Resumen De Extensómetria Extensometria Electrica Jorge De Jesús Hernández Cervantes Cervantes
EXTRACTO En este documento se muestra la teoría que gira alrededor del la extensómetria extensómetria eléctrica así como la aplicación de galgas sobre superficies superficies para la realización de ensayos.
San Miguel De Allende, Guanajuato. 6 de diciembre del 2012
¿Que es extensometria?
La extensometria es una técnica experimental de medir esfuerzos y deformaciones basándose en las resistencias eléctricas deformándose al ser sometidas a tenciones. Esta técnica es de las maneras mas exactas de obtener las deformaciones existentes en un elemento, es una técnica se denomina como no destructiva y se puede usar directamente sobre los productos finales casi sobre cualquier material.
¿Que son las galgas extensometricas?
Las galga extensométricas aprovechan la propiedad física de conductancia eléctrica y su dependencia no sólo de la conductividad de un conductor, la cual es una propiedad del material, pero también de la geometría del conductor mismo. Cuando un conductor eléctrico se estira dentro de los límites de su elasticidad tal que no rompa o se deforme permanentemente, crecerá en tamaño y disminuirá su sección transversal, cambios con los cuales se incrementará la resistencia eléctrica de dicho conductor. Por el contrario, cuando un conductor se comprime evitando que éste pandeé, haría que disminuya en tamaño e incremente el área de su sección transversal. Mediante una medición de la resistencia eléctrica de una galga extensométrica, se podría evaluar la cantidad de esfuerzo aplicado. Una galga extensométrica típica está conformada de una gran longitud de alambre en zig-zag formando un patrón de líneas paralelas tal que una pequeña cantidad de esfuerzos en la dirección de la orientación de dichas líneas resulten en un gran multiplicador de la deformación sobre la longitud efectiva del conductor -y de aquí, en un gran multiplicador en el cambio de resistencia- que sólo podría observarse con un alambre recto de gran longitud. Las galgas extensométricas sólo son capaces de medir deformaciones locales en el lugar en donde se adhieran y pueden ser manufacturadas tan pequeñas como para permitir un análisis semejante al del “elemento finito” y realizar un estudio de
esfuerzos sobre el espécimen en el que se instrumente. Esto también puede ser extrapolado eficientemente a un estudio de fatiga en los materiales. Para que se utilizan los extensómetros La necesidad de empleo de medidores de deformaciones que registren variaciones del orden del centésimo o milésimo de milímetro en una determinada longitud calibrada, se pone de manifiesto en el cálculo de los límites convencionales módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y verificación, según algunos métodos, de la exactitud de los dinamómetros de las máquinas de ensayos. El uso de los calibres de deformaciones excede los límites del laboratorio de ensayos, debiendo emplearse en estructuras u órganos de máquinas sometidos a complejas tensiones, cuando se altera el estado tensional por el "efecto de la forma", si se producen variaciones dinámicas de cargas o importantes cambios de temperatura, o sea, en todos aquellos casos en los que puede presuponerse una insuficiencia de las fórmulas de proyecto o de los coeficientes empíricos utilizados.
