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10-10 GALGAS

Las galgas se usan en la industria para medir con precisión fuerzas grandes, especialmente grandes pesos. También hay galgas diseñadas para medir fuerzas pequeñas, pero no son tan comunes. Una galga básicamente es un alambre de resistencia cementado de manera firme en la superficie de un objeto resistente que entonces recibe una fuerza. Esto es, el objeto se estira o se comprime ligeramente, dependiendo de si siente una fuerza de tensión o compresión. El alambre de resistencia, que está adherido a la superficie del objeto, también se distorsiona ligeramente. La distorsión del alambre cambia su resistencia, que es detectada y relacionada con el valor de la fuerza.
Lo que mide en realidad una galga es la tensión, que es el cambio en la longitud del objeto resistente como un porcentaje de su longitud original. La tensión del objeto resistente representa la fuerza aplicada al objeto mediante la ley de Hooke, que dice que

F/A=YE=Y(AL/Ao)

 
Donde F significa la fuerza aplicada al objeto (en la dirección de la distorsión); A es el área de sección transversal del objeto; Y es el módulo de Young, que depende del material en particular del que está construido el objeto; y € es la tensión, el cambio en longitud por unidad de longitud original (€ = AL/L0). El punto importante es que el cambio en la longitud del objeto depende de la fuerza aplicada al objeto y puede relacionarse con la fuerza en una base uno a uno.
La resistencia del alambre que abarca la galga depende de la longitud y la seccon transversal del alambre, como se muestra por
R =pL/A

 
En la ecuación (10-2), R significa la resistencia del alambre en ohms; p es la resistividad del material del alambre, una propiedad particular del material usado; L es la longitud del alambre: y A es el área de la sección transversal del alambre. Puede verse que cuando el alambre es estirado ligeramente, la resistencia R se incrementará debido a que la longitud aumentará y el área A disminuirá. Por otra parte, si el alambre es comprimido ligeramente, R disminuirá porque la longitud L disminuirá y el área de sección transversal aumentará. Por tanto, la resistencia del alambre depende del cambio de longitud del alambre y puede relacionarse con ese cambio de longitud cn una base uno a uno.
En resumen, la resistencia del alambre depende de la longitud y área de sección transversal del alambre, y la longitud del alambre depende del objeto resistente, ya que están pegados. La longitud del objeto depende de la fuerza aplicada, por lo que el resultado final es que la resistencia del alambre depende de la fuerza aplicada. Midiendo precisamente el cambio de resistencia se puede medir la fuerza.
En la figura 10—29(a) se muestra una vista superior de una galga. en ángulo recto con la superficie de montaje. El alambre de resistencia generalmente es una aleación de cobre y níquel con un diámetro de aproximadamente una milésima de pulgada (0.001 in). El alambre es colocado en un patrón en zigzag sobre un respaldo de papel muy delgado, llamado base. El alambre está en zigzag para aumentar la longitud efectiva sujeta a la influencia del esfuerzo. El patrón en zigzag completo se llama rejilla. Se conectan alambres de cobre a las terminales (le la rejilla.
En la figura 10—29(b) se muestra una galga montada en la superficie que sufrirá el esfuerzo. La base se coloca de manera plana contra la superficie (la superficie puede ser curva como en la figura 1 0—29(b). y la galga completa es cubierta totalmente con un adhesivo especial. El pegamemito establece un contacto firme entre la rejilla de alambre y la superficie de esfuerzo del objeto resistente. Debido a este contacto estrecho, y debido a que el alambre practicamente no tiene una fuerza propia para resistir la elongación o compresión, se estira y se comprime exactamente la misma distancia que el Objeto resistente. El esfuerzo de la rejilla de alambre por tanto es exactamente el mismo que el esfuerzo del Objeto resistente.
El cambio porcentual de la resistencia 1ara un cambio porcentual dado en la longitud se llama factor de calibre de la galga. En forma de fórmula.
Gf(factor de calibre)=(AR/R)/(AL/L)=(AR/R)/E

La mayoria de las galgas industriales tienen un faclor de calibre de aproximadamente 2. Esto significa que si la longitud del objeto cambia 1 % (E=-0.0 1), la resistencia de la galga cambia 2%.
Una galga conectada a un circuito puente se muestra en la figura 10—29(c). El puente generalmente está diseñado para estar balanceado cuando la fuerza ejercida sobre el objeto resistente es igual a cero. Un potenciómetro de ajuste puede agregarse a una de las ramas del puente para ajustar el balance exacto a una fuerza cero. A medida que se aplica tuerza, el puente se desbalancea, el voltaje a través del puente puede relacionarse con la cantidad de fuerza. Una fuerza mayor crea un mayor cambio en la resistencia de la galga y una salida de voltaje mayor del puente.
Para compensar los efectos de la temperatura, puede montarse una segunda galga, idéntica a la primera, en ángulo recto con la línea de aplicación de la fuerza. La fuerza no tiene efecto en esta galga. pues éste no está alineado con la fuerza. La galga está conectada al puente como se muestra en la figura 10—29(e), y está etiquetada como galga pasiva. La galga sensora de fuerza se llama entonces galga activa. El propósito de la galga pasiva es cancelar los cambios de resistencia asociados con la temperatura de la galga activa. Al experimentar ambas la misma temperatura, cualquier cambio de resistencia en la galga activa debido a las variaciones de temperatura también aparece en la galga pasiva. Debido a que el error aparece en ambos lados del puente, se cancela.
Para una medición precisa de peso se usa un objeto cuidadosamente conformado y maquinado que contiene varias galgas. Éstas son colocadas estratégicamente en las superficies maquinadas a diferentes ángulos para proporcionar la mayor estabilidad térmica. Las galgas mismas están diseñadas para proporcionar una relación lineal entre el voltaje de salida del puente y la fuerza (peso) del objeto maquinado. El objeto, en combinación con sus galgas, se llama entonces celda de carga. Las básculas exactas para la medición de pesos grandes casi siempre usan celdas de carga como transductores.

 

 

 

 

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