informe de laboratorio de ciencias de materiales

UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERAS

ESCUELA DE MECNICA

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

INFORME DE LABORATORIO DE CIENCIAS DE MATERIALES

REA DE CIENCIAS Y TECNOLOGAS

Ensayo De Medicin De Deformaciones En Prtico Con Cintas

Extenciomtricas

Christian Carvajal Hernndez

6AM

17 de Mayo del 2014



ESCUELA DE MECNICA


OBJETIVO GENERAL

Realizar mediciones elctricas de magnitudes mecnicas, a travs de la aplicacin

cintas extensomtricas sobre una estructura con variaciones de cargas.

1.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar y revisar el esfuerzo axial a un nmero determinado de barras

sometidas en el prtico a diferentes tipos de carga.

Realizar y verificar mediciones de deformaciones unitarias por medio de las

cintas extensomtricas (strain gages).

1. MARCO TERICO

1.1. CINTAS EXTENCIOMTRICAS.

Son dispositivos que varan su resistencia elctrica al deformarse. Es un sensor,

para medir la deformacin, presin, carga, torque, posicin, que est basado en el

efecto piezo resistivo, y van unidos a la pieza cuya deformacin se quiere medir.

Las variaciones de resistencia que se producen se determinan en un puente de

Wheatstone, utilizando el mtodo directo, esto es, midiendo la diferencia de

potencial en los bornes de salida del puente, una vez amplificada.

Instrunet Mundial, es un programa de aplicacin gratuita. Gestiona, controla y

opera el sistema de Instrunet. Se digitaliza a largo formas de onda continua,

carretes en el disco, considera que las formas de onda de entrada en tiempo real

y permite la adquisicin posterior de visin-muy similar a un osciloscopio o un

registrador de cinta. Instrunet Mundial proporciona un entorno de hoja de clculo

donde se puede ver y ajustar los parmetros del canal, tales como tipo de sensor,

el tiempo de integracin, analgico y el filtro digital. Cada canal tiene su propia

fila en la hoja de clculo, con las distintas opciones en las columnas.



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Caractersticas

Tomando como referencia la definicin anteriormente mencionada respecto

a la galga extensometrica decimos, una galga colocada sobre una

estructura rgida posibilita que una deformacin sufrida por la misma pueda

ser medida a travs de resistencia elctrica

a) Sin aplicar fuerza: resistencia nominal.

b) Estiramiento: la resistencia aumenta.

c) Compresin: la resistencia disminuye.

Sensibilidad del extensometro a la temperatura.

Una variacin de temperatura da una variacin relativa de resistencia R.

debido a que el material conductor vara su resistividad con la temperatura.

Tcnicas de compensacin.

A travs de un circuito en puente de Wheatstone.

Ligamiento de materiales que poseen tengan una despreciable variacin de

resistencia con la temperatura.



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Tipos de Extensmetros.

Extensmetros de alambre.

Extensmetros de lamina.

Extensmetros semiconductores.

Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son aleaciones

metlicas, como por ejemplo constantn, nicrn o elementos semiconductores

como por ejemplo el silicio y el germanio.

Ventajas.

Tamao reducido.

Linealidad.

Baja resistencia de salida.

Pueden ser alimentadas con corriente continua o corriente alterna

Tienen una excelente respuesta en frecuencia

Pueden utilizarse para medidas estticas y dinmicas

No son influidas por los campos magnticos.

Compensacin de temperatura relativamente fcil, al instalar dos

galgas idnticas en brazos adyacentes elimina los efectos de

temperatura en la galga medidora, ya que al tener dos galgas, si se

mide la diferencia de resistencia entre ambas, ya se descuenta con

ello el efecto de la temperatura.



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Desventajas

La seal de salida es dbil.

Pequeo movimiento de la galga.

Son afectadas por muchos factores de variacin en condiciones

ambientales.

La galga es ultra sensible a las vibraciones.

Con el tiempo la galga puede perder adhesin al espcimen de

prueba.

Para umbrales pequeos la tcnica de construccin es cara.

Se ven afectadas por el cambio de temperatura.

Son afectadas por la presencia de ruido trmico que establece un

mnimo para la variacin de resistencia detectable.

Son poco estables.

