5 extensometría

Mediciones y Ensayos Industriales V - 1

V - EXTENSOMETRIA

V-1 Introduccin:

Extensometra significa medicin de extensiones, medicin de alargamientos, medicin de

deformaciones en el entorno de un punto. Medicin, no clculo.

La medicin de las deformaciones se efectu primeramente por medio de extensmetros

mecnicos y pticos, buscando siempre facilidad de empleo, elevada precisin y sensibilidad,

adems de su sencilla fabricacin. Luego aparecieron los primeros desarrollos de extensmetros

elctricos a resistencia llamados Strain Gage. La importancia de la medicin de las deformaciones, radica en que todos los cuerpos

naturales istropos y homogneos que se emplean normalmente en las construcciones de ingeniera,

tienen la propiedad de ser elsticos, siempre que las fuerzas que lo deforman no excedan ciertos

lmites. Respondiendo a la ley de proporcionalidad entre tensiones y deformaciones Ley de

Hooke:

Por lo tanto, una vez conocida la deformacin, podemos calcular la tensin a la que est

solicitado el cuerpo, conociendo el mdulo de elasticidad del material. Siempre que conozcamos

con exactitud esa tensin, podemos hacer trabajar los materiales hasta la mxima tensin del

comportamiento elstico.

Hay bsicamente tres tipos de instrumentacin extensomtrica: La extensometra mecnica,

ptica y elctrica.

V-2 Extensmetros mecnicos:

El extensmetro mecnico es de lecturas muy precisa y confiable, es el que mejor se adapta

a las necesidades didcticas. No slo disponen de sistemas de palancas o barras para amplificar la

deformacin, sino que adems poseen registradores a cuadrante con escalas de lectura directa o

graduados arbitrariamente. Los ms comunes son el extensmetro de Huggenberger y el

extensmetro con reloj micromtrico y a palancas (cuadrante).

V-2-1 Extensmetro Huggenberger: ste es un elemento de medicin de deformaciones mecnico

a palancas mltiples. Su uso es exclusivo del

laboratorio y en ensayos de traccin y

compresin, de gran poder de amplificacin. El

mecanismo bsico de este instrumento consiste

en la cuchilla (e) fija, mientras que la (f), que

forma parte de la palanca (c), gira alrededor del

pivote inferior, empujando a la barra (d) contra

la aguja indicadora. La variacin de longitud en

la base de medida se multiplica por la relacin

. Este grado de amplificacin, que depende

de cada instrumento en particular, est

generalmente comprendido entre 300 y 1200,

variando las bases de medida de entre 6 y 100

mm.

Fig. V-1 Esquema de extensmetro de Huggenberger.


Clculo Matemtico:

Fig. V-2 Extensmetro de Huggenberger, esquemtico.

V-2-2 Extensmetro Whittemore:

Este no amplifica el movimiento y su sensibilidad depende directamente de la de un reloj

micromtrico. En este instrumento estn conectadas dos barras por medio de placas flexibles. En

una de ellas est unido un reloj micromtrico, cuyo palpador se apoya contra la segunda barra. Cada

barra lleva una punta cnica limitando la base de medida. El movimiento relativo entre las barras se

indica en la escala del reloj, cuyas divisiones pueden ser de 0,0025 mm.

Fig. V-3 Extensmetro Whittemore.

V-2-3 Extensmetro DeForest con registro de rayado:

Presenta un mtodo sencillo, barato de medida y registro de deformaciones en ensayos

estticos y dinmicos con el mnimo trabajo de supervisin.

Este extensmetro consiste en dos partes, una placa de registro (a) y un brazo grabados (b).

Ambas se unen a la probeta por cualquier mtodo adecuado como pegado, soldadura o tornillos.

Segn semejanza de tringulos tenemos:

(1)

=>

(2)

=>

Remplazando (2) en (1):

Llamando k: constante de amplificacin a

(Valores de k: 300, 1000, 2000 y 3000)

Alargamiento: e = k . l


Fig. V-4 Extensmetro registrador por rayado De Forest.

V-2-4 Extensmetro de cua:

Este extensmetro consiste simplemente en una placa triangular con un ngulo muy pequeo

entre dos de los lados. Cuando se coloca entre dos espigas unidas a la probeta pueden apreciarse

separaciones muy pequeas entre ellas. Si los catetos estn en la relacin de 1:10 el factor de

amplificacin ser de 10. Este sistema puede tambin usarse para reducir grandes desplazamientos,

de manera que puedan medirse con aparatos de reducido campo de medida.

