cuestionario galga

5/24/2018 Cuestionario Galga

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Instituto Politcnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenieras y Tecnologas Avanzadas

Ingeniera Binica

GRUPO 1BM1 Castillo Daz Carlos Armando

Instituto Politcnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria De Ingeniera Y Tecnologas Avanzadas

Ingeniera Binica

"CUESTIONARIO

GRUPO:

1BM1

Materia:

Metrologa

Alumno:

Castillo Daz Carlos Armando

Profesor:

Snchez Domnguez Hermilo Manuel


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Ingeniera Binica


1.- EXPLIQUE QUE ES Y PARA QUE SE UTILIZA UN SENSOR DE DEFORMACION O GALGAEXTENSIOMETRICA (FIGURA)

Galga extensiomtrica. (o extensmetro) es unsensor basadoelefecto piezorresistivo. Unesfuerzoque deforma a la gaproducir una variacin en suresistencia elctrica. Inventado

los ingenierosEdward E. SimmonsyArthur C. Rugeen1938.

La galga se adhiere al objeto cuya deformacin se quiere estumediante un adhesivo, como elcianoacrilato.Segn se deformobjeto, tambin lo hace la lmina, provocando as una variacinsu resistencia elctrica. Los materiales que suelen utilizarse pfabricar galgas sonaleaciones metlicas, como ejemploconstantn, nicromo elementossemiconductores comoejemplo elsilicioy elgermanio.Es por ello que podemos clasif

las galgas en dos tipos: las metlicas y las semiconductoras.

Las galgas extensiomtricas aprovechan la propiedad fsica de laresistencia elctricay su dependencia no slolaresistividad delconductor, la cual es una propiedad del propio material, sino tambin de la geometra del conduc

Cuando un conductor elctrico es deformado dentro de sulmite de elasticidad,de tal forma que no se produzca roturde deformacin permanente en el mismo, ste se volver ms estrecho y alargado.

Este hecho incrementa su resistencia elctrica. Anlogamente, cuando el conductor es comprimido se acortensancha, reduciendo as su resistencia al paso de corriente elctrica. De esta manera, midiendo la resistencia elctde la galga, puede deducirse la magnitud del esfuerzo aplicado sobre el objeto.

Tipos:

Galgas extensiomtricas (clulas de carga) Elementos elsticos Galgas extensiomtricas de resistencia elctrica Galgas extensiomtricas de hoja Galgas extensiomtricas semiconductoras. Galgas extensiomtricas de capa delgada Galgas extensiomtricas de cable.

Galgas metlicasLas principales aleaciones que usan las galgas metlicas son:

cobre yhierro platina ysilicialista Constantn Nicrom oKarma Isoelastic Aleacin deplatino Aleaciones deNquel-Cromo Nitrxido de Titn Algunos de los materiales usados en el soporte de las galgas metlicas pueden ser Poliamida Epoxy Fibra de vidrio reforzada conepoxy Extensmetros de hoja.

Estos tienen ventajas significativas sobre los dems tipos de galgas extensiomtricas y son ocupadas en la mayoralas de clulas de precisin. Consisten en una hoja de metal con un patrn determinado, montado sobre material aislanconstruidos por una unin entre una delgada hoja de metal rolado ( 2- 5m) en una hoja o lamina de respaldo de 130m de espesor.
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El patrn de la malla de medicin es producida por medio de luz. Las tcnicas de produccin son similares a las usaen la manufactura del circuito, lo cual gua a la automatizacin y por lo tanto a bajos costos. Los materiales tpicos respaldo o de base son la epoxia, poliamida y resinas epoxicas - fenolicas reforzada con cristal.Esta base provee de aislamiento elctrico entre la hoja y el elemento elstico, facilita su manejo y una fcil unin desuperficie. Algunas veces las galgas son manufacturadas con un adhesivo incluido, reduciendo su manejo y as el tiemconsumido.

