Galga extensiométrica

Galga extensiométrica de lámina. La galga es mucho más sensible a las deformaciones en la dirección vertical que en la horizontal. Las marcas al rededor sirven para alinear la galga durante la instalación.

Una galga extensiométrica o extensímetro es un sensor basado en el efecto piezorresistivo. Un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica. Inventado por los ingenieros Edward E. Simmons y Arthur C. Ruge en 1938.

En su forma más común, consiste en un estampado de una lámina metálica fijada a una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto cuya deformación se quiere estudiar mediante un adhesivo, como el cianoacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la lámina, provocando así una variación en su resistencia eléctrica.

Los materiales que suelen utilizarse para fabricar galgas son aleaciones metálicas, como por ejemplo constantán, nicrom o elementos semiconductores como por ejemplo el silicio y el germanio. Es por ello que podemos clasificar las galgas en dos tipos: las metálicas y las semiconductoras.

Fenómeno físico

Las galgas extensiométricas aprovechan la propiedad física de la resistencia eléctrica y su dependencia no sólo de la resistividad del conductor, la cual es una propiedad del propio material, sino también de la geometría del conductor. Cuando un conductor eléctrico es deformado dentro de su límite de elasticidad, de tal forma que no se produzca rotura o deformación permanente en el mismo, éste se volverá más estrecho y alargado. Este hecho incrementa su resistencia eléctrica. Análogamente, cuando el conductor es comprimido se acorta y ensancha, reduciendo así su resistencia al paso de corriente eléctrica. De esta manera, midiendo la resistencia eléctrica de la galga, puede deducirse la magnitud del esfuerzo aplicado sobre el objeto.

Galgas metálicas

Las principales aleaciones que usan las galgas metálicas son:

• cobre y hierro
• platina y silicialista
• Constantán
• Nicrom o Karma
• Isoelastic
• Aleación de platino
• Aleaciones de Níckel-Cromo
• Nitróxido de Titán

Algunos de los materiales usados en el soporte de las galgas metálicas pueden ser

• Poliamida
• Epoxy
• Fibra de vidrio reforzada con epoxy

Galgas semiconductoras

Los elementos más abundantes para fabricar estas galgas son

• Silicio

Tratamiento de la señal

Para tratar la variación de voltaje se utilizará un puente de Wheatstone. Éste está formado por cuatro resistencias unidas en un círculo cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida. De esta manera podremos medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente..

Uso real

Esquema de medición de esfuerzo cortante en una viga.

Aplicación en la industria.

Este sistema de medición es muy usado en construcción para ver los asentamientos que tiene el hormigón el siguiente mes de ser construido.

Limitaciones

• El esfuerzo aplicado no debe llevar a la galga fuera del margen elástico
• Se necesita una buena adhesión al objeto, para que la medida de la deformación sea correcta.
• Un incremento en la temperatura tiene como consecuencia una variación de la resistencia aún sin aplicar ningún esfuerzo.
• Coeficiente de dilatación de la galga parecido al del soporte para evitar tensiones mecánicas.
• Autocalentamiento de la galga por la disipación de potencia de alimentación.

Ventajas

• Pequeño tamaño
• Pueden ser alimentadas con corriente continua o corriente alterna
• Tienen una excelente respuesta en frecuencia
• Pueden utilizarse para medidas estáticas y dinámicas
• Compensación de temperatura relativamente fácil
• No son influidas por los campos magnéticos

Véase también

• Extensometría
• Instrumentación electrónica
• Puente de Wheatstone
• Roseta de deformación
• Sensor