cuando la carga es desconocida o sólo
se puede obtener aproximadamente. Antiguamente el riesgo de sobrecarga se contrarrestaba
aumentando los margenes de seguridad, es decir, sobredimensionando los componentes. Sin
embargo, en la actualidad lasestrategias de diseño exigen el ahorro de materiales, en parte por
razones económicas, en parte para reducir peso. Para poder cumplir con los requisitos de
seguridad y para proporcionar una duración adecuada a los componentes, es imprescindible
conocer las tensiones a las que están sometidos. Por tanto es necesario realizar mediciones en
condiciones de servicio.
La cantidad física empleada para laevaluación de componentes estructurales es la tensión
mecánica que actúa sobre el material. Resulta prácticamente imposible determinar dichas
tensiones en condiciones de servicio. El proceso radiográfico que podría resultar apropiado
está sujeto a restricciones a la hora de su aplicación. Un método práctico para la
determinación experimental de tensiones mecánicas se basa en un descubrimiento realizado
enel año 1678 por el científico inglés Robert Hooke (1635-1703) [1-1]. Hooke encontró una
relación entre la tensión del material y la deformación resultante. Esta deformación también
ocurre en la superficie de los componentes y es, por tanto, accesible para la medición.
Una rama importante del análisis experimental de tensiones se basa en el principio de la
medición extensométrica.
En sus comienzosse empleaban complicados dispositivos mecánicos para las mediciones de
la deformación, y que mostraban la deformaciòn utilizando relaciones de palanca de mil o
incluso más. La figura 1.0-1. muestra un ejemplo.
Durante mucho tiempo este tipo de instrumentos fueron el único método disponible para
realizar las mediciones extensométricas necesarias para el análisis de tensiones. A pesar de su
diseñoingenioso y de la precisiòn de su fabricaciòn, tenían desventajas intrínsecas que
limitaron su rango de aplicaciòn y redujeron su importancia:

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- únicamente se pueden medir procesos estáticos
- se precisan fuerzas de su fijación elevadas para evitar que resbalen en caso de vibraciones
- la muestra debe estar fija respecto al observador
- el tamaño de los dispositivos limita su uso en loscomponentes pequeños, y en
algunos casos la medición resulta imposible
- la base de medición relativamente larga únicamente proporciona resultados correctos si
en alla la tensión está distribuida de forma uniforme
- las condiciones locales pueden ser imposibles para el observador
- el registro automático de la medición no es posible.

a
b
c
d
e
f
l0
Δl

Elemento del dispositivo con la cuchilla fijaPalanca con la cuchilla móvil
Barra de acoplamiento
Aguja indicadora
Escala
Componente
Longitud inicial
Variación de longitud

Figura 1.0-1: Esquema del tensómetro de Huggenberger con mecanismo de doble palanca

De entre todas estas desventajas, la restricción a mediciones estáticas resultó ser la más
restrictiva. La solución a estos problemas llegaría con los métodos eléctricos de medición.

1.0.1Bandas extensométricas metálicas

En la segunda mitad de los años treinta se prestó atención a un efecto mencionado por
Charles Wheatstone en su primera publicación [1-2] de 1843 sobre el circuito que había
inventado. Este efecto es la variación de la resistencia de un conductor eléctrico provocada
por la acción de una tensión mecánica. William Thomson (1824 -1905, desde 1892 Lord
Kelvin) fue más...