Una gran variedad de Extensmetros de hoja son comercialmente adquiribles para el usuario comn.

Galgas semiconductoras

Los elementos ms abundantes para fabricar estas galgas sonSilicio. Estas son manufacturadas a base de tirassilicn semiconductor, ya sea en forma de n o de p. La salida de la galga semiconductora es bastante alta comparacon la de la galga de hoja o de cable. El gage factor es una medida de la salida para una deformacin dada ygeneralmente de 100150 para un semiconductor y de 24 para una galga de hoja o cable.

La salida de los extensmetros semiconductores no es linear con respecto a la deformacin unitaria pero no exhibhistresis y tienen una muy larga vida con respecto a la fatiga. Este tipo de galga es comnmente usada en pequetransductores tales como transductores de fuerza, acelermetros, y sensores de presin.

2.-EXPLIQUE COMO MEDIR LA DEFORMACION DE UNA BARRA DE METAL AL APLICARLEUNA FUERZA COMO LA QUE SE VE EN LAS FIGURAS SIGUIENTES

El esfuerzo se define aqu como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambioen la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en trminos de fuerza por unidad de rea. Existen tres clases bsicas esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversaluna pieza antes de la aplicacin de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales.

La deformacin se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio trmico, alcambio de humedad o a otras causas. En conjuncin con el esfuerzo directo, la deformacin se supone como un camblineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsin se acostumbra medir la deformacin cmo un ng

de torsin (en ocasiones llamados destruccin) entre dos secciones especificadas.

Cuando la deformacin se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensin lineal de un cuerpo, el cualacompaado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformacin unitaria debida a un esfuerzo. Es una razn onumero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas, su clculo se puede realizamediante la siguiente expresin:e = e / L (14)donde,e : es la deformacin unitariae : es la deformacinL : es la longitud del elemento
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Si un cuerpo es sometido a esfuerzo tensivo o compresivo en una direccin dada, no solo ocurre deformacin en esa

direccin (direccin axial) sino tambin deformaciones unitarias en direcciones perpendiculares a ella (deformacinlateral). Dentro del rango de accin elstica la compresin entre las deformaciones lateral y axial en condiciones de cauniaxial (es decir en un solo eje) es denominada relacin de Poisson. La extensin axial causa contraccin lateral, yviceversa.

3.- QUE ES LA CONSTANTE DE DEFORMACION K DE LOS MATERIALES

Si el muelle se estira o se comprime una pequea distancia x respecto de su estado deequilibrio (no deformado) la fuerza que hay que ejercer es proporcional a x.F=kxLa constante de proporcionalidad k de denomina constante elstica del muelle.Esta expresin de la fuerza se conoce como ley de Hooke.

Para medir la constante k, medimos la deformacin x cuando aplicamos distintos valorede la fuerza F.

En un sistema de ejes:fuerza F (en N) en el eje vertical,deformacin x (en m) en el eje horizontalse representan los datos "experimentales" y la recta F=kx. La pendiente de la recta nosproporciona la medida de la constante elstica k del muelle en N/m.

4.-QUE ES UNA CELDA DE CARGA?


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La celda de carga es uno de los elementos ms importantes de una bscula electrnica, ya que se encarga de traducifuerza en una seal de voltaje (celda de carga analgica) o en un valor digital (celda de carga digital). La celda de carganalgica con galgas extensiomtricas es la que se utiliza ms comnmente y es la que tratar de explicar en este breartculo.Las celdas de carga consisten en un metal que sufre una deformacin conforme se le aplica una fuerza. Este metal secalcula para soportar un rango de fuerza (que va desde cero fuerza hasta la capacidad mxima) ya sea a tensin,

compresin o ambos. La deformacin se realiza en la "parte elstica", esto es lo que limita la capacidad de una celda dcarga. Al momento de sobrepasar la parte elstica del metal, sufre una deformacin permanente, as como un resorteque se estira de ms y ya no regresa a su punto inicial (cuando detecta cero fuerza).