Fig. V-5 Amplificacin por cua.

V-2-5 Extensmetros de Berry y Olsen:

Son dos tipos de extensmetros comerciales que utilizan amplificacin por medio de una

simple palanca, estn representados a continuacin. Estos extensmetros utilizan una palanca que

ampla el movimiento, que acta sobre un reloj micromtrico para poder hacer con claridad las

lecturas.

Fig. V-6 Extensmetro Berry Fig. V-7 Extensmetro Tinius Olsen.


V-2-6 Extensmetro Porter-Lipp:

Es un instrumento de poco peso, compacto y de base de medida relativamente pequea. Se

une a la probeta por medio de un muelle que la rodea o por unas piezas flexibles.

Fig. V-8 Extensmetro Porter-Lipp.

V-2-7 Extensmetros Neumticos:

El principio de funcionamiento se basa en la descarga relativa de aire entre un orificio fijo y

otro variable. La presin P, que existe en el espacio entre los dos orificios, es una funcin de la

descarga de aire relativa de cada orificio. Esta diferencia de presin puede medirse por medio de un

manmetro muy sensible.

El rea efectiva del orificio de descarga puede variarse cambiando la distancia entre su boca

y una placa plana, contra la que descarga el orificio. Otro mtodo utilizado en extensmetros

neumticos es mover una vlvula que, a su vez, vara el orificio de descarga.

Fig. V-9 Extensmetro neumtico.

V-3 Extensmetros pticos:

Utilizan haces luminosos para registrar los alargamientos, los cuales obviamente estn

exentos de todo frotamiento y efectos de inercia. El ms comn de estos extensmetros es el

extensmetro a espejo o de Martens.

V-3-1 Extensmetro de espejos Marten: Los efectos perjudiciales del rozamiento en los puntos de giro y la inercia de las palancas

mecnicas pueden evitarse usando un rayo de luz como medio de ampliacin. Un pequeo espejo


plano est unido a una cuchilla de doble filo. Cuando gira la cuchilla, debido a la variacin de

longitud de la probeta, el rayo de luz gira un ngulo doble. El factor de amplificacin depende de la

distancia entre el espejo y la escala, y de la anchura entre puntas de la cuchilla. En la figura, el

factor de amplificacin es 2A/B (dentro del 10 % de exactitud), siempre que la rotacin del espejo

sea aproximadamente menor que 10. La distancia B es normalmente de 5 mm y A 250 veces B,

resultando una ampliacin de 500. Este instrumento es extremadamente sensible y, usando un

anteojo, pueden apreciarse hasta 0,1 mm, lo que corresponde a un cambio de longitud de 0,0002

mm.

Fig. V-10 Extensmetro Marten.

Clculo Matemtico:

Fig. V-3 Extensmetro a simple espejo de Martens, esquemtico.

(1) l = a . Sen

Del tringulo (OAB) tenemos:

Tg 2 =

Por ser un ngulo pequeo:

Tg 2 2 . Tg 2 . Sen

(2) Sen =

Remplazando (2) en (1):

l = a .

=> e =

. l

Denominando k: constante de

amplificacin

(Valores de k: 500)

Alargamiento: e = k . l


V-3-2 Extensmetro ptico Tuckerman:

Es un modelo ms avanzado con relacin al Marten de simple espejo, puesto que el

movimiento de giro relativo de la probeta no afecta las lecturas. En este instrumento el giro relativo

entre el espejo mvil y el fijo se mide con un auto-colimador, eliminando de esta manera el efecto

de la rotacin de la probeta.

Fig. V-11 Extensmetro Tuckerman.

Fig. V-12 Tipos de extensmetros: a) Extensmetro de Martens. b) Extensmetro de Huggenberger. c) Extensmetro de

cuadrante.

V-4 Extensmetros elctricos:

Basan su funcionamiento en el principio de la variacin de las propiedades elctricas de un

material en funcin de las deformaciones a las que se ve sometido. Pueden ser de tres tipos: de

inductancia variable, de capacidad variable o de resistencia hmica variable (Strain Gage). Tambin

existen extensmetros electrnicos.

