Strain Gace y Sus Aplicaciones

 

UNIVERSIDAD UNIVERSID AD NACIONAL DE INGENIERI INGENIERIA A FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

Curso: MEDIDAS ELECTRICAS (ML313-B) STRAIN GACE Y SUS APLICACIONES

Inter!nte: 

  Nieto Joaquin Crisan w.

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"ro#esor: In%. GUA&LUPE GO'AS E&GAR

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INDICE

I.O+JETI,O....................................................................................................................................!

II.-ARCO TEORICO.......................................................................................................................!

III.APLICACIONES........................................................................................................................!

I,. CONCLUSIONES......................................................................................................................

,. +I+LIOGRA/IA.........................................................................................................................20

 

I. Conocer

OBJETIVO

su funcionamiento funcionamiento del strain gages, fundamentos fundamentos y aplicaciones aplicaciones

-averiguar cuáles son las aplicaciones más comunes y si eta vigente en la actualidad

 

II.

MARCO TE TEORICO

STRAIN GAGES. FUNDAMENTOS Y APLICACIONES

RESEÑA HISTÓRICA

En 1856 el profesor William Thomson lord !elvin" present# a la $oyal %hilosophical &ociety of 'ondon( los resultados de sus e)perimentos en los cuales demostra*a +ue la resistencia de alam*re de hierro y co*re varia*an por  deformaci#n para ello utili# el puente de Wheatstone. En 1/00, c.Collum y %eters idearon un deform2metro de discos de car*#n. *a3o compresi#n inicial variaciones de presi#n entre los discos causaron un cam*io en su resistencia. En 1/41. Carlson desarroll# el primer deformimetro de resistencia. el cual, con una fuera de una he*ra presenta*a una deformaci#n de ,5 pulgadas. En 1/48. ndependientemente y casi al mismo tiempo, fue perfeccionado el deform2metro de resistencia el7ctrica por dos hom*res tra*a3ando en la*oratorios ampliamente separados. &immons en el California lnstitute of Technology, y $uge en el assachussets lnst2tute of Technology Technology desarrollaron t7cnicas para adherir una longitud de fino alam*re a la superficie investigada. de forma tal +ue las deformaciones en la superficie eran transmitidas directamente al alam*re.  un+ue &immons reci*i# reci*i# oficialmente el cr7dito por el invento invento,, la primera empresa +ue los manufactur# y los vendi# la 9ald:in-'ima-;amilton Corporation" tom# la referencia &$.< donde incorpora las iniciales de am*os nom*res para referirse a los defohrm2metros o strain gages.

 