Al metal, se le adhieren galgas extensiomtricas. Las galgas extensiomtricas consisten en un metal que al flexionarsevara su resistencia. Las galgas se conectan en un arreglo de puente de Wheatstone, de tal forma que al alimentarse cun voltaje entregan una seal de voltaje proporcional a la fuerza aplicada. La seal de voltaje entregada es en el ordende mili volts. ste voltaje se representa comnmente proporcional al voltaje de alimentacin y a mxima carga(capacidad de la celda), por ejemplo 2mV/V nominal. Quiere decir que si se alimentan con 10Vdc la seal que se va atener a la capacidad mxima es de 20mV. En el caso ideal, la seal es lineal, esto es, para el ejemplo anterior si seaplica el 50% de la capacidad se tendrn 10mV y si se aplica cero fuerza se obtendran 0mV.La seal de la celda se lleva a un convertidor anlogo-digital para convertirla a un valor numrico digital, este valor semultiplica por un factor para convertirlo a unidades de pesaje kg, lb, etc. En s, las bsculas miden la fuerza que generun objeto y como la Fuerza es igual a la Masa por la aceleracin (F=m.a) y la aceleracin es una constante (la graveda

de la tierra) se puede decir que la Masa es directamente proporcional a la Fuerza. El factor es el que se ajusta en unacalibracin de ganancia.En el caso de las plataformas que contienen ms de una celda de carga, la capacidad se suma, sin embargo la seal mili volts a mxima carga (con la suma de la capacidad) permanece igual (al utilizar caja de sumas). Por ejemplo, parauna plataforma con 4 celdas de carga de 1,000kg, con salida de 2mV/V c/u, al alimentarlas con 10Vdc se obtendrn20mV al tener 4,000kg. Es por eso que en un indicador digital de peso, la resolucin normalmente se especifica endivisiones de la capacidad mxima, esto es, la resolucin depende de la capacidad de la(s) celda(s) de carga utilizaday no se puede dar en unidades de pesaje.

5.- Como funciona una bascula electrnica

Las balanzas digitalestrabajan con el uso de una celda de carga indicadora de tensin. Considerando que las balanzanalgicas utilizan resortes para indicar el peso de un objeto, las balanzas digitales convierten la fuerza de un peso enuna seal elctrica. Sus componentes principales consisten en un medidor de tensin, un dispositivo utilizado para mela tensin de un objeto y el sensor de la celda de carga, un dispositivo electrnicoque se usa para convertir una fueen una seal elctrica. Una celda de carga es tambin conocida como un transductor de fuerza.

Cuando un elemento se coloca en la balanza, el peso se distribuye uniformemente primero. Bajo la bandeja plana de ubalanza digital puedes encontrar, por ejemplo, cuatro clavijas un poco elevadas en las esquinas que sirven para distribla fuerza del peso de manera uniforme. El diseo mecnico de la escala digital luego aplica la fuerza del peso a unextremo de una celda de carga. A medida que el peso se aplica, ese extremo de la celda se inclina hacia abajo.

La fuerza de un peso luego deforma el medidor de tensin. Este puede constar de piezas de metal o aluminio, unidos una placa de circuito impreso u otro respaldo. Cuando la lmina de metal es forzada, el respaldo se dobla o estira.


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El medidor de tensin luego convierte la tensin en una seal elctrica. Debido a que la celda de carga tiene una cargaelctrica, a medida que se mueve hacia abajo, la resistencia elctrica cambia. El cambio pequeo resultante en laresistencia se convierte en una seal elctrica. Esta seal se ejecuta a travs de un convertidoranalgico a digital yluego pasa a travs de un microchip que "traduce" los datos. Como resultado de este clculo final, los nmeros queindican el peso del objeto aparecern en la pantalla LCD de la escala digital.

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