Si se determinan las deformaciones uni o biaxiales que pueden experimentar los materiales, en base a las fórmulas que nos dan la Resistencia de Materiales y la Teoría de la Elasticidad, se pueden calcular las tensiones principales o máximas, las que en ningún caso deben exceder a las consideradas como admisibles o de trabajo. Clasificación de los extensómetros
Los medidores de deformaciones: extensómetros, compresómetros, deflectómetros, etc., se pueden clasificar, en general, según su principio de funcionamiento en mecánicos, ópticos y eléctricos. A excepción de determinados calibres de muy poco uso, los extensómetros mecánicos y ópticos, sólo son empleados en materiales sometidos a tensiones estáticas, en cambio los eléctricos en uno de sus tipos (calibres de resistencia óhmica variable), permiten registrar deformaciones bajo las más severas condiciones dinámicas e inclusive a altas y bajas temperaturas y hacen posible el registro automático a distancia. A los tipos de calibres mencionados podemos agregar los acústicos (R. S. Jerrett 1944) y neumáticos (H. De Leiris -1930). Sin embargo, mantenemos la clasificación anterior en virtud de que estos últimos son de muy poco uso en los laboratorios. Si bien los medidores de deformaciones que llamaremos "ópticos" y "eléctricos" emplean generalmente dispositivos mecánicos auxiliares para su accionamiento, designaremos específicamente como extensómetros o compresómetros mecánicos a aquellos en que no sólo disponen de palancas o barras para amplificar la deformación del material, sino que además las registran en cuadrantes con escalas de lectura directa o graduados arbitrariamente en un valor preestablecido (constante del calibre), para cada división. Entonces acuerdo con su principio de funcionamiento, los extensómetros se clasifican en: * Mecánicos: * Extensómetro de Huggenberger * Extensómetro con reloj micrométrico y a palancas * Ópticos: * Extensómetro a espejo, método Martens * Eléctricos: * Calibre de inductancia, de capacidad , y de resistencia óhmica variable Otros tipos de extensómetros de muy poco uso en laboratorios son los: * Acústicos * Neumáticos El campo de acción de los distintos tipos de extensómetros, ya sean mecánicos, ópticos o eléctricos, está dado no solo por sus características sino fundamentalmente
por su sensibilidad y exactitud, que fija la menor deformación que puede garantizar dentro de los errores permitidos según las experiencias. Es así que los distintos extensómetros, ya sean de indicación directa o de registro, se clasifican en función del máximo error absoluto cometido en el rango de medición, entendiéndose como tal a la diferencia entre la lectura de deformación del instrumento y el verdadero valor de la misma. Con éste criterio las normas ASTM los clasifican en seis categorías de error creciente y establece el campo de utilización - ASTM E83-67 (1980). Fabricación de Extensómetros
La figura muestra las partes principales así como la nomenclatura típica de los extensómetros eléctricos actuales. Este tipo de extensómetros se empezó a fabricar en Inglaterra en 1952 por Saunders y Roe. La rejilla se construye por un proceso de ataque químico y posteriormente se pega a un soporte plástico muy delgado hecho normalmente de poliamida que es tenaz y flexible. En algunas ocasiones, este mismo material se usa para proteger la rejilla encapsulándola como se muestra en la figura. También se agregan marcas que sirven para localizar el centro del extensómetro y así poder alinearlo adecuadamente.
Configuraciones de Extensómetros
a), b). c) sencillos d). e) roseta de dos elementos f) Roseta de dos elementos apiladas Stack o), h) Roseta de tres elementos í) Roseta de tres elementos en stack j) Roseta de Corte k) Diafragma m) "stress gage" n) Para concreto
¿Cuales son las características del puente wheatstone y su aplicación a la extensometria?
Un puente de Wheatstone Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida. Esto sucede al tener variaciones sobre las resistencias aplicadas a deformaciones. Describe el procedimiento de aplicación de las galgas exensometricas a los elementos objeto de ensayo
Para realizar el procedimiento se debe de contar con los siguientes materiales: Material empleado para instrumentación de strain gages
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Manual de instalación de strain gages Limpiador M-prep tipo A Papel Puente de Wheatstone Desengrasante tipo CMS-2 Neutralizador M-prep tipo 5A Cautín con temperatura regulable. Pasta para soldar. Alambre de cobre para unir el strain gage con terminales. Terminales. Soldadura de estaño.
13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
Strain gages tipo EA-13-250BG-120 Regla, lápiz 2H, pinzas de disección, tijeras. Solvente Catalizador Recubrimiento M-coat 4. Pegamento M-Bond200 o Loctite 495. Recubrimiento líquido para strain gage. Gasas. Lija de 10 a 600. Cinta adhesiva Lupa.
Después de contar con todos elemento necesarios se montara la pieza como se muestra a continuación: Pasos de montaje de strain gagés
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Preparación de la superficie. Limpieza burda. Suavizar la superficie. Eliminar grasas. Lijado Limpieza fina
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Marcar la superficie Alcalinidad óptima Adhesión de las SG Procedimientos para soldar
obteniendo con estos pasos la unión de la galga con la superficie a censar, esto por su concluye la preparación y por ultimo se necesitaría solo conectar el Puente de Wheatstone con la galga y aplicar la fuerza para realizar por completo el ensayo. Aplicación concreta.
La aplicación concreta para el travesaño central de la prensa TRUPER es en la realización del ensayo de flexión donde se colocaran 3 galas dos en la superficie superior y la ultima en la superficie inferior esto mostrara las deformaciones que se obtienen a partir de la aplicación de la carga central para deformar el travesaño.