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Gal asextensiomtricas

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Las medidas con galgas extensomtricas, se basan en la variacin deresistenciasque estas experimentan al ser sometidas a una deformacin

por esfuerzo mecnico. Estas pueden ser fabricadas con materialesconductores o semiconductores. La resistencia elctrica de un conductorhomogneo depende de su dimensin fsica y su resistividad, si laresistividad se asume constante, la ecuacin siguiente describe la relacin

Galgas Extensomtricas

.

l

dlk

dR=

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Fundamento de las galgas extensomtricas:

El efecto de la variacin de la resistencia mecnica con ladeformacin fue descubierta por Lord Kelvin en !"#.$onsiderando un hilo metlico de longitud l, seccin % yresistividad &, la resistividad elctrica del hilo ser:

lR =

%l someter a un esfuer'o mecnico en direccin longitudinal,var(an cada una de las tres magnitudes que intervienen en elvalor ). cambiando de la siguiente forma:

A

dA

l

dld

R

dR+=

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*i bien consideramos que la pie'a, adems de longitud l, tambin tiene una

El cambio de longitudresultante de aplicar una fuerza F, se da por la ley

de Hooe

l

dlEE

A

F=== E= $onstante del material o modulo de oung

= -ensin mecnica

= eformacin unitaria

, ,varan tanto l como t. La relacin entre ambos cambios, viene dada por laley de !oisson:

onde, / es el $oeficiente de 0oisson y su valor esta

entre 1 y 1.". 0ara fundiciones maleables es 1.2, parael acero es de 1.313, pata aluminio y cobre es de 1.33.0or otra parte, de la ecuacin, podemos notar que paravolumen constante, / debe ser 1.".

ldlt

dt

=

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!rincipio de funcionamiento

dd

l

4

dlR2

=

d

d

2l

l

R

R

+=

d/dPissondeCoef.

=

ll ++++

F

EA

KRR=

l/l

/21

l/l

/RKgalgadeFactor

++=

=

R

A

F

== l/l E: !d"lo de #o"ng

K

R

R=

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"l aplicar una tensin mecnica al conductor

de la galga*e produce un incremento l en su longitud simultneamente con unadisminucin en el dimetro, con lo cual la resistencia ) del

conductor cambia a )s( )

( )( )24

DD

llRRR S

+=+=

4ultiplicando y dividiendo por l y por ( )

( )( )24

DD

llRRRS

+=+=

( ) ( )

+

+=

22 21

4

1

DD

DDD

lll

RS

( ) ( )

+

+=

22 21

4

1

DD

DDD

lll

RS

( ) [ ]DDlll

RS

+

214

1

2

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#s en funcin de

( )

+

llD

lll

RS

214

1

2

+=+=

l211

ll

dd

=

l21+=K

2$%&'$%& 0ara la mayor(a de los metales

siendo 1,313 para el acero, y 1,33 para el aluminio y el cobre.

e los valores establecidos por el rango, se determina que para la mayor(a de losmetales

$%1(%1 K

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5alores de K6 0ara la aleacin de constantan

K 7 86 0ara la aleacin conocida como %lloy 92

6 0ara el platino

K 7 #

6 0ara el ;soelast

K 7 3,".

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*i para un hilo conductor se supone una seccin cil(ndrica de dimetro y si el

material es istropo y no se rebasa su l(mite de elasticidad, tenemos:

0or lo tanto, para variaciones pequeC 81@

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%ensor de galgas extensiomtricas

6 %l someter una galga a presin, var(a sulongitud y su dimetro y en consecuencia suresistencia elctrica.

6 0ara medir dicha resistencia se conecta la

.

6 *e suelen conectar 9 A8 a tensin y 8 a

compresinC y adems a la mismatemperatura, para evitar cambios en la)esistencia que no se deban a la deformacin

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4E;$;F E E*GHE)IJ

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!elcula de proteccin

%oporte

Hilo de medida

F) F

F*

Galgas de 'ilo metlico

+erminales de conexin "fecta al 'ilo

&a( &b(

..%F;4%-;JF*galga 8.sf

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Galgas de pelcula metlica

)

))

*

**

)

))

E"

F#

,E"

F#

,E"

F#

,# ++++====

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G"LG"

%ilicio

Galgas semiconductoras

!ad deconexin

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-;0J* E M*-)%;F N%NEO

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-ateriales metlicos sensores

-aterial .aractersticas "plicaciones

.onstantn P-edidas estticasP $o usar en aplicaciones extremas/ %eleccin comple0a &pocoscriterios(

/ Grandes elongaciones&estado plstico dedeformacin(

-ateriales para galgas

/ -aterial ms usado y muy barato/ "utocompensacin trmica sencilla

1soelastic / Gran relacin %2$/ !recisan control de temperatura

/ -edidas dinmicas/ -edida de fatiga

,arma / "utocompensacin trmica sencilla/ La soldadura de terminales escomple0a

/ -edida a temperaturasba0as/ -edida con temperaturasvariables o no controladas

"leacin !t / .oste alto / -edida a altastemperaturas

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-ateriales para el soporte

-aterial .aractersticas "plicaciones

!oliamida / Es el soporte estndar / $o soporta condiciones extremas detraba0o/ Espesor 'abitual de 34356mm

