1.2. Galgas extensométricas (Variables mecánicas)

Las galgas extensométricas se basan en la variación de la resistencia de un conductor cuando se le somete a un esfuerzo mecánico. Sea un hilo metalico de longitud l, seccion transversal A y resitividad p, su resistencia electrica sera:
Si se le somete a un esfuerzo longitudinal, cambiaran las tres magnitudes y por consiguiente tambien su resistencia. Segun la ley de Hooke, el cambio del material al palicarle una fuerza F, es:

donde E es una constante del material, (delta) es la tension mecanica y e (epsilon) es la deformacion unitaria. e es adimensional pero se expresa tambien en microdeformaciones.

Para piezas tridimensionales que tengan ademas de la longitud l una dimension transversal t, al aplicarle un esfuerzo cambiaran ambos valores, esto se expresa por medio de la ley de Poisson:

donde u es el coeficiente de Poisson, comprendido entre 0 y 0.5.

Es importante destacar que para que se cumplan las condiciones antes señaladas debe evitarse que el material llegue a la zona de fluencia (ver figura 1.2.1), de la grafica tambien se observa que al llegar a la zona de ruptura, el material se deforma permanentemente y ya no es posible regresarlo a su forma original.

Figura 1.2.1 Relacion entre esfuerzos y deformaciones. La escala de la zona elastica esta muy ampliada.

Si se considera una seccion cilindrica de diametro D para el hilo conductor, se tendra:

La variacion de la resistividad como resultado de un esfuerzo se denomina efecto piezorresistivo. Esto se debe a cambios en la amplitud de las oscilaciones de los nudos de la red cristalina del metal, afectando asi a la resistividad p y tambien su volumen V.

donde C es la constante de Bridgman.

Aplicando 2.6 el cambio de volumen se expresara como :

Si el material es isotropo y no se rebasa su limite elastico, quedara:

donde K es el factor de sensibilidad de la galga. Asó pues para pequeñas variaciones, la resistencia del hilo metalico deformado puede expresarse de la froma:

donde Ro es la resistencia en reposo y X=Ke.

Algunos inconvenientes en el empleo de las galgas son:

- No se debe llevar la galga fuera del margen elastico de deformaciones.

- Debe cuidarse de colocar la galga sobre la superficie de forma tal que el esfuerzo sea aplicado transversalmente a ella, cualquier deformacion minima en estado de reposo constituye un cambio de resistencia y por tanto un error.

- Cualquier cambio de temperatura en la superficie donde se coloca, provocara un cambio de resistencia.

Dependiendo de la necesidad a la que se requiere someter a la galga, o simplemente de disminuir su sensibilidad a la temperatura y otros factores, se tienen diversos tipos de galgas como los que se muestran en la figura 1.2.2:

Figura 1.2.2.Diversos tipos de galgas metalicas y semiconductoras, con y sin soporte

Las galgas se pueden aplicar a:

- Medida de fuerza

- Medida de presión

- Medida de desplazamientos pequeños

- Medida de vibracion

Algunas de estas aplicaciones se aprecian en la figura 1.2.3:

Figura 1.2.3 Diversas aplicaciones de las galgas extensiometricas a la medida de las magnitudes mecanicas