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Extensómetros

¡Uno de nuestros puntos fuertes en ZwickRoell!

Un extensómetro es un equipo de medición de la deformación, que se emplea para medir la extensión de una probeta sometida a una carga. La medición de la deformación es una de las competencias clave de ZwickRoell.

Visión general Extensómetros de contacto Extensómetros ópticos Criterios de selección Solicite asesoramiento

Principalmente, existen dos categorías de extensómetros: losextensómetros de contacto y los extensómetros de contacto u ópticos. Dentro de los extensómetros de contacto, se puede diferenciar entre los denominados extensómetros clip-on y los extensómetro con brazos sensores. Dentro de los extensómetros sin contacto o los denominados extensómetros ópticos, se distingue entre los videoextensómetros y los extensómetros láser.

Extensómetros de contacto

Extensómetros ópticos

Extensómetros clip-onExtensómetros con brazos sensoresVideoextensómetrosExtensómetros láser
AplicaciónSolución económica para aplicaciones estándar con una longitud inicial fija y un bajo volumen de probetasFácilmente adaptable para distintas aplicaciones de ensayo

Fácilmente adaptable para distintas aplicaciones de ensayo

Con cámara: Las imágenes pueden utilizarse para hacer análisis adicionales, por ejemplo DIC 2D

Tecnología especial para mediciones a alta temperatura
Material de la probetaProbetas de rigidez inherenteTodasTodas; incluidas las probetas muy sensibles y probetas con elevada energía de roturaMetal, cerámica, materiales refractarios, grafito, vidrio
TemperaturaHasta máx. 200 °CHasta máx. 360 °CHasta máx. 360 °CHasta máx. 2000 °C
ManejomanualConfigurable de forma manual a automáticaAutomático:
Sin influencia del usuario, alta reproducibilidad de los resultados de los ensayos
Automático:
sin influencia del usuario, alta reproducibilidad de los resultados de los ensayos
Extensómetros: categorías

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¿Qué es un extensómetro o transductor de deformación?

Un extensómetro es un equipo de medición de la deformación, que se emplea para medir el alargamiento de un material sometido a una carga.

  • El alargamiento o la extensión del material es una deformación física bajo carga, por ejemplo, producida por la fuerza de tracción en un ensayo de tracción. Además del alargamiento, también se determina la deformación por compresión o la deflexión en diferentes tipos de carga, mediante el uso de extensómetros. Además de los ensayos de tracción, los diferentes tipos de carga también incluyen ensayos cíclicos (incluidos los ensayos de fatiga), ensayos de compresión y ensayos de flexión.
  • Los extensómetros miden la deformación directamente sobre la probeta. De este modo, se evita la interferencia de otros componentes del ensayo en la medición y se consigue una elevada precisión.
  • La medición de la deformación es necesaria para determinar las características de los materiales. El módulo de tracción, el módulo de Young, el límite elástico, el alargamiento de rotura, el valor r y el coeficiente de Poisson son los valores típicos que se determinan mediante un extensómetro. Esta información es esencial para comparar materiales y ayuda a los fabricantes de productos a evaluar si un material puede soportar las tensiones a las que estará sometido cuando se utilice para el fin previsto.
  • Los extensómetros se utilizan en una amplia variedad de sectores y gamas de materiales. Por ejemplo, metales, plásticos, compuestos de fibras, elastómeros, películas, textiles, cuerdas, papel y madera.

Extensómetros de contacto

Entre los extensómetros de contacto para la medición de la deformación, se puede distinguir entre los extensómetro con brazos sensores y los denominados extensómetros clip-on.

zExtensómetros con brazos sensores Extensómetros clip-on

Extensómetros con brazos sensores

Los extensómetros con brazos sensores se aplican directamente sobre la probeta mediante las denominadas cuchillas de medición, montadas sobre los brazos sensores. La deformación se mide analizando la desviación de ángulo o de desplazamiento de los brazos sensores. Los extensómetros con brazos sensores están probados y son fáciles de entender. Este tipo de extensómetros ofrecen un alto grado de modularidad, por lo que pueden utilizarse de forma flexible para diferentes aplicaciones de ensayo y se pueden manipular con flexibilidad: Desde rentables extensómetros manuales hasta sistemas totalmente automáticos, sin influencia alguna del usuario y con la máxima reproducibilidad de los resultados de los ensayos.

Extensómetros clip-on (de pinza)

Los extensómetros clip-on (también denominados extensómetros de pinza son una solución rentable para tareas de ensayo estándar con un bajo volumen de probetas. Se acoplan directamente a la probeta. El mecanismo de transmisión del recorrido de medición desde la probeta hasta el sensor es corto y rígido, lo que se traduce en una gran precisión de medición.

Sin embargo, son poco flexibles: Por su diseño, la mayoría tienen una longitud de medición inicial fija y un recorrido de medición limitado.

Extensómetros ópticos / sin contacto

Los extensómetros ópticos videoXtens y laserXtens funcionan con un sistema de cámaras y, por tanto, miden sin contacto. Por ello, no influyen en la determinación de las características del material. La ventaja fundamental de los extensómetros que miden sin contacto es que se pueden utilizar incluso en probetas críticas hasta la rotura sin peligro de daños. La longitud inicial en los extensómetros ópticos está indicada por marcas de medición. Los extensómetros de vídeo y láser de ZwickRoell no requieren el ajuste manual de marcas de medición.