/ -edidas estticas/ "plicaciones 'abituales

-ateriales para galgas

Epoxy / -inimiza el error introducido por elsoporte/ 1nstalacin delicada/ #e7uiere mano de obra especializada

/ -edidas precisas

Fibra de vidrioreforzada conepoxy

/ %oporta temperaturas moderadas/ %oporta muy bien el traba0o a fatiga

/ -edidas cclicas y defatiga

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.aractersticas de las galgasextensiomtricas

Tipo K TCR

(10-6/K)

TCGF

(10-

6/K)

Deriva

Temporal

Metlica 2 10 100 Muy !a"a

#$!ri%a& %e capa

'ia

a 20 *0 00 +a"a

,emico%uctor 0 a 120 1*00 2000 Me%ia

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8tilizacin de las galgas

5)

5*

FFF ++++====

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9tras formas constructivas

..%F;4%-;JF*galgas en traccion.sf

..%F;4%-;JF*galga .sf

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e esta manera se logra compensar la temperatura que pueda influenciarsobre la medida.

;os galgas alineadas perpendicularmente entre si:

+

+==

k

kVVVV

)1*2

)1*

212&

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Esta configuracin de Suego de galgas se hace para compensar portemperatura el circuito y aumentar la sensibilidad del mismo.

.uatro galgas orientadas dos en el sentido de la fuerza y dos en sentidode !oisson

+

+==

k

kVVVV

)1*2

)1*12&

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0ara compensar por temperatura, adems de aumentar la sensibilidad ylinealizar, la forma mas comTn de colocacin de las galgases una en cadacara a deformar de manera que al expandirse una se contrae la otra.

Galgas sobre una viga empotrada en un extremo

2

+&

kVV =

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.ircuitos de medida

++= 212

,'

'A-RR

R

RR

RE

si R1=R2

E

2

R

R

1

4

RA-

+

=

E4

KE

2

K

1

1

4

KA-

+

=

+=

21

RRRE

,'

'A-

0i R,=RR

K

R

R=

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.ircuitos de medida

## ## ++++

## ++++

## ++++

## ++++

##

E2A- = EA-=

%ensibilidad creciente

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.ircuitos de medida

/:?3/??

/?456:?3

/?3

@?3@63 @5

error

/A456:?3/??

/=4?5:?3/??

3 >4B6:?3/> ?4B6:?3/B 54A5:?3/B =46:?3/B

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.ircuitos de medida

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## ++++

.ircuitos de medida

+ensinestable "mplificacin

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.ircuitos de medida

GG ## ++++

( )SHGG

RRK

R

+=

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E U %

D"

#.

#.

## ++++

.ircuitos de medida

&a(

&b(

EU %

D"

#.

#.

## ++++

#.

#. # #

##.

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"plicaciones de las galgas

F8E$+E;E

+E$%1$E%+"LE

"d

."L1#".1$

EH81L1#19

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"plicaciones de las galgas-ediciones Estticas


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F8E$+E;E

+E$%1$E%+"LE

L9H8E1%9+E#-9

,alga

"plicaciones de las galgas-ediciones ;inmicas

F1L+#9

%"L1;"

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.1#.81+9 !"#" -E;1.1$ ;E E%F8E#I9


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.riterio +ipos de clula "plicaciones


+ipo de traba0o +racci n -edida de peso

-edidas on/line8so general

.ompresin

+raccin2compresin

Fatiga Ensayos dinmicos

1mpacto

-argen de medida -icroclulas de carga "lta precisin

-argen amplio 8so general

.omportamientodinmico

Fatiga %istemas sometidos a fatiga

"lta velocidad Dibracin

Ensayos dinmicos

F

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Fuerza y peso

F

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41/45

Fuerza y peso

F

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42/45

Fuerza y peso

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!5

!?

!5 J !?

"

"#eposo &!

5

@ !?

(


P

vo

"

"

"

"K ##

K #/#

+raccin.ompresin

E0emplo

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0e p o

Hna galga extensiomtrica resistiva con sensibilidad desconocida se

suelda a una columna de un material a la cual se aplica una carga de3.111 FRcm8. El mdulo de elasticidad del material utili'ado es8.1"1 Kg R mm8V siendo la relacin de 0oisson 1,31 $alcular: aC Ladeformacin unitaria y bC El factor de galga.

6 atos:6 $arga73.111 FRcm86 7 1,316 E 7 8.1"1 =g R mm8

3(%1&1&&&.1'&&&.1' KgN

6 o uc n:

aC e la ley de Woo=e:

===

2

2

2

2

2

2

1

1&&&$&.12

1

&$&.12

cm

mm

mm

Kg

Ncm

mm

KgcmE

===

2

2

2

2

2

2

1

1&&&$&.12

1

3(%1&1&&&.1'

&$&.12

&&&.1'

cm

mm

mm

Kg

N

Kg

cm

N

mm

Kgcm

N

E

'2

2

1&1&%1/&&&.2&$.1/1%'2$.1 == cmKgcmKg

La resistencia de la galga experimenta un incrementoen su valor del 1, >.

bC *e determina el factor de galga: %1)'&%&*2121 =+=+= K

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