INSTRUMENTOS DE MEDICIÒNDE TORSIÓN

INTRODUCCIÓNPrimero como primer paso entenderemos que

la torsión es el proceso que se produce cuando a una barra cilíndrica (un hilo, o un alambre, etc.) fija por un extremo se le aplica un par de fuerzas, de tal forma, que los distintos discos horizontales en que podemos considerar dividida la barra se deslizan unos respecto a otros. Una generatriz de la barra pasa a ser una hélice.

La Torsión en sí, se refiere a la deformación helicoidal que sufre un cuerpo cuando se le aplica un par de fuerzas (sistema de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario). La torsión se puede medir observando la deformación que produce en un objeto un par determinado.

Por ejemplo, se fija un objeto cilíndrico de longitud determinada por un extremo, y se aplica un par de fuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas que dé un extremo con respecto al otro es una medida de torsión. Los materiales empleados en ingeniería para elaborar elementos de máquinas rotatorias, como los cigüeñales y árboles motores, deben resistir las tensiones de torsión que les aplican las cargas que mueven.

ENSAYO DE TORSIÓNEl ensayo de torsión es un ensayo en que se deforma una muestra aplicándole un par torsor.La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión(Abarrilamiento, aumento de sección).Da información directamente del comportamiento a cortadura del material y la información de su comportamiento a tracción se puede deducir fácilmente.La torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento torsor alrededor del eje .El ángulo de torsión varía longitudinalmente.

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO DE TORSIÓNEl ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material.Los resultados del ensayo de torsión resultan útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos a torsión tales como ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y cigüeñales.Las probetas utilizadas en el ensayo son de sección circular. El esfuerzo cortante producido en la sección transversal de la probeta (t ) y el ángulo de torsión (q ) están dados por las siguientes relaciones:

TIPOS DE TORSIÓN Torsión uniforme: Se dice

que una barra trabaja a TORSIÓN UNIFORME cuando se cumplan las dos condiciones siguientes: el único esfuerzo presente es un Momento Torsor, que es constante a lo largo de ella y además los extremos de la barra pueden alabear libremente

Torsión no uniforme:Se dirá que la torsión no es uniforme cuando no algunas de las dos condiciones anteriores, como sería el caso de los dos ejemplos siguientes:

INSTRUMENTOS DE TORSIÓNMedidor de torque es el instrumento

profesional para medir la fuerza de torsión de apertura y cierre de los productos de envases, o cualquier producto tenga un componente giratorio, el cual tiene características como función estable y medición precisa, es un equipo imprescindible en el proceso de fabricación.  

CARACTERÍSTICAS1 Controlado por Micro-ordenador, equipado con

pantalla de LCD y tablero de operación de PVC 2 Mantenimiento automático de valor pico 3 Dos progremas de prueba: la fuerza de apertura y de cierre 4 Los datos se expresan en la unidad estándar 5 Funciones de auto cero, indicador de errores y protección contra sobrecarga 6 Función de memoria de los datos en caso de corte de energía eléctrica 7 Equipado con Mini-impresora 8 Puerto RS232  

BALANZA DE TORSIÓNLa Balanza de torsión, que tiene su fundamento en el péndulo

de torsión, está constituida por un material elástico sometido a torsión (par torsor). Las balanzas de torsión, están construidas para calcular las fuerzas eléctricas, magnéticas o gravitatorias muy pequeñas a partir del ángulo que forma un brazo al girar, antes de que la resistencia ejercida por la fuerza de torsión detenga su movimiento.

Cuando se le aplica una torsión, el material reacciona con un par torsor contrario o recuperador. Fue diseñada originalmente por el geólogo británico John Michell, y mejorada por el químico y físico de la misma nacionalidad Henry Cavendish. El instrumento fue inventado de forma independiente por el físico francés Charles-Augustin de Coulomb en el año 1777, que lo empleó para medir la atracción eléctrica y magnética.

¿COMO ESTÁ FORMADA UNA BALANZA DE TORSIÓN?Una balanza de torsión está formada por dos esferas pequeñas, que suelen tener una masa del orden de 1 g y van unidas a los extremos de una varilla horizontal suspendida por su centro de un alambre fino o, en los experimentos más recientes, de una fibra de cuarzo. Si, por ejemplo, se colocan dos esferas grandes de plomo junto a las esferas de la balanza, pero en lados opuestos, las esferas de la balanza se verán atraídas por las esferas grandes y el alambre o la fibra experimentarán una torsión. El grado de torsión se mide a través del movimiento de un rayo de luz reflejado por la varilla sobre una escala. Esto permite hallar la fuerza gravitacional entre las dos masas.

USO Y APLICACIONESLa balanza de torsión consiste en dos bolas de

metal sujetas por los dos extremos de una barra suspendida por un cable, filamento o chapa delgada. Para medir la fuerza electrostática se puede poner una tercera bola cargada a una cierta distancia. Las dos bolas cargadas se repelen/atraen unas a otras, causando una torsión de un cierto ángulo. De esta forma se puede saber cuanta fuerza, en newton, es requerida para torsionar la balanza un cierto ángulo

LABORATORIO DE PAR DE TORSIÓN

La unidad de medida de la magnitud par de torsión, adoptada por los países firmantes de la Convención del Metro y de uso legal en España, es el “newton ∙ metro” (N·m), unidad derivada del S.I.

Esta unidad está materializada en el CEM por medio de una máquina patrón de par de torsión de carga directa de 1000 N·m, capaz de generar un rango de par de torsión, tanto en sentido horario como anti-horario, desde 1 N·m hasta 1000 N·m, con una incertidumbre relativa estimada de 1×10‑5 M (k = 1), y dos máquinas de par de torsión por comparación, una de 5 kN·m y otra de 20 N·m, capaces de generar un rango de par de torsión desde 0,2 N·m hasta 5 kN·m tanto en sentido horario como anti-horario, con una incertidumbre relativa estimada mínima de 1×10-

4 M (k = 1).

El mantenimiento del patrón nacional de par de torsión se garantiza a través de los procedimientos de medida y comparaciones establecidos en el Sistema de Gestión de la Calidad del CEM y con la participación en comparaciones internacionales de alto nivel entre Institutos Nacionales de Metrología.

En el laboratorio de par de torsión se realizan las tareas que se detallan continuación:

•Mantenimiento, custodia y conservación de los patrones de par de torsión.•Realización de calibraciones al más alto nivel metrológico.•Realización de actividades formativas.•Cooperación con organismos metrológicos, tanto a nivel nacional como internacional.•Mantenimiento y mejora continua de las capacidades de medida.•Desarrollo de software para la automatización de los procesos de medida mejorando de esta manera la calidad del sistema y los métodos de calibración.•Estudios de procedimientos de calibración en un proceso de mejora constante de la trazabilidad a la industria.•Comparaciones nacionales e internacionales.

Principales actividades y objetivos

Mantenimiento

Trazabilidad

La generación del par de torsión de la máquina patrón de carga directa de 1000 N·m está directamente trazado a las unidades básicas de masa y longitud del CEM. 

Las dos máquinas de par de torsión por comparación de 5 kN·m y de 20 N·m, están trazadas a la máquina patrón de carga directa de 1000 N·m y a otras de características similares reconocidas internacionalmente.Las tres máquinas patrones de par de torsión disponen de cojinetes neumáticos para absorber fuerzas transversales y momentos flectores y permitir con ello la generación de pares de torsión puros.