DEFINICION deformaci#n,, =na galga e)tensiom7trica o e)tens#metro es un sensor , +ue mide la deformaci#n presi#n, carga, par, posici#n, etc. y se *asa en el  el  efecto pieorresi pieorresistivo stivo,, +ue es la propiedad +ue tienen ciertos materiales de cam*iar el valor nominal de su resistencia cuando se les somete a ciertos esfueros y se deforman en direcci#n de los e3es mecánicos. =n esfuero +ue deforma la galga producirá una variaci#n en su resistencia el7ctrica el7ctrica.. Esta variaci#n se produce por el cam*io de longitud, el cam*io originado en la secci#n o el cam*io generado en la resistividad. nventado por los &immons y  y rthur  rthur C. $uge $uge en  en 1/48, 1/48, la galga e)tensiom7trica ingenieros Ed:ard E. &immons hace una lectura directa de las deformacio deformaciones nes longitudinales en cierto punto del material +ue se está analiando. 'a unidad +ue lo representa es 7psilon, +ue es adimensional y e)presa el cam*io de la longitud so*re la longitud inicial. En su forma más com>n, consiste en un estampado de una lámina metálica fi3ada a una *ase fle)i*le y aislante. 'a galga se adhiere al o*3eto cuya deformaci#n se +uiere estudiar mediante un adhesivo, como el  el cianoacrilato. cianoacrilato. &eg>n se deforma el o*3eto, tam*i7n lo hace la lámina, provocando as2 una variaci#n en su resistencia el7ctrica. ;a*itualmente ;a*itualmen te una galga e)tensiom7trica consiste en un alam*re muy fino, o más com>nmente un papel metálico, dispuesto en forma de re3illa, +ue se puede unir por medio de soldadura a un dispositivo +ue pueda leer la resistencia generada por la galga.su3eto Esta forma de re3illa permite aprovechar la má)ima de material de la galga a la tensi#n a lo largo de su e3e principal. 'as cantidad galgas e)tensiom7tricas tam*i7n pueden com*inarse con muelles o pieas deforma*les para detectar de forma indirecta los esfueros. dealmente, las galgas de*er2an ser puntuales para as2 poder medir esfueros en puntos concretos. En la práctica las dimensione dimensioness de la galga son aprecia*les, por lo tanto se supone +ue el punto de medida es el centro geom7trico de geom7trico de la galga. &i se pretenden medir vi*raciones, es necesario +ue la longitud de las ondas de esas vi*raciones sean *astante mayores +ue la longitud de la galga. 'as galgas pueden estar cementadas en una placa pe+ue?a o dos elementos +ue presionan el alam*re +ue alam*re +ue transporta la electricidad electricidad.. caracter2sticas,, unas f2sicas y otras en cuanto a su 'as galgas tienen ciertas caracter2sticas funcionamien funcionamiento. to. Entre las f2sicas se encuentra su tama?o, peso ycon materiales con los +ue fue fa*ricada es pe+ue?a y dura, lo +ue facilita la velocidad +ue genera las respuestas. @stas son muy importantes, puesto +ue el resultado correcto depende de estos aspectos. E)isten tam*i7n caracter2sticas +ue dependen de la fa*ricaci#n de la galga, por e3emplo, la temperatura del temperatura del funcionamiento y el factor de la galga, +ue indica la sensi*ilidad +ue tiene el sensor. Tam*i7n la resistencia de la galga, el coeficiente de temperatura, la prue*a de fatiga y el coeficiente de e)pansi#n lineal son caracter2sticas necesarias para conocer *a3o +u7 circunstancias la galga arro3a los resultados adecuados. 'os materiales +ue suelen utiliarse para fa*ricar galgas son alam*res muy pe+ue?os de aleaciones metálicas, aleaciones  metálicas, como por e3emplo constantán constantán A2+uel  A2+uel 6B-Co*re as, ;ormig#n, E3es,enetc. Generalmente esteviones, tipo de estructuras, el monta3e y la cone)i#n son *astante complicados, por lo +ue se hace recomenda*le el recurrir a especialistas en este tipo de mediciones con galgas. &eg>n la aplicaci#n de la medici#n, destacamos las siguientes Construcci#n para compro*ar el asentamiento del hormig#n al tiempo de ser  construido Estructuras medici#n en deformaci#n de puentes, gr>as, infraestructuras, etc. ndustria Ensayos de $esistencia en otores, *om*as, estructuras, etc. $o*# $o *#titica ca medi medici ci#n #n de dell es esfu fuer ero o de ag agar arre re de un ro*o ro*ott Mi Mi*r *rac acio ione ness en má+uinas edici#n de pesos

 

M#!i(i"%#- ("% /l/- !# $#l2(ul #&3li( 'as galgas de pel2cula metálica se usan ha*itualmen ha*itualmente te como sensores para las mediciones de fuera, par y presi#n. 'a inmensa mayor2a de los transductores de fuera, incluidas las c7lulas de carga, los transductores de par y los transductores t ransductores de presi#n ultra alta, se *asan en este dise?o y se suministran con una gran variedad de cuerpos de medici#n. Todas las galgas de pel2cula metálica se *asan en un principio com>n miden una e)tensi#n positiva o negativa y convierten cam*ios mecánicos en se?ales el7ctricas. %ara ello utilian un puente de Wheatstone donde la magnitud mecánica se induce al transductor originando originando esfueros en la superficie del cuerpo del resorte. En onas suscepti*les de sufrir esfueros elevados se instala un m2nimo de cuatro galgas e)tensom7tricas e)tensom7tric as dos *a3o esfuero positivo y dos *a3o esfuero negativo" conectadas a un puente de Wheatstone.

 

Sig. 1 'as galgas e)tensom7tricas e)tensom7tricas se conectan a un puente de Wheatstone para suministrar una tensi#n +ue permite medir fácilmente cual+uier deformaci#n. 'a se?al resultante es una relaci#n entre la tensi#n de entrada y la de salida. &e calcula del modo siguiente

'os transductores de galga de pel2cula metálica son los más precisos para determinar magnitudes mecánicas, ya +ue poseen un *uen ancho de *anda. En consecuencia son la me3or opci#n para o*tener el menor grado de incertidum*re posi*le, y proporcionan proporciona n mediciones rápidas de las variaciones en las magnitudes mecánicas. mecánicas. El dise?o de las galgas e)tensom7tricas hace +ue sean lo más pe+ue?as posi*le a la ve +ue muy resistentes aun+ue sus dimensiones son suficientes para reproducir la se?al del e)tens#metro. 'os principios de funcionamiento de la galga e)tensom7trica están consolidados, por lo +ue se puede dedicar toda la atenci#n al tra*a3o de medici#n. 'as galgas e)tensom7tricas de lámina pueden soportar elevadas cargas nominales sin necesidad de aumentar las geometr2as de dise?o. %or ello, este tipo de galgas funciona de forma efica en la mayor2a de los tra*a3os de medici#n, incluidos a+uellos en los +ue es pro*a*le encontrar cargas nominales elevadas, sin necesidad de principios de detecci#n adicionale adicionales. s. Esto permite dise?ar transductores de presi#n ultra alta, como los transductores de fuera de gran capacidad, *astante compactos. En otras aplicaciones, como por e3emplo las de los transductores +ue miden presiones hidrostáticas, la variedad de sensores es superior a la de otras magnitudes mecánicas. 'as aplicaciones aplicaciones de *a3a presi#n, +ue constituyen el mayor segmento de este mercado, normalmente emplean soluciones E& capacitivas o pieorresi pieorresistivas, stivas, so*re todo cuando se miden presiones de tan solo algunos *ares. 'a resistencia a las so*recargas impor importante tante cuando se miden altas presionesfrente +ue o*ligan +ue a descartares el especialmente uso de soluciones E& capacitivas capacitivas y pieorresistivas pieorresisti vas aun+ue durante los >ltimos a?os se han logrado algunos avances en los nuevos dise?os".

