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 pruebas de tracción. Su nombre proviene de "extension-meter". Fue inventado por Charles Huston, quien lo describió en un artículo en el Journal of the Franklin Institute en 1879. Huston luego cedió los derechos a Fairbanks & Ewing, un importante fabricante de máquinas y básculas de prueba.
Hay dos tipos principales de extensómetros: de contacto y sin contacto .
Los extensómetros de contacto se han utilizado durante muchos años y también se subdividen en dos categorías más. El primer tipo de extensómetro de contacto se denomina extensómetro de pinza . Estos dispositivos se utilizan para aplicaciones en las que se requiere una medición de deformación de alta precisión (la mayoría de las pruebas basadas en ASTM). Vienen en muchas configuraciones y pueden medir desplazamientos desde muy pequeños hasta relativamente grandes (menos de un mm a más de 100 mm). Tienen la ventaja de un menor costo y facilidad de uso, sin embargo pueden influir en muestras pequeñas o delicadas.
En el caso de los ensayos automatizados, los extensómetros digitales con "brazo sensor" han sustituido en gran medida a los dispositivos con pinza. Estos se pueden aplicar a la muestra de forma automática mediante un sistema motorizado y producen resultados mucho más repetibles que los dispositivos con pinza tradicionales. Están contrapesados, por lo que su efecto sobre la muestra es insignificante. La mejor linealidad, la reducción del ruido de la señal y la sincronización con los datos de fuerza correspondientes son grandes ventajas debido a la falta de convertidores analógicos a digitales y filtros asociados que añaden retrasos temporales y suavizan los datos brutos. Además, estos dispositivos pueden permanecer en la muestra hasta que se produzca un fallo y medir extensiones muy elevadas (hasta 1000 mm) sin perder precisión. Estos dispositivos suelen tener resoluciones de 0,3 μm o superiores (los dispositivos de mayor calidad pueden leer valores tan bajos como 0,02 μm) y tienen una precisión de medición suficiente para cumplir con las clases 1 y 0,5 de la norma ISO 9513.
Para ciertas aplicaciones especiales, los extensómetros sin contacto están empezando a aportar ventajas allí donde no resulta práctico utilizar un brazo sensor o un extensómetro de contacto.
AEl extensómetro láser es un extensómetro capaz de realizar mediciones de deformación o elongación en ciertos materiales cuando se someten a cargas en una máquina de ensayos de tracción. El principio funciona iluminando la superficie de la muestra con unláser, los reflejos de la superficie de la muestra son luego recibidos por unacámara CCDy procesados poralgoritmos. Cuando se utiliza un extensómetro láser no es necesario colocar marcas en la muestra, lo que supone un importante ahorro de tiempo para los laboratorios de ensayos de materiales.
Se pueden lograr resoluciones inferiores a un micrómetro (normalmente 0,1 μm ) y alargamientos 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 pueden dañar un extensómetro "con clip" tradicional, o donde la masa del dispositivo con clip afecta las propiedades del material, debido a que está físicamente unido a la muestra.
Los extensómetros láser también se pueden utilizar para realizar pruebas a temperaturas elevadas o bajo cero.
AEl extensómetro de video es un dispositivo que es capaz de realizar mediciones de tensión/deformación de ciertos materiales, mediante la captura de imágenes continuas de la muestra durante la prueba, utilizando un capturador de fotogramas o una cámara de video digital conectada a una PC.[2] La muestra del material bajo prueba generalmente se corta en una forma específica y se marca con marcadores especiales (generalmentepegatinaso con bolígrafos que distinguen el marcador del color y la textura de la muestra en la imagen capturada). La distancia de píxeles entre estos marcadores en la imagen capturada se rastrea constantemente en el video capturado, mientras que la muestra bajo prueba se estira / comprime. Esta distancia de píxeles se puede medir en tiempo real y mapear contra un valor de calibración para dar una medición de deformación directa y para controlar la máquina de prueba en el control de deformación, si es necesario.
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 especialmente grabado con gran precisión. Para calibrar, primero se capturan imágenes con la muestra de calibración en las mismas condiciones de prueba que se utilizarán para la nueva muestra.
Los extensómetros de vídeo se utilizan principalmente para materiales que pueden dañar un extensómetro de contacto tradicional o un extensómetro de "brazo palpador" digital. En algunas aplicaciones, el extensómetro de vídeo está reemplazando a las unidades de medición mecánicas , pero se trata principalmente de dispositivos acoplables.
Al medir el módulo de elasticidad en plásticos de longitud de calibre de 50 mm según la norma ISO 527, se requiere una precisión de 1 μm. Algunos extensómetros de vídeo no pueden lograr esto, mientras que para las pruebas de producción es mejor utilizar extensometría digital motorizada automatizada para evitar que los operadores coloquen marcas manualmente en la muestra y gasten tiempo configurando y ajustando el sistema. Tenga en cuenta que algunos extensómetros de vídeo tienen dificultades para lograr resultados aceptables cuando se utilizan para medir la deformación dentro de cámaras de temperatura.
Para aplicaciones que exigen una medición de deformación sin contacto y de alta precisión, los extensómetros de vídeo son una solución probada. En ciertas aplicaciones de prueba, son superiores a otras tecnologías, como el moteado láser, debido a la capacidad de medir la deformación en un amplio rango. Esto permite determinar mediciones como el módulo, así como la deformación en el momento de la falla.
Los cambios en las condiciones de luz ambiental durante la prueba pueden afectar los resultados de la misma si el extensómetro de video no utiliza filtros adecuados tanto en el conjunto de luces como en la lente. Los sistemas con esta tecnología eliminan todos los efectos de las condiciones de luz ambiental.
En el entorno minero, se utilizan extensómetros para medir desplazamientos en taludes y muros altos. La representación gráfica del desplazamiento en función del tiempo permite a los ingenieros geotécnicos determinar si es inminente que se produzcan fallas en los muros. En el caso de fallas complicadas, se utilizan otros equipos, como escáneres de radar o láser, que permiten realizar análisis tridimensionales y, en última instancia, tetradimensionales.
Los extensómetros se pueden utilizar para medir la compactación de los acuíferos, así como su expansión. [3] Los ergómetros pueden proporcionar datos significativos sobre la profundidad, la velocidad y la extensión de la compactación. Esta recopilación de datos consistente permite obtener una imagen clara de la subsidencia en determinadas zonas.