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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
"plicaciones de las galgas
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"plicaciones de las galgas-ediciones Estticas
"plicaciones de las galgas
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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
"plicaciones de las galgas
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.riterio +ipos de clula "plicaciones
"plicaciones de las galgas
+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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Fuerza y peso
F
-
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42/45
Fuerza y peso
-
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!5
!?
!5 J !?
"
"#eposo &!
5
@ !?
(
"plicaciones de las galgas
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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