 

a figura 0 muestra una comparaci#n de los distintos tipos de tecnolog2a t ecnolog2a de galga e)tensom7trica y su idoneidad para la medici#n de la presi#n desde distintas perspectivas. Sigure 0 Comparaci#n de las diferentes tecnolog2as de medici#n de la presi#n"  l o*servar esta esta ta*la compro*amos compro*amos +ue los transductores transductores de presi#n presi#n ultra alta *asados en galga e)tensom7trica son la opci#n más adecuada para las mediciones +ue re+uieren una precisi#n muy elevada y esta*ilidad a largo plao. Esto resulta especialmente especialmen te relevante cuando se comparan los resultados de los institutos de metrolog2a nacionales nacionales de distintos pa2ses. &e puede realiar un análisis similar de los distintos principios para el resto de las magnitudes medi*les. medi*les. Esto resulta más claro cuando se trata de dise?ar una cadena de medici#n optimiada para un tra*a3o concreto, ya +ue el principio de detecci#n elegido constituye una importante interfa con el proceso o fen#meno +ue se está estudiando.

'

 

IV CONCLUSIONES -un+ue los strain gages han sido implementados en muchas aplicaciones a nivel mundial hace ya vanas d7cadas. no pierden su vigencia en el ám*llo cient2fico prue*a de ello es la nslalaci#n y aclua acluall utiliaci#n de strain gages gages en el veh2culo e)plor e)plorador ador (&pirit( enviado por la A& a arte. 'a forma más precisa y sencilla de medir el esfuero real en cual+uier punto de un elemento sometido a carga es la medici#n directa de la deformaci#n en ese punto. -El deform2metro el7ctrico es un elemento muy >til en la medida e)perimental del esfuero. ya Uue en el dise?o muchas veces no se puede sa*er con anterioridad el esfuero real en un punto determinado determinado.. De*ido a Uue en dicho punto puede ha*er concentraciones concentracion es de esfuero. no homogeneidad del material. super2ic1es muy comple3as. etc .. Uue limitan el cálculo te#rico. Sácilmente. es posi*le utiliar deform2metros en la fa*ricaci#n de transductores para la medici#n de varia*les f2sicas como masa. fuera. %resi#n. Esfueros. Desplaamientos. Tor+ue. etc. por lo tanto hay muchas posi*ilidades de realiaci#n de proyectos relacionado relacionadoss con este tema. 'a implementaci#n implementac i#n de prácticas de la*oratorio para la medici#n directa de las deformacioness permite visualiar los conceptos te#ricos de deformaci#n y esfuero. El deformacione procedimiento procedimie nto de instalaci#n del deform2metro el7ctrico influye en los resultados esperados. En de un varia*les m7todo tan como lo es el uso de el7ctricos en la medici#n depreciso ingenier2a. Generalmente lasdeform2metros desviaciones en la lectura de la deformaci#n rea 1 es consecuencia de una mala 111stalaci#n. - 'os transductores de galga e)tensom7trica ofrecen una precisi#n incre2*le, una esta*ilidad a largo plao muy elevada y un *uen ancho de *anda, adecuado para mediciones rápidas. 'as redes resistivas pasivas permiten a3ustar fácilmente la mayor2a de los errores restantes en la producci#n de transductores. 'os transductores *asados en galgas e)tensom7tricas son la me3or opci#n para la mayor2a de los tra*a3os industriales a gran escala, y tam*i7n para las tareas más sencillas, so*re todo si se trata de mediciones de alta precisi#n.

 

V BIBLIOGRAFIA - Estudio IWorld Emerging &ensors arHetsJ ercados de sensores emergentes del mundo", &ensors V nstrumentation, Ao. 68-1, Srost and &ullivan, 04 de maro de 011, EE. ==. - . C. $uge I&train response apparatusJ parato de respuesta de e)tensi#n", solicitud de patente nQ 040041/ en la Rficina de %atentes estadounidense 16 de septiem*re de 1/4/, apro*ada el 00 de 3unio de 1/