Transductores De Fuerza

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extensometrla y
transductores de fuerza
A. Gordillo
INTRODUCCION
El desarrollo de los métodos de medida de esfuerzos es de
historia reciente. De hecho ha venido impuesto por las
necesidades de la producción masificada, que recibió un
impulso definitivo a raíz de la segunda guerramundial. En el
prólogo de un libro de Resistencia de Materiales de 1930 ya
es patente eSil situación: «Los tipos de mnquinils y estructuras cambian Illuy rápidamente, con preferencia en las nuevas
ramas de"la industria y, por lo general, el tiempo no permite
que se reúnan los datos empíricos necesarios. El tamaño y
coste de las estructuras aumenta constantemente, lo que
origina una exigencia cada vezmayor en la seguridad de las
mismas. Cada vez tiene más importancia en el proyecto el
fáctor economía, dadas las condiciones actuales de competencia. La construcción debe reunir las condiciones necesarias de solidez y segurid,ad y, sin embargo, reducir al mínimo
el gasto de material. En estas condiciones, el problema se
presenta excepcionalmente difícil para el proyectista. La
reducción de pesoimplica un aumento en las fatigas de
trabajo, que solamente puede conseguirse mediante un
cuidadoso análisis de la distribución de las filtiarlS pn In
estructura y la investigación experimental de las propiedades
mecánicas de los materiales utilizados» (S. Timoshenko.
Resistencia de Materiales. Madrid 1944).
El sobredimensionado en el diseño y el análisis empírico
por ensayo y error son técnicasinaplicables en los sectores
más avanzado~ge _lLjndustria~----SB-requieren vehículos
veloces, máquinas sometidas a altos regímenes de trabajo,
estructuras gigJntescas, etc., y todo ello rflpido y barato. De
ahí la necesidad de instrumentos capaces de determinar
esfuerzos experimentales, bajo condiciones reales.

El esfuerzo o tensión (stress) que soporta una estructura
se define en términos defuerza por área (N/mm2; kp¡mm 2 •.• )
El módulo de elasticidad longitudinal (E), llamado también módulo de Young, caracteriza la aptitud de un material
para el alargamiento. Representa un esfuerzo de tracción
teórico que, en el supuesto de una elasticidad ilimitada,
produciría un alargamiento igual a la longitud inicial.
Pilra el caso concreto de un acero no aleildo A33, el
módulo de' Young es de 2"O~N/mm; el límite elástico (por
encima del cual la deformación no es proporcional y deja
secuelas) es del orden de 3"0 2 N/mm, y la rotura se alcanza
hacia los 5.10 2 N/mm.
Por debajo del límite elástico se cumple la relación de
Hooke (fig. ').
módulo de
elasticidad E

esfuerzo de tracción
alargamiento ¡;

(J

(stress)
(strain)

~---------

Pero no sólo se produce deformación en la dirección de lafuerza aplicada, porque resulta que el aumento de longitud
va acompañado de una disminución de sección (efecto de
Poisson). Con respecto a la figura 2, la ecuación (2) es
válida para el eje x, pero no así para los ejes y, z, afectados de
contracción:
(JX

eje x:

eje y: rey

cc~

EX =

E

(JX

l'

E = -

- v

E =-

-

V GX

(JX

eje z:

EZ =

V EX

DEFINICION DE LA EXTENSOMETRIA. CONCEPTOS
BASICOS.
Robert Hooke estableció en 1678 la relación que existe
entre tensiones y deformaciones en los cuerpos sometidos a
solicitaciones mecánicas. Si el material es isótropo y homogéneo y no se sobrepasa su límite elástico, entonces la
relación es lineal. Basándose en este principio, la extensometría es el método que tiene por objeto la medida de las
deformaciones superficiales de los cuerpos.
Elconcepto de deformación es análogo al de alargamiento
unitario y se expresa mediante una relación adimensional:

c5I

E =-

l

o(
I
~_~_J

bE:
E

L -_ _ _ _ _ _~----~------~~--~---

dominio elóstico

I
- ---. . -1

rotura

I

limite de
proporcianoliaod

----------~Por lo general se emplea comOJJllidad la microdeforma---ción (IU:) que equivale a '.10- 6 y corresponde a una
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