Strain Gauge

Strain gauges

Una galga extensiométrica o “strain gage” es un dispositivo de medida universal que se utiliza para la medición electrónica de diversas magnitudes mecánicas como pueden ser la presión, carga, torque, deformación, etc

Se entiende por strain o esfuerzo a la cantidad de deformación de un cuerpo debida a la fuerza aplicada sobre él. Si lo ponemos en términos matemáticos, strain (ε) se define como la fracción de cambio en longitud, como lo demuestra la siguiente figura

Fuerza Fuerza

L L

 = L / L

El parámetro strain puede ser positivo (tensión) o negativo (compresión). Si bien

es adimensional, en muchos casos se suele expresar en unidades de mm/mm. En la

práctica, la magnitud de medida de strain en muy pequeña por lo que usualmente se

expresa como microstrain (με), que es ε x 10-6.

ejemplo.

Una barra de 100mm de longitud, es estirada 0,01mm

La elongación (ε) = ∆L/L = 0.01 / 100 = 0.0001 ε o 1x10-4 ε = 100x10-6 με

Debido a que la instrumentación con strain gauges por lo general se realizan en ensayos mecánicos dentro del rango elástico y es relativamente sencillo relevar dimencionalmente una pieza, se utiliza la siguiente ecuación para calcular tensiones:

 = E . ε

donde:

 es el stress o tension

E es el módulo de elasticidad

ε es el strain o elongación

Cuando una barra es tensionada por una fuerza uniaxial, como en la figura anterior,

un fenómeno conocido como esfuerzo de Poisson causa que la circunferencia de la barra

se contraiga en la dirección transversal o perpendicular. La magnitud de esta

contracción transversal es una propiedad del material indicado por su coeficiente de

Poisson.

La relación de Poisson ν del material es definido como el radio negativo del

esfuerzo en la dirección transversal (perpendicular a la fuerza) al esfuerzo en la

dirección axial (paralelo a la fuerza) o ν = εT/ε. El radio de Poisson para el acero, por

ejemplo, va de 0.25 a 0.3.

Un parámetro fundamental de los strain gage es la sensibilidad al esfuerzo, expresado cuantitativamente como el factor de galga (GF). El factor de galga es definido como la relación de variación fraccional de resistencia eléctrica y la variación fraccional de longitud:

GF = ∆R/R = ∆R/R

∆L/L ε

El factor de galga típico para un strain gage metálico es de aproximadamente 2.

Medición del puente de Wheatstone

Normalmente, las instrumentaciones se realizan con un solo strain gauge y se utilizan resistencias pasivas para completar el puente, o sea medimos en cuarto de puente.

Suponiendo que R1 es el strain gauge y lo deformamos calculamos de la ste manera:

Vo = ¼ . GF . ε . Vext

ε = Vo . 4

GF . Vext

Donde :

Vo es la tensión de salida

GF es el gauge factor

Vext es la tensión de excitación

ε es la elongación o el strain

Medición de momento flector con strain gauges

Denominamos momento flector a un momento de flexión. Este tipo de mediciones son realizadas en puentes, vigas, ejes de vehículos y un sinfin de otras mediciones.

Para una medición en un extremo empotrado (cantilever) tenemos el siguiente esquema

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