V-4-1 Inductancia variable: Elemento electromecnico que consiste en una bobina que

experimenta cambios en su campo magntico cuando la probeta se deforma. Al circular corriente

por la bobina, se experimentan cambios en su campo magntico y anlogamente en su impedancia,

al variar el parmetro mecnico de deformacin.

a) b) c)


V-4-2 Capacidad variable: Los mismos experimentan, al producirse la deformacin mecnica, una

variacin entre las placas de un condensador, con aire como dielctrico, que modifica su capacidad,

produciendo variaciones en el circuito conectado y que permite determinar, an para muy pequeas

variaciones de capacidad, las deformaciones del material.

V-4-3 Transformador de acoplamiento:

Este instrumento genera una tensin elctrica proporcional al desplazamiento de un ncleo

magntico interior mvil. Dispone de bobinas de conductor que estn igualmente espaciadas en un

soporte apropiado. Un ncleo magntico cilndrico, colocado axialmente en el interior, sirve de

camino al flujo magntico que une los enrollamientos.

Cuando el arrollamiento primario, el central, se

somete a una tensin elctrica, se inducen tensiones en las

dos bobinas exteriores. Estas estn conectadas en serie y de

tal manera que estn en oposicin de fase. La respuesta es la

diferencia de los dos voltajes. Con el ncleo magntico en la

posicin central la respuesta es nula. Esto se conoce como

posicin cero. Cuando se mueve el ncleo de la posicin

central, el voltaje que se produce en uno de los

arrollamientos aumenta mientras el del otro disminuye.

Mediante un proyecto adecuado, la tensin secundaria

variar linealmente con relacin al desplazamiento del

ncleo magntico. El movimiento del ncleo en direccin

opuesta producir un voltaje similar, pero en oposicin de

fase.

En los aparatos comerciales, el voltaje de respuesta

puede ser hasta de 0,002 V por centsimas de milmetro de

desplazamiento. La respuesta dinmica de estas unidades es

funcin de la frecuencia del voltaje de alimentacin.

V-4-4 Resistencia hmica variable (Strain Gage): Tambin llamados galga extensomtrica. Una galga extensomtrica o extensmetro es un sensor, para medir la deformacin, presin, carga,

torque, posicin, entre otras cosas; est basado en el efecto piezorresistivo, el cual es la propiedad

que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le someten a

ciertos esfuerzos y se deforman en direccin de los ejes mecnicos.[ ] Un esfuerzo que deforma

a la galga producir una variacin en su resistencia elctrica (R), esta variacin puede ser por el

cambio de longitud (l), el cambio originado en la seccin (S) o el cambio generado en la resistividad

(). La galga extensomtrica hace una lectura directa de deformaciones longitudinales en cierto punto del material que se est analizando. La unidad que lo representa es psilon (), esta unidad es adimensional y expresa el cambio de la longitud sobre la longitud inicial (mm/mm). En la prctica,

la magnitud de medida de Strain en muy pequea por lo que usualmente se expresa como

microstrain (), que es x 10-6. En su forma ms comn, consiste en un estampado de una lmina metlica fijada a una base

flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformacin se quiere estudiar mediante un

adhesivo, como el cianoacrilato. Segn se deforma el objeto, tambin lo hace la lmina, provocando

as una variacin en su resistencia elctrica. Habitualmente la galga extensomtrica consiste de un

alambre muy fino, o ms comnmente un papel metlico arreglado en forma de rejilla, que se puede

unir por medio de soldadura a un dispositivo que pueda leer la resistencia generada por la galga.

Esta forma de rejilla permite aprovechar la mxima cantidad de material de la galga sujeto a la

tensin a lo largo de su eje principal. Las galgas extensomtrica tambin pueden combinarse con

Fig. V-13 Extensmetro de transformador.


muelles o piezas deformables para detectar de forma indirecta los esfuerzos. (ej. Balanzas

electrnicas)

Idealmente, las galgas deberan ser puntuales para as poder medir esfuerzos en puntos

concretos. En la prctica las dimensiones de la galga son apreciables por lo tanto se supone que el

punto de medida es el centro geomtrico de la galga. Si se pretenden medir vibraciones es necesario

que la longitud de las ondas de esas vibraciones sean mayores que la longitud de la galga.

