Rugló extensiométrica

Rugló extensiométrica

Rugló extensométrica de làmina. El rugló és molt més sensible a les deformacions en la direcció vertical que en l'horisontal. Les marques entorn servixen per a alinear el rugló durant l'instalació. El material de color blau és un conductor, per lo que la corrent deu fluir a través dels estrets canals verticals. Si l'indicador s'estén verticalment, els canals es fan més llarcs i més estrets.

Un rugló extensométrica o extensiómetro és un sensor que permet medir la deformació d'un objecte. El seu principi de funcionament es basa en el efecte piezorresistivo, que és la propietat que tenen certs materials de canviar el valor nominal de la seua resistència elèctrica quan se'ls somet a certs esforços mecànics que causen deformació. Esta variació és depenent de la direcció de les forces eixercides. Un esforç que deforma el rugló produirà una variació en la seua resistència elèctrica. Esta variació es produïx a causa del canvi de llongitut, el canvi originat en la secció o el canvi generat en la resistividad.

Inventada pels ingeniers Edward E. Simmons i Arthur C. Rugix en 1938, el rugló extensiométrica fa una llectura directa de les deformacions llongitudinals en cert punt del material que s'està analisant. La magnitut que ho representa és el épsilon, que és adimensional i expressa el canvi de la llongitut sobre la llongitut inicial.

En la seua forma més comuna, consistix en un estampat d'una làmina metàlica fixada a una base flexible i aïllant. El rugló s'adherix a l'objecte, la deformació del qual es vol estudiar, per mig d'un adhesiu, com el cianoacrilato. Segons es deforma l'objecte, també ho fa la làmina, provocant una variació en la seua resistència elèctrica. Habitualment un rugló extensiométrica consistix en un aram molt fi o un paper metàlic, dispost en forma de reixeta, que es pot unir per mig de soldadura a un dispositiu que puga llegir la resistència generada pel rugló. Esta forma de reixeta permet aprofitar la màxima cantitat de material del rugló subjecte a la tensió a lo llarc del seu eix principal. Els ruglons extensiométricas també poden combinar-se en molls o peces deformables, per a detectar de forma indirecta els esforços.

Teòricament, els ruglons deurien ser puntuals, per a aixina poder medir deformacions en punts concrets. En la pràctica les dimensions del rugló són apreciables, per lo tant se supon que el punt de mida és el centre geomètric del rugló. Si es pretenen medir vibracions, és necessari que la llongitut de les ones d'eixes vibracions siguen prou majors que la llongitut del rugló. Els ruglons poden estar adherides en una placa menuda o dos elements que pressionen el aram que transporta la electricitat.

Els ruglons tenen certes característiques físiques i atres relatives al seu funcionament. Entre les físiques es troba el seu tamany, pes i material en el que es fabrica. Deu ser menuda i dura, lo que facilita la velocitat en que genera les respostes. Estes característiques són molt importants, ya que el resultat correcte depén d'estos aspectes. Existixen també característiques que depenen de la fabricació del rugló, per eixemple, la temperatura del funcionament i el factor del rugló, que indica la sensibilitat que té el sensor. També la resistència del rugló, el coeficient de temperatura, la prova de fatiga i el coeficient d'expansió llineal, són característiques necessàries per a conéixer baix quines circumstàncies el rugló tiraria resultats adequats.

Els materials que solen utilisar-se per a fabricar ruglons són arams molt menuts d'aleacions metàliques, com constantán (níquel 60%-coure 40%), nicrom, Chromel (níquel-cromo), aleacions (ferro-cromo-alumini), elements semiconductors com el silici i el germani o gravat en laminillas metàliques primes. És per això que els ruglons es classifiquen en dos tipos: les metàliques i les semiconductoras.

Història

Primers estudis: Lord Kelvin, Kearns, Rugix i Simmons

Les primers estudis realisats sobre ruglons es registren en l'any de 1856, quan Lord Kelvin va descobrir la relació existent entre la deformació i la resistència de fils conductors i semiconductors i va notar cóm canviava el seu resistència elèctrica. A principi de la década de 1930, Charles Kearns va usar ruglons extensiométricas per a medir deformacions vibratorias en hèlices de cuchilles d'alt rendiment; no obstant, estos ruglons no eren molt precises, puix tenien problemes en l'estabilitat de la resistència (R), la qual es vea afectada per factors com la temperatura, i es generaven errors en les mides de les deformacions. Més vesprada, en 1938, Arthur C. Rugix i Edward E. Simmons varen descobrir, cada u pel seu costat, que els conductors elèctrics de diàmetro menut fets d'aleacions podien adherir-se a superfícies per a calcular deformacions, i va ser aixina com es varen crear els ruglons laminares. Este tipo d'element ha tingut grans alvanços i constituïx lo que hui es coneix com a ruglons extensiométricas.^{cita requerida}

Drets de palés: Caltech contra Simmons. Saunders-Rosega

Caltech va demandar la palesa del rugló, pero Simmons va dur el seu cas el Tribunal Suprem de Califòrnia i va guanyar els drets de palesa en 1949. En 1952 la companyia Saunders-Rosega del Regne Unit va buscar millorar el rendiment dels ruglons sometent-les a diferents ambients i provant diferents tipos de materials per a la seua fabricació. Varen patentar els prims ruglons que s'utilisen actualment en la medició de deformacions, en diferents àrees industrials i científiques. D'esta manera es va poder millorar el model físic del rugló, reduint notablement el tamany i els costs.^{cita requerida}

Samuel Hunter Christie

En 1832, Samuel Hunter Christie va inventar l'instrument elèctric de mida de resistències (conegut com pont de Wheatstone, degut a que va ser millorat i popularisat, en 1843, pel científic britànic Charles Wheatstone). El model elèctric està compost de quatre resistències en un circuit tancat, en a on una d'elles és la que es vol evaluar. Açò s'utilisa en la finalitat de medir la resistència per mig de l'equilibri dels braços del pont.^{cita requerida}

Charles Wheatstone

Sir Charles Wheatstone va ser un científic i inventor britànic que durant la época victoriana va realisar una gran contribució en els seus invents, dels quals el més significatiu és el pont de Wheatstone, pero ademés va treballar en atres invents com el estereoscopi, la tècnica Playfair de codificació i el caleidófono.^{cita requerida}

Fenomen físic

Els ruglons extensiométricas aprofiten la propietat física de la resistència elèctrica i la seua dependència no només de la resistividad del conductor, que és una propietat del propi material, sino també de la geometria del conductor. Quan un conductor elèctric és deformat dins del seu llímit d'elasticitat, de tal forma que no es produïxca trencament o deformació permanent en el mateix, este es tornarà més estret i allargat. Este fet incrementa la seua resistència elèctrica. Análogamente, quan el conductor és comprimit s'acurta i eixampla, reduint aixina la seua resistència al pas de corrent elèctrica. D'esta manera, medint la resistència elèctrica del rugló, pot deduir-se la magnitut de l'esforç aplicat sobre l'objecte.