El esfuerzo aplicado no debe llevar a la galga fuera del margen

elstico

Se necesita una buena adhesin al objeto, para que la medida de la

deformacin sea correcta.

Un incremento en la temperatura tiene como consecuencia una

variacin de la resistencia an sin aplicar ningn esfuerzo.

Coeficiente de dilatacin de la galga parecido al del soporte para

evitar tensiones mecnicas.

Autocalentamiento de la galga por la disipacin de potencia de

alimentacin.

1.2. LEY DE HOOKE.

La denominada Ley de Hooke constituye la base de la Resistencia de Materiales y

es vlida dentro de lo que se denomina rgimen lineal elstico. Esta ley establece

que si la tensin normal se mantiene por debajo de un cierto valor p, llamado

tensin de proporcionalidad, las deformaciones especficas y las tensiones son

directamente proporcionales.



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= E .

E: Recibe el nombre de Mdulo de Elasticidad Longitudinal, o mdulo de Young.

El valor de E es una caracterstica de cada material.

2.3. Mdulo de elasticidad longitudinal (E)

Consideremos una barra de longitud inicial L sometida a la accin de fuerzas

axiales. Esta pieza por accin de la fuerza sufre un alargamiento L, si esta en

traccin como se muestra en la fig. 1

La relacin L/L, deformacin especifica unitaria, la identificamos con .

Admitiendo para el material el cumplimiento de la ley de Hooke,

la tensin =

(

) ser proporcional a la deformacin

Donde:

P= fuerza ejercida sobre la barra y A el rea de la seccin transversal

La constante E, llamada mdulo de elasticidad longitudinal, es tambin conocida

como mdulo de Young.



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2. MATERIAL Y EQUIPOS.

Prtico de ensayo para medir deformaciones con las cintas extensomtricas

instaladas.

Amplificador digital iNet 100.

Puente de Wheatstone.

Diferentes Pesas.

Computador Porttil.

3. PROCEDIMIENTO.

Introduccin mtodo de medicin

Reconocimiento del equipo

Abrir programa InstruNet.

Realizar la programacin para cada canal ocupando la cinta

extensiomtrica

Calibrar balanzas

Colocar los diferentes pesos

Recolectar todas las mediciones con sus errores y los resultados con

sus debidos mrgenes de error.

4. ANALISIS DE RESULTADOS

4.1. TABLA DE DATOS.

Los datos obtenidos de las deformaciones unitarias en las 5 barras

distribuidas en el prtico, son tomados automticamente en el programa

InstruNet y guardados en formato Excel.

4.2. DATOS PARA EL ANLISIS DE RESULTADOS.

A=0.36cm2 (rea de la seccin transversal de la barra).



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E= 2.100.000 kg/cm2 (Modulo de elasticidad del acero).

= deformacin unitaria, datos tomados en centmetros y guardados

en Excel.

Nota: se toman 20 valores de deformaciones por cada barra, sacar un

promedio y utilizarlo para el clculo de las fuerzas axiales.

ESFUERZOS EN CADA BARRA

BARRA 3 BARRA 8 BARRA 18 BARRA 17 BARRA 24

(Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (Kg/cm2)

1 -0,576595684 -3,061599546 -7,803030439 -2,557594371 -8,085377658

SIN

CARGA

(0kg;

0kg;

0kg)

