
Un extensómetro es un dispositivo que se utiliza para medir los cambios en la longitud de un objeto. [ 1 ] Es útil para mediciones de tensión - deformación y ensayos de tracción. Su nombre proviene de "extension-meter" (medidor de extensión). Fue inventado por Charles Huston, quien lo describió en un artículo publicado en el Journal of the Franklin Institute en 1879. Posteriormente, Huston cedió los derechos a Fairbanks & Ewing, un importante fabricante de máquinas de ensayo y básculas.
Tipos
Existen dos tipos principales de extensómetros: de contacto y sin contacto .
Contacto
Los extensómetros de contacto se han utilizado durante muchos años y se subdividen en dos categorías. El primer tipo se denomina extensómetro de pinza . Estos dispositivos se utilizan en aplicaciones que requieren una medición de deformación de alta precisión (la mayoría de las pruebas basadas en la norma ASTM). Existen en diversas configuraciones y pueden medir desplazamientos desde muy pequeños hasta relativamente grandes (de menos de 1 mm a más de 100 mm). Su principal ventaja es su menor coste y facilidad de uso; sin embargo, pueden afectar a muestras pequeñas o delicadas.
Para ensayos automatizados, los dispositivos de pinza han sido reemplazados en gran medida por extensómetros digitales de brazo sensor. Estos se pueden aplicar a la muestra automáticamente mediante un sistema motorizado y producen resultados mucho más repetibles que los dispositivos de pinza tradicionales. Están contrabalanceados, por lo que su efecto sobre la muestra es mínimo. Una mejor linealidad, un menor ruido de señal y una sincronización con los datos de fuerza correspondientes son grandes ventajas debido a la ausencia de convertidores analógico-digitales y filtros asociados que añaden retardos y suavizan los datos brutos. Además, estos dispositivos pueden permanecer en la muestra hasta la rotura y medir extensiones muy grandes (hasta 1000 mm) sin perder precisión. Estos dispositivos suelen tener resoluciones de 0,3 μm o mejores (los dispositivos de mayor calidad pueden leer valores tan bajos como 0,02 μm) y tienen la precisión de medición suficiente para cumplir con las clases 1 y 0,5 de la norma ISO 9513.
Sin contacto
Para ciertas aplicaciones especiales, los extensómetros sin contacto están empezando a ofrecer ventajas en aquellos casos en los que resulta poco práctico utilizar un brazo palpador o un extensómetro de contacto.
Láser
AEl extensómetro láser es un extensómetro capaz de medir la deformación o elongación de ciertos materiales al someterlos a carga en unamáquinade ensayo de tracciónláser; los reflejos de dicha superficie son captados por unacámara CCDy procesados mediantealgoritmos. Al utilizar un extensómetro láser, no es necesario marcar la muestra, lo que supone un importante ahorro de tiempo para los laboratorios de ensayo de materiales.
Se pueden lograr resoluciones inferiores a un micrómetro (normalmente 0,1 μm ) y elongaciones de hasta 900 mm, lo que hace que estos dispositivos sean adecuados para las pruebas más complejas.
Los extensómetros láser se utilizan principalmente para materiales que podrían dañar un extensómetro tradicional de tipo "clip", o cuando la masa del dispositivo de clip afecta a las propiedades del material, debido a que está físicamente unido a la muestra.
Los extensómetros láser también pueden utilizarse para realizar pruebas a temperaturas elevadas o bajo cero.
Video

AEl extensómetro de vídeo es un dispositivo capaz de realizar mediciones de tensión/deformación de ciertos materiales, capturando imágenes continuas de la muestra durante el ensayo, utilizando uncapturador de imágeneso una cámara de vídeo digital conectada a un PC. [ 2 ] La muestra del material a ensayar se corta generalmente con una forma específica y se marca con marcadores especiales (normalmentepegatinaso con bolígrafos que distinguen el marcador del color y la textura de la muestra en la imagen capturada). La distancia en píxeles entre estos marcadores en la imagen capturada se registra constantemente en el vídeo capturado, mientras la muestra a ensayar se estira/comprime. Esta distancia en píxeles se puede medir en tiempo real y comparar con un valor de calibración para obtener una medición directa de la deformación y, si es necesario, controlar la máquina de ensayo en modo de control de deformación.
