La deformación es la alteración de un material como resultado de la aplicación de una fuerza, y se mide por el cambio en su longitud. Puede ser por tracción o por compresión. Un medidor de deformación es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en proporción a la deformación. La deformación puede ser resultado de una serie de influencias internas o externas, incluyendo la presión, la temperatura o los cambios estructurales. Los medidores más utilizados son los medidores de deformación metálicos adheridos, que consisten en un alambre fino o una lámina ensamblados en forma de rejilla. La rejilla se adhiere a la muestra de ensayo y detecta los cambios de longitud que se producen cuando se aplica una carga. Esto provoca un cambio en la resistencia, que se mide mediante un circuito eléctrico. Los materiales no homogéneos pueden presentar numerosas complejidades a la hora de obtener mediciones precisas de la deformación.
Propiedades de los materiales no homogéneos
Hasta hace poco, la mayoría de las mediciones de deformación se aplicaban a metales como el acero y las aleaciones de aluminio. La tendencia actual de sustituir los metales por polímeros y compuestos ha dado lugar a un número creciente de plásticos reforzados con parámetros mecánicos, térmicos y químicos significativamente diferentes. Una diferencia importante en las propiedades físicas de los metales y los polímeros se encuentra en el módulo de elasticidad. Un material compuesto con una matriz de polímero o plástico puede tener un módulo de elasticidad más del doble que el de los metales, dependiendo del material de la fibra y del volumen del refuerzo. Como resultado, las mediciones de deformación de estos materiales no homogéneos son considerablemente mayores que las de los metales y suelen requerir técnicas especiales de unión y cableado de galgas extensométricas.
La conductividad térmica de los compuestos con matriz polimérica puede ser hasta dos órdenes de magnitud inferior a la de los metales. Al deformarse la probeta y la galga, la resistencia de la galga cambia en respuesta a la deformación y genera una desviación de tensión calibrada. Los extensómetros con una resistencia más alta producen menos calentamiento para el voltaje generado. Sin embargo, los compuestos de matriz polimérica no conducen bien el calor y pueden permitir que este se acumule en el extensómetro. Este aumento de temperatura provoca un aumento de la resistencia y, por consiguiente, un error en la medición de la deformación. En algunos casos, esto puede requerir una compensación de temperatura.
Algunos materiales no homogéneos son higroscópicos y pueden expandirse o contraerse a medida que cambia el contenido de humedad. Estas fluctuaciones dimensionales no se diferencian de la salida térmica y dan lugar a mediciones de deformación falsas. Las matrices compuestas de plástico varían significativamente en sus propiedades higroscópicas. Por ejemplo, el plástico acrílico tiene una fuerte tendencia a absorber humedad, mientras que el polietileno prácticamente no absorbe humedad. La madera es otro material no homogéneo propenso a absorber humedad. La madera se expande y contrae con los cambios atmosféricos. Además, la contracción que se produce durante el secado es menor en una dirección paralela a la veta que en una dirección transversal a la veta. Esto subraya la necesidad de seleccionar adecuadamente las muestras para compensar las galgas extensométricas, así como de proporcionar condiciones atmosféricas constantes tanto para las galgas activas como para las de compensación.
Longitud de la galga para materiales no homogéneos
La longitud de la galga se define como la región receptiva de la rejilla. Las lengüetas de soldadura y los bucles finales se excluyen de lo que se considera el área de detección de deformación del medidor debido al tamaño relativamente grande de su área transversal y a su baja resistencia eléctrica. Las longitudes de los medidores de deformación se seleccionan normalmente en función del tamaño y la forma de la muestra y de la distribución de deformación prevista. La longitud del medidor también desempeña un papel esencial en la precisión de las mediciones de deformación. Los medidores de deformación de 0,125 pulgadas o más suelen proporcionar una mayor estabilidad y rango de medición. Además, los medidores más grandes proporcionan una mejor disipación del calor, ya que tienen una menor potencia por unidad de área de la rejilla.
