Herramientas para seleccionar la galga extensométrica correcta

Antes de seleccionar una galga extensométrica, es preciso definir con claridad cuál es el objetivo de medición. La principal pregunta que uno debe hacerse es si la galga extensométrica va a emplearse en ensayos experimentales o para la fabricación de transductores.

Ensayos experimentales

Fabricación de transductores

 
  • Análisis experimental de tensiones
  • Análisis de tensiones residuales
  • Análisis de cargas
  • Análisis de ciclo de vida

  • Determinación de tensión térmica
 
 
  • Fuerza
  • Masa
  • Par
  • Presión
  • Deformación
 

La selección de galgas extensométricas para ensayos experimentales se lleva a cabo de acuerdo con los criterios de selección siguientes:

Geometría: Número y posición de las rejillas (tipo de construcción)
Serie de la galga extensométrica: Construcción de la galga extensométrica
Conexiones: Tipo y posición
Adaptación de la respuesta de temperatura: Material al cual está adaptada la respuesta de temperatura de la galga extensométrica
Longitud rejilla de medición: en mm
Resistencia eléctrica: en Ohm

Geometría de la galga extensométrica

  Galgas extensométricas lineales (ej., LY4): tienen una rejilla de medición y miden deformación en una dirección.
  Rosetas en forma de T (ej., XY3): tienen dos rejillas de medición desplazadas 90° entre sí. Aplicaciones típicas: análisis de estados de tensión biaxiales con direcciones principales conocidas y medidas en barras de tracción/compresión.
  Galgas extensométricas en forma de V (ej., XY4): tienen dos rejillas de medición desplazadas 90° entre sí. Aplicaciones típicas: medición en barras de torsión y determinación de tensiones de cizallamiento en barras de cizalladura con fibras neutras.
  Galgas extensométricas dobles lineales (ej., DY4): tienen dos rejillas de medición paralelas entre sí. Aplicaciones típicas: medidas en vigas de flexión.
   Rosetas con 3 rejillas de medición (ej., RY8) en ángulos de 0°/45°/90° o de 0°/60°/120°: una buena elección para analizar estados de tensión biaxiales con direcciones principales desconocidas.
  Cadenas de galgas extensométricas (ej., KY8): se componen de 10 o 15 pequeñas rejillas de medición situadas sobre una lámina portadora común, con un espaciado constante (equiespaciadas), más una galga adicional de compensación. Las cadenas de galgas extensométricas son especialmente idóneas para determinar gradientes de deformación.
  Galgas extensométricas de puente completo (ej., VY4): tienen cuatro rejillas de medición, colocadas de modo que cada está desplazada 90° con respecto a la siguiente. Aplicaciones típicas: medidas en barras de tensión/compresión y determinación de tensiones de cizallamiento en barras de cizalladura.

Serie de la galga extensométrica

HBM ofrece diferentes series de galgas extensométricas para mediciones de deformación. Cada serie viene definida por la combinación de materiales del soporte de la galga extensométrica (ej., poliimida) y la lámina portadora de la rejilla de medición (ej., constantán). Todas las galgas extensométricas de una misma serie tienen los mismos materiales de soporte y de lámina portadora de la rejilla de medición. Por este motivo, muchas de las especificaciones son idénticas para todas las galgas de una misma serie.

En los ensayos experimentales, las galgas extensométricas robustas y flexibles ofrecen una serie de ventajas; por ejemplo, pueden emplearse en condiciones difíciles. A esta categoría pertenece, por ejemplo, la serie “Y” de galgas extensométricas, con poliimida sintética como material portador de la rejilla de medición. Esta serie ofrece una gran variedad de tipos de galgas extensométricas, con aplicaciones muy diversas en los ensayos experimentales. Por otro lado, existen muchos tipos de galgas extensométricas especiales. Por ejemplo, rosetas para determinación de tensiones residuales en elementos estructurales mediante los métodos de taladro y de núcleo anular, o cadenas de galgas extensométricas para estudiar la distribución de tensiones en estructuras complejas.

Conexiones

 HBM ofrece galgas extensométricas con diferentes configuraciones de conexión.