2 0,55875966 -0,798608889 -7,23487758 -1,142600757 -7,801471929

3 0,55875966 -1,364356956 -6,666724721 -1,425599743 -7,233660949

4 -1,428111432 -1,081482952 -5,246340902 -2,840592879 -7,233660949

5 -1,428111432 -1,930104725 -7,518953771 -3,406589656 -6,665849492

6 -0,860434326 -3,061599546 -5,53041757 -4,255584463 -8,937092935

7 1,410277019 -0,798608889 -7,803030439 -3,972586194 -8,653188161

8 -1,711949835 -2,495852254 -6,666724721 -1,991597117 -11,20833304

9 -0,008918142 -3,344472952 -7,803030439 -3,689587686 -9,788808211

10 -0,008918142 -2,212978609 -6,666724721 -3,406589656 -9,220998663

11 1,694116258 -2,495852254 -6,666724721 -3,123591148 -9,788808211

12 0,55875966 -0,798608889 -6,950801389 -2,840592879 -8,653188161

13 -0,292756923 -1,081482952 -5,814494239 -4,821580046 -7,5175662

14 1,1264379 -1,364356956 -6,950801389 -4,255584463 -8,653188161

15 -0,008918142 -0,798608889 -6,098571384 -3,123591148 -7,5175662

16 -0,576595684 -0,798608889 -6,382647575 -3,406589656 -9,788808211

17 1,410277019 -1,364356956 -6,098571384 -3,972586194 -9,504903437

18 2,545634334 0,050013853 -3,825955173 -1,708598489 -8,085377658

19 0,55875966 -1,364356956 -6,950801389 -3,123591148 -6,665849492

20 1,410277019 -0,798608889 -8,939335203 -1,991597117 -8,653188161

0,24653742

-1,54822465

-6,68092796

-3,05284124

-8,48284429



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CON

CARGA DE

1 -4,928977341 14,16696014 0,412193249 8,189572463 13,18580544

5Kg-10Kg-

5Kg

2 -6,064330955 15,01564243 4,95753618 9,038585176 12,61799398

3 -4,077461176 15,29853589 2,116694532 7,906568226 10,34675006

4 -3,793622534 16,14721914 -1,008222353 6,491547992 12,05018252

5 -2,942105652 15,86432472 0,412193249 8,189572463 13,46971212

6 -4,077461176 15,58142935 3,253030332 8,189572463 13,75361785

7 -4,645138461 14,16696014 0,980360045 9,038585176 11,76627679

8 -5,212815745 15,86432472 -1,008222353 10,73661347 12,61799398

9 -4,077461176 16,43011165 -0,155973263 7,906568226 12,33408825

10 -2,658266533 16,71300606 2,684862193 8,755580939 12,61799398

11 -3,225944533 15,01564243 2,400778362 8,472576701 11,48237106

12 -3,793622534 15,01564243 1,83261082 8,189572463 13,18580544

13 -3,225944533 13,31827975 -0,724139477 9,604594607 13,46971212

14 -3,793622534 15,58142935 2,400778362 7,906568226 12,33408825

15 -3,793622534 14,73274801 2,684862193 8,472576701 13,46971212

16 -2,942105652 15,29853589 1,548527109 10,17060404 10,91456056

17 -3,793622534 15,01564243 1,264443637 7,623563988 10,63065579

18 -4,645138461 16,71300606 1,264443637 9,321590369 11,76627679

19 -4,361300057 16,14721914 -0,440056392 8,755580939 11,48237106

20 -3,225944533 18,12747814 1,264443637 9,604594607 10,63065579

-3,96392543

15,5107069

1,30705718

8,62822946

12,2063312



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CON

CARGA DE

1 4,85688097 -0,08119112 -2,9166328 -3,44592437 10,7766391

0Kg-5Kg-

10Kg

2 4,57303063 -0,08119112 -6,60975029 -3,72892717 9,64099231

3 6,27613267 -1,49559494 -6,32566455 -3,44592437 8,50534552

4 5,70843199 -2,06135596 -6,60975029 -3,72892717 10,2088162

5 6,27613267 0,20168987 -5,47340733 -2,87991804 7,6536121

6 4,85688097 -0,64695288 -3,76889193 -2,03090819 8,22143406

7 5,14073131 0,76745206 -3,20071925 -2,59691476 10,2088162

8 4,0053309 1,05033328 -8,31426091 -2,87991804 8,50534552

9 6,27613267 1,33321457 -4,90523585 -3,72892717 9,64099231

10 4,85688097 1,05033328 -4,33706437 -2,59691476 9,64099231

11 5,42458165 -0,08119112 -4,62115011 -2,59691476 8,78925698

12 6,84383383 -0,36407201 -3,20071925 -1,46490127 7,6536121