Las galgas tienen ciertas caractersticas que las representan, unas fsicas y otras en cuanto a

su funcionamiento. Entre las fsicas se encuentra su tamao, peso y materiales con los que fueron

hechas, es pequea y dura lo que facilita la velocidad en que genera las respuestas; estas son muy

importantes puesto que el resultado correcto depende de estos aspectos. Existen tambin

caractersticas que dependen de la fabricacin de la galga, por ejemplo, la temperatura del

funcionamiento y el factor de la galga, este indica la sensibilidad que tiene el sensor. Tambin la

resistencia de la galga, el coeficiente de temperatura, la prueba de fatiga y el coeficiente de

expansin lineal; son caractersticas necesarias para conocer bajo qu circunstancias la galga arroja

los resultados adecuados.

Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son alambres muy pequeos

de aleaciones metlicas, como por ejemplo constantn (Nquel 60%-Cobre 40%), aleaciones

(Hierro-Cromo-Aluminio), elementos semiconductores como el silicio y el germanio o gravado en

laminillas metlicas delgadas. Es por ello que las galgas se clasifican en dos tipos: las metlicas y

las semiconductoras.

Las galgas extensomtrica aprovechan la propiedad fsica de la resistencia elctrica y su

dependencia no es slo de la resistividad del conductor, la cual es una propiedad del propio

material, sino tambin de la geometra del conductor. Cuando un conductor elctrico es deformado

dentro de su lmite de elasticidad, de tal forma que no se produzca rotura o deformacin permanente

en el mismo, ste se volver ms estrecho y alargado. Este hecho incrementa su resistencia

elctrica. Anlogamente, cuando el conductor es comprimido se acorta y ensancha, reduciendo as

su resistencia al paso de corriente elctrica. De esta manera, midiendo la resistencia elctrica de la

galga, puede deducirse la magnitud del esfuerzo aplicado sobre el objeto.

Es de suma importancia que el Strain Gage sea apropiadamente montado sobre la pieza para

que el esfuerzo sea transferido adecuadamente desde la pieza a travs del adhesivo y el material de

respaldo hasta la misma grilla metlica, le dedicaremos mas explicacin a ste tema, ms adelante.

Un parmetro fundamental de los mismos es la sensibilidad al esfuerzo, expresado

cuantitativamente como el factor de galga o gage factor (GF). El factor de galga es definido como la relacin de variacin fraccional de resistencia elctrica y la variacin fraccional de longitud

[

], (el factor de galga tpico para un Strain Gage metlico es de aproximadamente

2). De sta relacin se deduce que para obtener un mayor valor de la variacin de resistencia

unitaria ( ), a igualdad de deformaciones especficas, es necesario utilizar un extensmetro con el mayor valor de K, este valor depende del coeficiente de Poisson del material del hilo.

Fig. V-14 Strain Gage.


V-4-4-1 Tipos de galgas:

a) Las galgas metlicas se constituyen por una base muy delgada y fina, a la cual se le adhiere un hilo muy fino metlico, puede ser bobinado o plegable, al final las 2 terminales en las que

acaba el hilo se une a los transductores. Estas galgas tienen como ventaja un bajo coeficiente

de temperatura, ya que se compensa la disminucin de la movilidad de los electrones al

aumentar la temperatura con el aumento de su concentracin. En las galgas metlicas la

corriente mxima es de unos 25 mA si el soporte es buen conductor de calor, y 5mA en el

caso contrario; de todas formas en las galgas metlicas hay una gran limitacin en la

corriente. Las principales caractersticas de las galgas metlicas en condiciones habituales

establecen que su tamao tiene una variacin entre 0.4mm y 150mm, tienen una resistencia

variable entre 120 y 5000 y su tolerancia a la resistencia est en el rango de 0.1% y 0.2%. La resistencia elctrica de la galga metlica est dado por la relacin entre

la resistividad y la longitud respecto al rea transversal.

b) En las galgas semiconductoras hay un elemento semiconductor en vez del hilo metlico, su gran diferencia respecto a las dems galgas, es su tamao, ya que su tamao es ms

reducido. la potencia mxima disipable en galgas semiconductoras es de unos 250 mW. Las

galgas semiconductoras son capaces de soportar una alta resistencia, su fatiga de vida es ms

larga y tiene menor histresis, que es la capacidad de que el material conserve sus

propiedades bajo diferentes estmulos.