 

Superficies de soldadura integradas (ej., LY4)

  • permiten soldar la galga extensométrica directamente
 
 

Grandes superficies para soldar sin carga de tracción (ej., LY6)

  • permiten soldar la galga extensométrica directamente pero, al mismo tiempo, proporcionan un desacoplamiento mecánico casi total entre las superficies para soldar y la lámina portadora
 
 

Banda de cobre plateada con níquel, no aislada, longitud aprox. 30 mm (1,18 pulgadas) (ej., LY1)

  • no permiten soldar la galga extensométrica directamente
  • desacoplamiento mecánico total entre los cables y la galga extensométrica
  • requieren el uso de puntos de apoyo para soldar separados directamente en la galga extensométrica
 
 

Alambre de conexión aislado con fluoropolímero, longitud aprox. 50 mm (1,97 pulgadas) (ej., K-C LY4)

  • no permiten soldar la galga extensométrica directamente
  • el aislamiento de fluoropolímero evita que el cable se pegue durante la instalación
  • requieren el uso de puntos de apoyo para soldar separados cerca de la galga extensométrica
 
 

Alambre de conexión aislado con fluoropolímero, longitud aprox. 50 mm (1,97 pulgadas) (ej., K-C LY4)

  • longitud de cable según requisitos, entre 0,5 y 10 m (1,64-32,81 pies) con opción de 2, 3 o 4 hilos
  • no pueden soldarse directamente al punto de medición
  • el aislamiento de fluoropolímero evita que el cable se pegue durante la instalación
 

Adaptación de la respuesta de temperatura

Cuando se conectan galgas extensométricas individualmente a un circuito de cuarto de puente de Wheatstonese genera una señal de salida cuando cambia la temperatura. Esta señal se denomina “deformación aparente” o “salida térmica” y es independiente de la carga mecánica que recibe la muestra objeto de ensayo.

No obstante, es posible ajustar la galga extensométrica al coeficiente de dilatación térmica de un material específico, de manera que esa señal de salida asociada a los cambios en la temperatura sea muy pequeña. Estas galgas extensométricas se conocen como de “respuesta de temperatura adaptada” o “autocompensadas”.

Para beneficiarse de la respuesta de temperatura adaptada, es imprescindible seleccionar una galga extensométrica con un coeficiente de dilatación a lo más parecido posible al material objeto de ensayo.

Código Material Coeficiente de dilatación térmica ∝
1 Acero ferrítico 10.8 ⋅ 10-6/K (6 ⋅ 10-6/°F)
3 Aluminio 23 ⋅ 10-6/K (12.8 ⋅ 10-6/°F)
5 Acero austenítico 16 ⋅ 10-6/K (8.9 ⋅ 10-6/°F)
6 Cuarzo / composite 0.5 ⋅ 10-6/K (0.3 ⋅ 10-6/°F)
7 Titanio/fundición gris 9 ⋅ 10-6/K (5 ⋅ 10-6/°F)
8 Plástico 65 ⋅ 10-6/K (36.1 ⋅ 10-6/°F)
9 Molibdeno 5.4 ⋅ 10-6/K (3 ⋅ 10-6/°F)

Longitud de la rejilla de medición

La longitud de la rejilla de medición debe ser adecuada al propósito de la medición. Al fin y al cabo, el resultado de la medida obtenida por la galga extensométrica es la deformación media bajo la rejilla. En general, las rejillas de medición de 3 o 6 mm (0,118 o 0,236 pulgadas) son una buena solución.

En el caso de materiales heterogéneos como el hormigón o la madera, se recomiendan rejillas de medición más largas. Una galga extensométrica larga puede compensar la falta de homogeneidad del objeto de ensayo y permite obtener la deformación real debajo de la rejilla.

Las rejillas de medición cortas son adecuadas para detectar deformaciones locales. Por lo tanto resultan idóneas para determinar gradientes de deformación, puntos de tensión máxima y tensiones similares.

Resistencia eléctrica

Las galgas extensométricas de HBM se encuentran disponibles en versiones de 120, 350, 700 y 1000 ohmios. La elección de una u otra resistencia depende de las limitaciones de la tarea de medición. Se encuentran disponibles otras resistencias a petición.

Galgas extensométricas de baja resistencia

Galgas extensométricas de alta resistencia

+ Menor influencia de las interferencias electromagnéticas + Menor influencia de la resistencia eléctrica en los elementos de conexión (anillos rozantes, cables, etc.)
+ Menor influencia de los cambios en la resistencia de aislamiento - "Mejores" antenas en caso de interferencias
- Mayores requisitos de potencia - Mayor influencia de los cambios en la resistencia de aislamiento
- Mayor autocalentamiento debido a un flujo de corriente más alto en comparación con las galgas extensométricas de alta resistencia  

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