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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y EléctricaLaboratorio de Ingeniería de MaterialesMedidores de Deformación Eléctricos (StrainGages)Nombre: Luis Roberto Villarreal ReyesMatrícula: 1865341Fecha: 15/04/Frecuencia: viernes VObjetivoInvestigar y elaborar un reporte de lo...

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Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de Ingeniería de Materiales Medidores de Deformación Eléctricos (StrainGages)

Nombre: Luis Roberto Villarreal Reyes Matrícula: 1865341 Fecha: 15/04/2021 Frecuencia: viernes V6

Objetivo Investigar y elaborar un reporte de los conceptos de Deformímetros Eléctricos (StrainGages).

Marco teórico 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, esfuerzos, posición, etc. El principio de funcionamiento se basa en el efecto

piezorresistivo

semiconductores, resistividad

varía

de

metales

y

cual,

su

según

el

en

función

de

la

deformación a la que están sometidos, el material de que está hecho y el diseño adoptado. Tipos de strain gauges Según su Material Constitutivo •

Galgas Metálica: Estas galgas poseen como elemento sensible un conductor metálico el cual a su vez puede tener la forma de un filamento o tramo pelicular. o A) Galgas metálicas de filamento (wire strain gage): El elemento sensible es un hilo conductor metálico con una sección circular de 0.025mm aproximadamente de diámetro y encolado sobre una base aislante de resina epoxíca o poliéster. o B) Galgas metálicas de trama pelicular (foil strain gage): El elemento sensible es una película de metal de pocas micras de espesor, recortada mediante ataque fotoquímico u otra técnica adecuada.

•

Galgas Semiconductoras: Las galgas semiconductoras son similares a las anteriores. En este tipo de galgas se sustituye el hilo metálico por un material semiconductor. La principal diferencia constructiva de estas galgas respecto a las anteriores se encuentra en el tamaño. Los materiales más abundantes para fabricar estas galgas son: Silicio y Germanio.

Según su forma de colocación •

Galgas desoldadas: Son conductores metálicos que han de colocarse sobre un marco estacionario. Tienen necesariamente que fijarse en una posición de equilibrio en tracción de forma que las variaciones de longitud que puedan resultar de su uso mantengan el hilo en tensión.

•

Galgas soldadas: Son las más comunes en el mercado; constan de un hilo metálico o semiconductor que se encuentra encapsulado en una fina lámina de material aislante.

Según su geometría •

Galgas uniaxial: Se ocupan para medir deformaciones simples o en una sola dirección.

•

Galgas biaxial: Miden simultáneamente esfuerzos en dos direcciones, se ocupan principalmente para aumentar la precisión de las mediciones en cargas simples.

•

Tipo roseta: Es un arreglo de tres galgas extensiométricas utilizado para medir el estado de deformaciones de un material en el plano. o A) Roseta rectangular: Se dice que es rectangular cuando sus galgas están arregladas con una diferencia de 45° entre sí. o B) Roseta delta: Se dice roseta delta a aquella que tiene sus galgas posicionadas con una diferencia de 60° entre sí.

•

Galgas tangenciales o de diafragma: Se utilizan en membranas cuando no existen direcciones principales de esfuerzo, este tipo de galgas se utiliza para medir deformaciones en grietas.

Materiales de los strain gauges Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son alambres muy pequeños de aleaciones metálicas, como Constantán (níquel 60% cobre 40%), nicrom, Chromel (níquel-cromo), aleaciones (hierro-cromo-aluminio), elementos semiconductores como el silicio y el germanio o grabado en laminillas metálicas delgadas. Es por ello que las galgas se clasifican en dos tipos: las metálicas y las semiconductoras. Unidad de los strain gauges La tensión puede ser positiva (extensible) o negativa (compresiva). Aunque es adimensional, la tensión se expresa a veces en unidades tales como in/in. o mm/mm. En la práctica, la magnitud de tensión medida es muy pequeña. La tensión se expresa a menudo como microstrain (µε), que es εx10-6. Aplicaciones prácticas de los strain gauges Las galgas extensiométricas se pueden utilizar para medir la deformación en estructuras metálicas. Las galgas extensiométricas se utilizan en el concreto armado para estudiar el comportamiento de este material. Para esto se colocan dos placas metálicas sobre el concreto, de tal forma que se pueda adherir las galgas extensiométricas. Las galgas extensiométricas son utilizadas para medir deformaciones en ensayos con todo tipo de materiales, los cuales arrojan unos resultados que permiten desarrollar o mejorar dichos materiales, o llevar a cabo métodos para que las construcciones sean más resistentes y duraderas. Instalación de strain gauges Primero se pegan las galgas con una cinta en una base de vidrio anteriormente esterilizada, después se pegan las galgas sobre la superficie; para el siguiente paso se levanta la galga para la posterior aplicación del adhesivo. posteriormente se prepara el adhesivo. Ya que el adhesivo está listo, se le aplica a la superficie donde

se va a pegar la galga y se pega la galga, después de esto, se recubre la galga con una almohadilla de silicona. Después de 6 horas de espera se despega la cinta. Circuito de Weathstone El puente de Wheatstone es el circuito más sensitivo que existe medir con precisión el valor de una resistencia. Es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de componentes

pasivos

como

las

encuentra

en

resistencias. Cuando

el

puente

se

equilibrio: R1 = R2 y Rx = R3, de donde: R1 / Rx = R2 / R3. En este caso la diferencia de potencial (el voltaje) es de cero “0” voltios entre los puntos A y B. Esto se demuestra colocando un amperímetro que indica que no pasa corriente entre los puntos A y B (0 amperios). Cuando Rx = R3, VAB = 0 voltios y la corriente = 0 amperios. Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3. Cuando se haya conseguido el equilibrio, Rx será igual a R3 (Rx = R3). R3 debe ser una resistencia variable con una carátula o medio para obtener valores muy precisos.

Conclusión Existen diferentes tipos de strain gauges, y se clasifican en diferentes tipos, cada una es utilizada para distintas cosas. También se fabrican con diferentes materiales dependiendo de las necesidades.

Bibliografía •

Cad-cae.com. CAD

CAE

-

INGENIERIA

LTDA.

Disponible

[11 Marzo 2021]

en:

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Idrovo Urgiles, P. y Quintanilla Molina, L., 2010. Aplicación de las galgas extensiométricas en el laboratorio de mecánica de materiales de la carrera de ingeniería mecánica para la obtención de deformaciones en elementos sometidos a cargas combinadas. Dspace.ups.edu.ec. Disponible en: [11 Marzo 2021]

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Lcr.uns.edu.ar. Disponible en: [Accessed 11 March 2021].

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Mecánica básica: ¿cómo funciona la caja de cambios? 14 Abril 2021, de https://www.autobild.es/practicos/mecanica-basica-como-funciona-cajacambios-287971...