Existen ciertos aspectos caractersticos bajo condiciones normales de las galgas

semiconductoras, su tamao varias entre los 1mm y 5mm, su resistencia esta

aproximadamente entre un rango de 1000 a 5000 y su tolerancia a la resistencia est entre 1% y 2%.

V-4-4-2 Funcionamiento de la galga: Para tratar la variacin de voltaje se utiliza un puente de

Wheatstone, que est formado por cuatro resistencias unidas en un crculo cerrado, siendo una de

ellas la resistencia bajo medida. El puente de Wheatstone puede operar en corriente continua y

alterna, permitiendo las medidas de diferentes resistencias. La sensibilidad de este elemento

depende de cmo est compuesto. De esta manera se puede medir resistencias desconocidas

mediante el equilibrio de los brazos del puente. Sin embargo, este mtodo puede tener ciertos

errores en su medicin que se deben a aspectos como: a) Sensibilidad insuficiente. b) Los cambios

en la temperatura afectan las resistencias y pueden generar cambios bruscos en los valores de las

resistencias.

La forma ms comn para obtener una seal elctrica como resultado de una medida

utilizando el puente de Wheatstone es mediante el mtodo de deflexin. Este mtodo en vez de

valorar el equilibrio del puente, lo que hace es medir la diferencia de tensin entre ambas ramas o la

corriente a travs de un detector colocado en el brazo central.

Para poder utilizar el puente de Wheatstone con las galgas hay que tener ciertos aspectos en cuenta,

como por ejemplo, el cableado del puente, muchas veces la galga y el puente no se encentran

situados en un mismo lugar por lo tanto las resistencias y los cambios de temperatura de los cables

pueden afectar los resultados arrojados, para evitar esto es necesario equilibrar y calibrar el puente,

este procedimiento consiste en que no puede haber tensin a la salida del puente y debe hacerse la

calibracin adecuadamente comprobando que el puente de Wheatstone est arrojando correctamente

los resultados.

En la prctica, las mediciones con Strain Gage raramente involucran cantidades mayores que

unos pocos milistrain (m). Por lo tanto, para medir esfuerzo se requiere de mxima precisin sobre pequeos cambios de resistencia. El factor de galga es, como se dijo, la sensibilidad al esfuerzo de

un Strain Gage. Supongamos que una pieza de prueba sufre un esfuerzo de 500. Un Strain Gage con un factor de galga de 2 mostrar un cambio en su resistencia elctrica de 2 x (500 x 10

-6) =

0.1%. Para una galga de 120, es un cambio slo de 0.12. Para medir cambios tan pequeos de resistencia y compensar la sensibilidad trmica, los Strain Gage son casi siempre utilizados en

configuracin puente con excitacin externa.


El circuito general de puente de Wheatstone, consiste en cuatro brazos resistivos con una

excitacin de voltaje, VEX, que se aplica a travs del puente. El voltaje de salida del puente, Vo, es

igual a:

Fig. V-15 Puente de Wheatstone.

De la ecuacin anterior, cuando se da que R1 /R2 = R4 /R3, el voltaje de salida Vo es nulo.

Bajo estas condiciones, se dice que el puente se encuentra balanceado. Cualquier cambio de

resistencia sobre cualquier brazo del puente, resultar en una salida del voltaje no nula. Por lo que si

reemplazamos R4 con un Strain Gage activo, cualquier cambio en la resistencia del mismo causar

el desbalance del puente y producir una salida no nula proporcional al esfuerzo.

V-4-4-3 Disposiciones de las galgas: Para estados biaxiales de esfuerzos (muy comn en el uso de

Strain Gage), una roseta de dos o tres elementos puede ser requerida para determinar los principales

esfuerzos. Cuando las direcciones de los esfuerzos se conocen de antemano, una roseta de dos

elementos, 90, puede ser empleada con las direcciones de los ejes alineadas con los esfuerzos. Las

direcciones principales de esfuerzos pueden ser determinadas con suficiente precisin por varios

mtodos. Por ejemplo, la forma de un objeto y el modo en que se carga pueden ser de manera tal

que las direcciones principales de esfuerzos resulten obvias por la simetra del problema. En la

mayora de los casos de superficies bajo esfuerzos, cuando las direcciones principales de los

esfuerzos no son conocidas, una roseta de tres elementos debe ser utilizada. Dicha roseta puede ser

ubicada con cualquier orientacin, pero usualmente se dispone de manera que una de sus grillas se

encuentre alineada con un eje principal de la pieza a probar. Las rosetas de tres elementos se

encuentran disponibles en configuraciones rectangulares de 45 tanto como configuraciones de 60.