Con un valor de calibración adecuado y buenos algoritmos de procesamiento de imágenes , se puede lograr una resolución muy inferior a un micrómetro (μm). El valor de calibración adecuado también depende de la muestra de calibración, que suele ser un material grabado con gran precisión. Para calibrar, primero se toman fotografías con la muestra de calibración bajo las mismas condiciones de prueba que se utilizarán para la nueva muestra.
Los extensómetros de vídeo se utilizan principalmente para materiales que podrían dañar un extensómetro de contacto tradicional o un extensómetro digital de "brazo palpador". En algunas aplicaciones, el extensómetro de vídeo está sustituyendo a las unidades de medición mecánicas , pero se trata principalmente de dispositivos de pinza.
Al medir el módulo de elasticidad en plásticos con una longitud de calibración de 50 mm según la norma ISO 527, se requiere una precisión de 1 μm. Algunos extensómetros de vídeo no alcanzan esta precisión, mientras que para las pruebas de producción es preferible utilizar extensometría digital motorizada automatizada para evitar que los operarios marquen manualmente la muestra y dediquen tiempo a configurar y ajustar el sistema. Cabe destacar que algunos extensómetros de vídeo presentan dificultades para obtener resultados aceptables al medir la deformación dentro de cámaras de temperatura controlada.
Para aplicaciones que requieren alta precisión en la medición de deformaciones sin contacto, los extensómetros de vídeo son una solución probada. En ciertas aplicaciones de ensayo, superan a otras tecnologías, como la medición por moteado láser, gracias a su capacidad para medir la deformación en un amplio rango. Esto permite determinar parámetros como el módulo de elasticidad y la deformación en el punto de rotura.
Las variaciones en las condiciones de luz ambiental durante la prueba pueden afectar los resultados si el extensómetro de vídeo no utiliza filtros adecuados tanto en el conjunto de iluminación como en la lente. Los sistemas que incorporan esta tecnología eliminan por completo los efectos de las condiciones de luz ambiental.
Minería
En el ámbito minero, se utilizan extensómetros para medir los desplazamientos en taludes y paredes. La representación gráfica del desplazamiento en función del tiempo permite a los ingenieros geotécnicos determinar si se avecinan fallas en las paredes. Para fallas complejas, se emplean equipos adicionales como radares o escáneres láser, que permiten realizar análisis tridimensionales y, en última instancia, cuatridimensionales.
Aguas subterráneas y acuíferos
Los extensómetros pueden utilizarse para medir la compactación y la expansión de los acuíferos. [ 3 ] Los ergómetros proporcionan datos significativos sobre la profundidad, la velocidad y la extensión de la compactación. Estos datos consistentes permiten obtener una imagen clara de la subsidencia en las zonas afectadas.
Estándares
- Norma ASTM E83: Práctica estándar para la verificación y clasificación de extensómetros.
- Norma ASTM D4403 Práctica estándar para extensómetros utilizados en la medición de rocas.
Véase también
Referencias
- ↑ "Extensómetros automáticos.(TECH SPOTLIGHT)" . Materiales y procesos avanzados . ASM International. Archivado del original el 24 de septiembre de 2015. Recuperado el 6 de mayo de 2012 .
- ↑ Vial, Gilbert. "Extensómetros de vídeo. (Enfoque tecnológico)" . Materiales y procesos avanzados . Archivado del original el 9 de abril de 2016. Recuperado el 6 de mayo de 2012 .
- ↑ Hundimiento del terreno en California. "Extensómetros y compactación" .
- Huston, Charles. "El efecto de la tensión continua y progresivamente creciente sobre el hierro", Journal of the Franklin Institute , vol. 107, n.º 1, enero de 1879, págs. 41-44.
Lecturas adicionales
- Ensayos de tracción , editado por JR Davis. 2.ª ed. Materials Park, Ohio : ASM International, 2004. págs. 77-82. ISBN 0-87170-806-XEnsayo de tracción , pág. 82, en Google Libros
- Dispositivos de medición de longitud, distancia o alcance
- Ensayos de materiales