13 4,57303063 -0,08119112 -4,33706437 -2,03090819 8,22143406

14 3,72148104 -0,08119112 -5,47340733 -4,29493302 9,64099231

15 5,14073131 -0,64695288 -7,46200608 -1,18189763 8,50534552

16 5,42458165 0,20168987 -5,47340733 -2,03090819 8,22143406

17 2,5860823 -0,64695288 -5,75749307 -0,33288641 8,50534552

18 4,0053309 1,61609597 -4,62115011 -2,03090819 8,50534552

19 5,14073131 -0,64695288 -4,05297815 -1,74790479 7,93752356

20 3,43763141 1,33321457 -5,18932159 -1,18189763 8,22143406

4,95622909

0,03196167

-5,13250375

-2,49786321

8,86023547



ESCUELA DE MECNICA





CON

CARGA DE

1 -9,287755802 1,614749584 -2,512407127 -4,023306292 -27,64388228

20Kg-0Kg-

0Kg

2 -8,15235253 3,31205174 -0,80791047 -3,740303964 -26,79219278

3 -9,003905461 1,33186627 -1,376076341 -4,87231423 -27,35998514

4 -7,868500757 2,746283917 -1,376076341 -4,589311425 -28,49556986

5 -8,720055121 2,746283917 -0,239744331 -2,891295787 -27,35998514

6 -9,287755802 3,029167829 0,044338847 -3,740303964 -28,21167463

7 -7,584649461 0,7660997 1,180672285 -3,740303964 -27,07608992

8 -5,881539778 3,31205174 -1,376076341 -3,174298593 -29,06336222

9 -9,003905461 2,18051681 -3,080571923 -2,891295787 -26,79219278

10 -9,855457438 2,746283917 -1,376076341 -4,023306292 -28,21167463

11 -8,15235253 1,33186627 -0,80791047 -3,457301159 -26,22440043

12 -9,855457438 3,029167829 -1,944241853 -5,721320258 -25,94050329

13 -7,300797688 3,029167829 -0,239744331 -3,174298593 -27,35998514

14 -7,868500757 3,594935652 -0,523827475 -4,306309097 -28,49556986

15 -10,42315907 1,897633018 -1,944241853 -3,174298593 -28,77946699

16 -8,15235253 2,463400244 -3,364654322 -3,457301159 -26,79219278

17 -7,868500757 2,746283917 -1,376076341 -2,325289938 -27,64388228

18 -7,868500757 3,029167829 -0,80791047 -3,174298593 -27,9277775

19 -6,449243324 1,897633018 -2,22832449 -3,174298593 -29,63115458

20 -10,13930873 2,18051681 -1,091993465 -3,740303964 -28,21167463

-8,43620256

2,44925639

-1,26244266

-3,66955301

-27,7006608



ESCUELA DE MECNICA





CON

CARGA DE

1 -6,0816584 4,39300075 -11,3097393 -3,44364987 -21,1960509

0Kg-20Kg-

0Kg

2 -6,36549967 3,82722457 -11,8778888 -3,72665268 -21,479948

3 -6,64934189 5,80744274 -12,7301122 -4,00965548 -22,0477423

4 -6,93318364 5,24166585 -13,014185 -5,14166575 -21,7638451

5 -4,66244728 4,39300075 -11,8778888 -3,72665268 -20,9121557

6 -4,37860458 4,67588895 -12,1619636 -3,72665268 -20,0604642

7 -6,0816584 4,67588895 -11,3097393 -2,87764402 -22,3316394

8 -3,52707743 4,95877716 -11,3097393 -2,3116377 -22,6155365

9 -5,79781617 4,95877716 -12,7301122 -2,59464098 -22,0477423

10 -4,09476236 4,95877716 -11,0256646 -2,87764402 -22,3316394

11 -5,23013173 4,67588895 -11,3097393 -4,00965548 -22,6155365

12 -5,23013173 4,67588895 -12,7301122 -3,44364987 -22,3316394

13 -5,23013173 3,26144839 -12,1619636 -1,46262773 -21,1960509

14 -4,66244728 4,11011254 -13,5823345 -3,16064707 -21,479948

15 -5,79781617 4,11011254 -11,0256646 -2,87764402 -20,9121557

16 -5,51397395 3,82722457 -12,1619636 -2,59464098 -21,1960509

17 -5,79781617 5,24166585 -11,8778888 -2,3116377 -23,467226

18 -6,0816584 2,97856066 -12,4460374 -2,59464098 -24,6028088

19 -5,79781617 4,67588895 -12,4460374 -2,02863441 -23,1833289

20 -5,51397395 6,93899749 -12,1619636 -3,44364987 -21,479948

-5,47139736

4,61931165

-12,0625369

-3,1181962

-21,9625728



ESCUELA DE MECNICA





CON

CARGA

DE

1 7,260348048 -7,89431931 -4,027860541 0,583925433 36,10306267

0Kg-0Kg-

20Kg

2 9,531045725 -6,762723024 -3,743783395 1,715968227 38,09042282