Fig. V-16 Disposiciones.


V-4-4-4 Implantacin de galgas extensomtrica:

1) Introduccin: La accin completa de los adhesivos ocurre a travs de una reaccin cataltica de la humedad

absorbida del aire. Las condiciones ms favorables para la adhesin son bajo valores de humedad

relativa (HR) de entre 30% y 80%. Una adhesin ptima sucede cuando el adhesivo se aplica en

capas muy finas. Capas gruesas requieren ms tiempo para secar o nunca secan, por lo tanto,

superficies muy burdas deben ser evitadas y el proceso de aplicacin del adhesivo debe seguirse fiel

y cuidadosamente.

2) Preparacin de la superficie: El objetivo de la preparacin del material es crear una superficie limpia, libre de imperfecciones

fsicas mayores y qumicamente apropiadas.

2.1 Limpieza burda: Se debe eliminar todo tipo de pintura, corrosin, oxidacin o cualquier otro

contaminante que pueda haber para el rea de adhesin (ms un rea de tolerancia) de las galgas.

2.2 Suavizar la superficie: Cualquier tipo de protuberancia, canales, o imperfeccin mecnica debe

ser eliminada por un proceso de pulido, limado, cepillado o lo que sea necesario para el caso.

2.3 Eliminar grasas: Este procedimiento se requiere para eliminar todo tipo de aceites, grasas,

contaminantes orgnicos y residuos de productos qumicos solubles. La eleccin del agente de

limpieza depende de la naturaleza del contaminante y si la superficie puede ser deteriorada por el

limpiador. Entre las opciones ms comunes estn el tolueno, acetona, alcohol isoproplico,

desengrasante en aerosol, baos lquidos agitados ultrasnicamente, mtodos desengrasantes por

vapor, triclorietileno y otras sustancias qumicas ms especializadas.

Habiendo hecho esto, se debe enjuagar la superficie con agua de tal manera que al terminar se deje

una capa continua de slo agua sobre la superficie. sta se debe secar con papel o con calor. El

procedimiento de limpieza consiste en empapar una gasa en el agente limpiador y lavar la superficie

cubriendo inicialmente un rea mayor a la deseada.

Notas importantes:

- El agente limpiador debe estar qumicamente limpio y no debe dejar residuos. - Nunca usar el agente limpiador directamente del recipiente donde se almacena. Una

cantidad adecuada debe traspasarse a un recipiente limpio del cual se usar.

- Cada gasa usada debe ser desechada y nunca introducir una gasa usada en el recipiente con el agente limpiador.

- Porciones del agente limpiador sin usarse deben desecharse. - El rea a limpiar debe ser bien delimitada y avanzar progresivamente en esa zona hasta

cubrirla completamente sin regresar a limpiar nuevamente para evitar introducir nuevas

partculas sucias a la zona limpia.

2.4 Lijado: La adhesin entre dos superficies depende del rea de las superficies que se cubre con el

adhesivo. Un buen pulido fino de las superficies aumenta la adhesin porque aumenta el rea de

contacto efectiva. Pera lijar la superficie se debe tomar en cuenta que sea un papel de lija apropiado

para el material y de un grado adecuado. Para acero se usa un grado 80 a 180 y para aluminio un

grado 220 a 360. Para evitar hacer canales en el material este procedimiento debe hacerse en

movimientos circulares y de preferencia usando primero un papel de lija ms grueso y despus uno

ms fino.

2.5 Limpieza fina: Cualquier residuo de lija, material o polvo generado en el proceso anterior debe

ser eliminado cuidadosamente. Se pueden usar los mismos mtodos usados en el punto 2.3. Tome

cada gasa empapada con pinzas de punta finas y psela por la superficie una sola vez. Este

procedimiento debe ser repetido una y otra vez hasta que la gasa no muestre seas de decoloracin

al pasarla por la superficie. La superficie debe dejarse seca y libre de residuos de gasa.

