Cómo asegurarse de que una determinada fuerza es la misma en todas partes
En la práctica totalidad de los laboratorios que trabajan con sistemas mecánicos encontramos transductores de fuerza. También se instalan en máquinas de ensayos de materiales y en otras máquinas de pruebas, para registrar tanto señales de entrada con fines de control como las señales de fuerza que después se emplean para evaluar los resultados.
Los dos principios de los transductores de fuerza
Los sensores de galgas extensométricas consisten en un cuerpo de deformación sobre el cual se instalan galgas extensométricas. Cuando se les aplica una fuerza se produce una deformación, que las galgas extensométricas convierten en un cambio en la resistencia. Es bastante común utilizar cuatro galgas extensométricas cableadas para formar un circuito de puente. Este puente convierte los cambios en la resistencia en una tensión eléctrica medible. Los sensores de galgas extensométricas necesitan siempre una tensión de alimentación.
La construcción de los sensores piezoeléctricos se basa en cristales que emiten una carga cuando se someten a una fuerza, con una relación lineal entre la carga y la fuerza. Utilizando una electrónica apropiada, la carga se convierte en una señal de tensión.
Casi siempre, los transductores de fuerza se suministran acompañados de un documento que aporta información acerca de la sensibilidad del sensor. Para ello, el sensor se somete a una fuerza conocida en fábrica y se mide la señal de salida correspondiente a esa fuerza efectiva. El resultado de esta “calibración” se anota en el documento correspondiente. Dependiendo de la calidad —y el precio— del sensor, se especifica el valor de salida correspondiente a la fuerza máxima que admite, o varios valores medidos con distintas fuerzas. La calibración es uno de los pasos más importantes en la producción de un sensor y determina de forma muy significativa la utilidad de un transductor de fuerza. Evidentemente, cualquier medida que se haga con posterioridad no puede ser más precisa que la calibración utilizada para determinar los valores característicos del sensor.
Los fabricantes de transductores de fuerza utilizan dispositivos de carga apropiados para generar con precisión esa fuerza y, con ello, generan un requisito previo para estas medidas de calibración. HBM dispone de transductores con fuerzas nominales comprendidas entre 10 N y 5 MN.