3 9,247208754 -7,045622692 -4,596013878 -1,397146667 38,3743276

4 9,531045725 -6,196924642 -2,607474812 -1,397146667 36,95478845

5 8,963370828 -7,045622692 -1,755242778 -0,831126434 36,95478845

6 8,679533858 -7,611420597 -3,459706488 -0,265105932 36,38696744

7 6,125001119 -7,045622692 -3,175629342 -1,397146667 36,38696744

8 7,82802199 -5,631125782 -1,187087531 0,583925433 37,80651041

9 8,963370828 -6,762723024 -2,323397428 1,715968227 37,23869322

10 8,963370828 -4,499527586 -2,891552197 0,300914898 37,23869322

11 9,531045725 -5,914025451 -2,891552197 -0,265105932 37,23869322

12 10,3825595 -7,89431931 -2,323397428 0,866935997 37,80651041

13 11,23407233 -6,47982431 -2,607474812 0,583925433 37,80651041

14 10,09872062 -5,348226591 -2,323397428 -1,963166602 37,23869322

15 9,814883651 -6,196924642 -2,323397428 0,866935997 36,38696744

16 10,09872062 -6,47982431 -3,459706488 2,281990191 38,65824001

17 11,80174818 -6,47982431 -3,743783395 0,866935997 37,52260563

18 9,814883651 -6,762723024 -2,891552197 0,017904453 37,52260563

19 10,66639647 -5,348226591 -2,891552197 -0,265105932 36,67087603

20 10,95023536 -7,89431931 -2,607474812 0,300914898 38,3743276

9,47427919

-6,56469349

-2,89155184

0,14525972

37,3380626



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VISUALIZACIN DEL EQUIPO

Carga aplicada, (0 kg; 10 kg; 0 kg)

Clculos

A

FE

BARRA 3

NF

cmkg

cmF

eAEF

A

FE

25,0

)1021()36.0(10-3,35785 2527-

BARRA 8

NF

cmkg

cmF

eAEF

A

FE

22,0

)1021()36.0(102,861 2527-

BARRA 17



ESCUELA DE MECNICA


NF

cmkg

cmF

eAEF

A

FE

24,0

)1021()36.0(10-3,2051 2527-

BARRA 18

NF

cmkg

cmF

eAEF

A

FE

74,2

)1021()36.0(103,6206 2526-

BARRA 24

NF

cmkg

cmF

eAEF

A

FE

14,5

)1021()36.0(106,8027 2526-

5.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las cintas extensiometricas son materiales muy precisos para medir

deformacin por cargas.

Debemos recalibrar las cintas extensiometricas cada vez que se haga la

experimentacin.

La carga mxima que puede soportar las cintas en nuestro caso es

solamente de 20kg

Cuando una cinta extensiomtricas se deforma ms all del lmite de

elasticidad no puede recobrar su forma original y da mal las medidas de

deformacin unitaria.

Recomendaciones



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Es muy importante que la galga de tensin est montada correctamente

sobre el espcimen de la prueba ya que al conectarse a un sistema

computarizado como en la prctica este se vuelve ms sensible y su

precisin en la medida podra variar.

Tambin se podra decir que es de suma importancia que el strain gage

sea apropiadamente montado sobre la pieza para que el esfuerzo sea

transferido adecuadamente desde la pieza a travs del adhesivo y el

material de respaldo hasta la misma grilla metlica.

las galgas extensomtricas se daan muy fcilmente por la proyeccin de

partculas, por lo que es recomendable protegerlas mecnicamente alguna

especie de protector una vez aplicadas.

5. ANEXOS



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7. BIBLIOGRAFIA.

http://es.wikipedia.org/wiki/Galga_extensiom%C3%A9trica#Ventajas

http://urielchoquel.blogspot.com/2009/07/estensometria.html

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/tron_p_b/capitulo3.pdf

http://infoplc.net/files/documentacion/instrumentacion_deteccion/infoPLC_net_Stra

in_Gauge_Measurements_Book_ES.pdf

http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Tutorial/TECNO2.pdf

informe de laboratorio de ciencias de materiales

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