Por qué es esencial parametrizar exactamente una galga extensométrica para medir deformación

El factor k o factor de galga es el factor de proporcionalidad entre la deformación medida y la variación de la resistencia en un puente de Wheatstone que se mide utilizando un equipo compatible adecuado, como puede ser el QuantumX MX1615B de HBM.

En general, el factor k de las galgas extensométricas eléctricas depende del material de la rejilla de medición, y varía entre 2,0 para el constantán (utilizado en la serie Y de HBM) y 2,2 para el Modco (una aleación especial de níquel-cromo, utilizada en la serie M de HBM).

Un factor k elevado incrementa la señal de salida del puente de Wheatstone, mientras que un factor k bajo reduce la señal:

Si se define en el software un factor k erróneo, la medida de deformación será menos precisa. Por eso, en cada lote o envase de galgas extensométricas de HBM se indica el factor k individual.

Ilustración: Hoja técnica de una galga extensométrica

El experimento siguiente muestra el error que genera un factor k incorrecto.

Consideremos una cadena de medida consistente en una galga extensométrica eléctrica lineal tipo LY41-3/120, una conexión de 3 hilos a un módulo amplificador de puente MX1615B y el software EVIDAS de HBM. El ensayo siguiente se lleva a cabo a temperatura ambiente.

 

En el primer ensayo, se define un factor k de 2,0.

La galga extensométrica se instala en una viga sometida a flexión y se genera la señal siguiente:

Dentro de un mismo lote de galgas extensométricas existe una pequeña variabilidad en el factor k. Es importante conservar la hoja de características de la galga extensométrica (en la que se menciona el factor k) o bien guardar todos los datos en la base de datos de sensores (en forma de datos totalmente digitales y/o como fichero PDF completo). A primera vista, uno diría que una variación entre 2,0 y 2,06 no supone una gran diferencia, pero en el experimento siguiente veremos que, si no se utiliza el factor k correcto, se obtiene un error de medida significativo.

 

En nuestro ensayo, instalamos dos galgas extensométricas del mismo lote. Se parametriza un canal de puente de Wheatstone con un factor k de 2,0 y el otro con 2,06. En el caso de deformaciones pequeñas, se puede observar que las dos gráficas más o menos se superponen. Pero para deformaciones mayores, se observa un claro desplazamiento del resultado.

Si nos fijamos más de cerca en la señal de medida, vemos inmediatamente que ese desplazamiento no es despreciable.

 

Con un factor k de 2,0, se mide una deformación de 5784 µm/m (~0,578%), mientras que, con un factor k de 2,06, se obtiene un valor de 5618 µm/m (~0,562%). Eso equivale a una diferencia de 166 µm/m, nada menos,

 

lo cual supone un error relativo de medida del 2.8%.

Este experimento demuestra que, para obtener una medida precisa, se requiere una parametrización correcta. Esto mismo también es válido para las influencias ambientales o de la instalación como, por ejemplo, la temperatura en el punto de medición, la resistencia de contacto, la temperatura ambiente alrededor de los hilos y las interferencias electromagnéticas generales y de otros equipos en la galga extensométrica y en el cableado.

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