Debe cuidar no soplar o respirar cerca de la superficie y evitar tocarla.

2.6 Marcar la superficie: La superficie del espcimen donde se van a aplicar las galgas debe

marcarse ligeramente para poder alinear las galgas segn la deformacin que se desea medir.

Utilcese un lpiz 4H para aluminio y un bolgrafo para acero para hacer unas ligeras marcas en la


periferia del lugar de aplicacin de las galgas. Tenga presente que las galgas contienen tambin

seales de alineacin.

2.7 Alcalinidad ptima: Si es el caso, la superficie debe ser tratada para poner su valor de

alcalinidad de 7 a 7.5 pH. Se aplica un neutralizador lquido libremente sobre la superficie limpia,

se talla y seca con gaza o con palillos con punta de algodn. Tallar y secar debe hacerse siempre en

una sola direccin y sin reusar el algodn o gaza.

Si los procedimientos anteriores se han seguido con atencin y cuidado, la superficie esta ya lista

para que las galgas se adhieran. A partir de este momento las galgas deben ser adheridas tan pronto

sea posible para minimizar contaminacin.

3) Adhesin de las galgas: 3.1 Posicionamiento de la galga: Tome la galga con unas

pinzas finas y colquela en una superficie qumicamente

limpia con la superficie de adhesin hacia abajo. Si va a

usar terminales para soldar se recomienda colocarlas a

1.6 mm del lmite de la galga y alineadas en el centro.

Tome un pedazo de cinta adhesiva de unos 10 15 cm

de largo y pngala sobre la galga y terminal de tal

manera que queden centradas en la cinta. Levante la

cinta cuidadosamente en unngulo de aprox. 45 de la

superficie, trayendo consigo la galga y terminal

adheridas, como lo muestra la figura de la derecha.

3.2 Alineacin de la galga: Posicione la cinta con la

galga y terminal en el espcimen de tal manera que las

marcas de alineacin coincidan con las marcas del

espcimen y pegue firmemente un extremo de la cinta

como se muestra en la figura de la derecha. Si la

alineacin no coincidiera a satisfaccin, levante la cinta

de un extremo manteniendo un ngulo igual o menor a

45 hasta despegar la cinta completamente. Repita el

procedimiento de alineacin hasta quedar satisfecho.

Para tcnicos principiantes se recomienda usar cinta

adhesiva especializada para estas aplicaciones ya que

sta no deja residuos de adhesivo cuando se despega.

3.3 Preparacin final: Levante la cinta con la galga en un

ngulo agudo (ilustracin 3) hasta que la terminal quede

aproximadamente 1 cm libre. Doble la cinta sobre si

misma y pegue el otro extremo sobre la superficie del

espcimen de tal manera que la galga y terminal queden

expuestas en una superficie plana con la parte a

adherirse hacia arriba (ilustracin 4).

Nota 1: Se deben revisar las especificaciones del

fabricante para saber si la galga misma requiere de

limpieza en la superficie de adhesin. Si la galga ha sido

contaminada entonces debe ser limpiada con algodn y

un neutralizador.

Nota 2: Algunos adhesivos requieren que se le aplique a

la galga un catalizador para que el adhesivo tome mejor

efecto. Si este es el caso, siga los procedimientos

marcados por el fabricante.

Nota 3: Los siguientes tres pasos deben ser realizados en la secuencia mostrada y en un lapso de 3 a

5 segundos. Lea y memorice estos pasos antes de iniciar el procedimiento.


3.4 Aplicacin del adhesivo: Levante la cinta del lado

que ha sido doblada sobre s misma. Tomando la cinta

sin jalar ni doblar. Aplique una o dos gotas de adhesivo

en la unin de la cinta con el espcimen a

aproximadamente 1 cm. de la periferia de la galga con

terminal (vea la ilustracin 5). Esto permite que la

polimerizacin instantnea del adhesivo al contacto con

el espcimen no provoque imperfecciones en la

homogeneidad y uniformidad de la pelcula de adhesivo.