La longitud del medidor también es una consideración importante en las mediciones de deformación de materiales no homogéneos, como los plásticos reforzados y el hormigón. La longitud debe ser grande en relación con el tamaño de las heterogeneidades de la muestra para proporcionar mediciones de deformación representativas de la estructura. Las mediciones de materiales no homogéneos suelen buscar una deformación media en lugar de las inconsistencias que surgen en las periferias de los materiales agregados y matriciales.
Patrón de medición
La elección del patrón de medición adecuado es crucial para optimizar las mediciones de deformación. El patrón del medidor designa la configuración de la rejilla y las lengüetas de soldadura. El ancho de la rejilla puede ser estrecho o ancho, dependiendo de la aplicación. Un ancho de rejilla estrecho minimiza el error de promediado para los gradientes de deformación alineados verticalmente con el medidor, mientras que las rejillas más anchas facilitan la disipación del calor para las muestras que presentan malas propiedades de transferencia de calor. La configuración de las lengüetas de soldadura debe coincidir con el tamaño y la posición de la instalación y permitir la conexión de los cables conductores.
A menudo, se ofrecen patrones de medición idénticos con una resistencia diferente; los más comunes son 120 y 350 Ω. Se suele preferir el medidor de mayor resistencia porque disminuye la cantidad de calor generado y reduce el ruido de la señal de los cables conductores y otras fuentes de cambios de resistencia.
Adhesivos
TT300, SG401, SG496 Adhesivos para galgas extensométricas La selección del adhesivo puede afectar al rendimiento de la galga extensométrica, ya que, en esencia, pasa a formar parte del sistema de medición. Por lo tanto, es recomendable utilizar adhesivos recomendados por el fabricante de la galga. Los adhesivos epoxi que se curan a temperatura ambiente son aceptables para la mayoría de los materiales no homogéneos, como los compuestos. Están disponibles en múltiples formulaciones, con propiedades que se adaptan a las variaciones de temperatura, tiempo y capacidad de elongación. Si se aplica epoxi para pegar láminas compuestas, el epoxi utilizado sería una buena opción para adherir el extensómetro. Normalmente se prefieren los adhesivos sin relleno para minimizar la fluencia. Sin embargo, los materiales compuestos con fibras que dan lugar a una superficie irregular pueden presentar dificultades de adhesión. En tales casos, se puede aplicar un adhesivo parcialmente relleno para alisar la superficie antes de unir la muestra al medidor con adhesivo sin relleno.
Medidores de deformación diseñados para materiales no homogéneos
El OMEGA® SGD-30/120-LY40 es un medidor de deformación extralargo diseñado específicamente para materiales no homogéneos. Su rejilla mide 25 por 8 mm y el soporte mide 40 por 12 mm. La resistencia nominal es de 120 Ω y termina con almohadillas de soldadura. Se utiliza lámina de constantan para formar la rejilla, que está sellada en un soporte de poliimida. El SGD-30/120-LY40 de OMEGA es flexible y resistente, lo que le permite proporcionar mediciones estáticas y dinámicas de alta precisión.
El extensómetro SGD-30/350-LY40 está fabricado con materiales de la misma calidad que el SGD-30/120-LY40. Su longitud de 50 mm mejora la precisión de las mediciones de deformación en materiales no homogéneos. La rejilla mide 30 por 3 mm y el soporte mide 36 por 5 mm. La resistencia nominal del SGD-30/350-LY40 es de 350 Ω. Esta galga extensométrica de patrón lineal está diseñada para medir la deformación en una sola dirección.
Conclusión
Los extensómetros extralargos ofrecen varias ventajas para las mediciones de deformación de materiales no homogéneos. Admiten un área de medición más grande, lo que permite una mejor representación de la estructura del material. Además, la mayor superficie facilita la disipación del calor para ofrecer mediciones más estables.
DwyerOmega | Blog | ¿Qué es un manómetro?
Escrito por: Dan Schultz
Actualizado el: 30 de octubre de 2025
Entender el significado de «intrínsecamente seguro»
Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026