3.5 Adhesin: Inmediatamente desdoble la cinta para

quedar a aproximadamente 30 de la superficie del

espcimen con la galga y terminal haciendo un 'puente'

sobre el lugar de instalacin. Mientras se sostiene la cinta

con una ligera tensin, aplique una presin deslizante con

sus dedos y un pedazo de gasa que vaya oprimiendo la

galga y terminal sobre su posicin y alineacin deseadas

(ver la ilustracin 6). Use una presin firme al 'recostar' la

galga sobre su posicin ya que se requiere una pelcula

muy delgada y uniforme de adhesivo para resultados

ptimos.

3.6 Aplicacin de presin: Inmediatamente despus de la

accin deslizante y ya con la galga en su posicin y

alineacin correctas, aplique una presin firme con el

dedo pulgar sobre la galga y terminal (ver ilustracin 7).

Esta presin se debe ejercer por lo menos por espacio de

un minuto. En condiciones de humedad baja (menos de

30% de HR) o en temperaturas menores a 20C la

presin debe extenderse a varios minutos, dependiendo

de las condiciones. Cuando se tienen galgas de tamao

grande o superficies no uniformes puede requerirse de un

dispositivo mecnico para aplicar la presin, por lo que

tambin se requiere aplicar presin por ms tiempo. El

calor del dedo humano ayuda a una rpida

polimerizacin del adhesivo. Espere por lo menos dos

minutos para quitar la cinta despus de retirar la

aplicacin de presin.

3.7 Retirar la cinta: La galga y terminal ya deben estar

firmemente adheridas al espcimen. Para retirar la cinta,

jlela directamente sobre s misma de forma continua y

lenta para evitar ejercer fuerzas innecesarias sobre la

galga. Realmente no es necesario retirar la cinta

inmediatamente despus de la instalacin y puede

permanecer como proteccin mecnica hasta que se vaya

a proceder a soldar.

4) Procedimientos para soldar: 4.1 Herramienta y tcnica para soldar: Se debe cuidar

que la punta del cautn sea de terminacin plana o tipo desarmador plano (figura 1) y que se solde

usando la parte plana (figura 2). Se debe cuidar que se tenga una temperatura adecuada en el cautn

y que NO se haga contacto con la terminal de la galga por ms de un segundo.


4.2 Procedimiento para soldar: Este procedimiento debe

realizarse con cuidado para evitar cualquier eventual

dao a la galga. Como paso previo a soldar cables a las

galgas los cables a soldar y las terminales deben ser

recubiertos de soldadura para obtener una mejor

transferencia de calor y una soldadura ms rpida y

ntida. En el caso de tener galgas extensomtrica no

encapsuladas, antes de soldar se debe cubrir el rea de la

galga con cinta adhesiva, dejando la mitad de los

terminales de la galga expuestos para soldar, como en la

figura 3. Procure usar un cautn con temperatura

controlada. Temperaturas muy altas tienden a oxidar la

punta y a evaporar instantneamente la pasta de soldar lo

cual hace la operacin ms difcil. Se recomienda fijar el cable a soldar con una cinta adhesiva

tambin para tener los cables a soldar en el lugar correcto y dispone de ambas manos para soldar.

Coloque el cautn a un ngulo de 30 o menor sobre la terminal de la galga y cable y al mismo

tiempo alimente aproximadamente 3mm de soldadura (figuras 2 y 4). Al terminar levante

simultneamente la punta del cautn y la soldadura. La soldadura debe ser de la que contiene flujo

antioxidante en su interior. El procedimiento de soldado de cada terminal debe durar

aproximadamente 1 segundo. La soldadura debe quedar como un pequeo montculo sobre la

terminal (figura 5) y la punta del cable y debe tener un aspecto suave y brillante. Deben evitarse

picos y soldaduras opacas.


5) Recubrimientos de proteccin: 5.1 Barniz de recubrimiento: La instalacin completa debe protegerse mediante recubrimientos

especializados. El tipo y tcnica de recubrimiento depende de la aplicacin y el ambiente de uso del

sensor. En general se requiere de al menos un barniz protector y podra llegar a requerirse una capa

de silicn o cera para proteccin mecnica y contra humedad respectivamente.

V-5 Bibliografa:

Anlisis experimental de tensiones, W. H. Tuppeny, A. S. Kobayashi. Ediciones URMO.

Ensayos Industriales, Gonzlez Arias. Litenia

Implantacin de galgas, http://www.desi.iteso.mx/elec/instru/galgas.pdf

5 extensometría

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