El extensómetro óptico lightXtens funciona a con diodos luminosos. Este extensómetro está especialmente diseñado para la medición completamente automática en materiales de gran ductilidad (elastómeros, cuerdas, láminas) o probetas con una gran longitud inicial (cables y cordones de acero).

Extensómetros de vídeo Extensómetros láserlightXtens

¿Por qué elegir un extensómetro ZwickRoell?

  • Los extensómetros son una de nuestras competencias clave, resultado de décadas de experiencia en la ingeniería de aplicaciones.
  • Nuestros extensómetros se diseñan y fabrican en nuestra fábrica junto con los demás componentes de ensayo para garantizar la compatibilidad total de los sistemas de ensayos.
  • Los extensómetros de ZwickRoell están diseñados para superar los requisitos de la norma, ya que su precisión es fundamental para obtener resultados de ensayo comparables y fiables.

Criterios de selección

Casi todas las normas de ensayo de tracción, como ASTM e ISO, requieren una medición de la deformación. El extensómetro más adecuado para cada aplicación depende de los requisitos de la norma y de las propiedades del material de la probeta.

Se puede elegir el extensómetro ideal siguiendo seis criterios principales. Estos incluyen características que deben cumplirse, como la precisión, la resolución, el rango de medición, los valores medidos deseados y la temperatura de ensayo a la que se va a utilizar el extensómetro. Sin embargo, el valor añadido real lo aportan características como el manejo sencillo, unos requisitos de formación mínimos, el alcance de la funcionalidad, los costes por ensayo o los datos adicionales mediante opciones.

Material y forma de la probeta
Secuencia de ensayo y norma
Entorno de ensayo
Funcionalidad
Handling
Presupuesto y costes

Material y forma de la probeta

El proceso de selección del extensómetro óptimo comienza con criterios relacionados con el material y la forma de la probeta

  • Deformación máxima: Importante para calcular el rango de medición necesario. Además, los materiales con baja deformación suelen requerir una mayor precisión.
  • Sensibilidad al contacto: En el caso de materiales finos o sensibles al tacto, se minimiza la influencia sobre la probeta mediante cuchillas de medición especiales. Los extensómetros ópticos son ideales en este caso, ya que no interfieren en absoluto en la probeta.
  • Comportamiento a la rotura: Importante para ensayos hasta la rotura, para que el extensómetro no resulte dañado. Para energías de rotura elevadas se utilizan extensómetros ópticos o brazos sensores con un mecanismo de seguridad adecuado.
  • Dimensiones de la probeta: Algunas dimensiones de las probetas limitan la elección debido a anchuras o espesores extremos de las probetas.
  • Forma de la probeta: Puede requerir especificaciones especiales. Por ejemplo, componentes con formas irregulares que limitan la accesibilidad a la probeta.

Secuencia de ensayo y norma

Independientemente de si se ensaya según una norma internacional o una norma de empresa: La secuencia de ensayo y los valores medidos requeridos son características imprescindibles para el extensómetro:

  • Tipo de carga: Para qué se utiliza el extensómetro: ¿Ensayos de tracción, compresión, flexión o cíclicos? Algunos extensómetros pueden utilizarse en los cuatro tipos de carga y están diseñados para cambiar rápidamente de un tipo de ensayo a otro.
  • Longitud inicial: Suele estar definida por la norma. El rango de medición que debe cubrir el extensómetro se determina en función de la longitud inicial y del alargamiento máximo de la probeta.
  • Precisión: En lo que respecta a la precisión de los extensómetros, las normas suelen hacer referencia a clases de precisión. Éstas se definen en las normas de calibración de extensómetros en función de las desviaciones y resoluciones medidas (ISO 9513, ASTM E83).
  • Valores medidos deseados: ¿Qué valores medidos deben determinarse en el ensayo y cuáles son sus requisitos? Los módulos, por ejemplo, se determinan al principio del ensayo, por lo que ya debe disponerse de una precisión previa, que puede garantizarse mediante un calibrado adecuado.
  • Control de la velocidad de deformación según la norma ISO 6892-1 método A1 «closed loop»: Este control de la deformación especifica requisitos especiales para el extensómetro. Para que la velocidad de ensayo se ajuste automáticamente, el extensómetro envía continuamente los valores de deformación actuales a la electrónica (en ZwickRoell 2000 veces por segundo).

Entorno de ensayo

¿Cómo es el entorno de ensayo y cómo influye en el extensómetro?

  • Temperatura de ensayo: El extensómetro también debe ser apto para realizar ensayos bajo temperatura. Hay extensómetros especialmente diseñados para su uso en cámaras de temperatura u hornos de alta temperatura, que ofrecen una precisión muy elevada en este entorno.
  • La incidencia de luz o la convección, p. ej. de un aparato de aire acondicionado, pueden limitar la precisión de un extensómetro óptico sin contacto.
  • En ensayos realizados durante la producción se requiere un extensómetro robusto y resistente al polvo, la suciedad y las vibraciones.

Funcionalidad

Con la funcionalidad se puede obtener un valor añadido, ya que permite sacarle más partido a un extensómetro.

  • Flexibilidad: Los extensómetros con un alto grado de flexibilidad para diferentes aplicaciones, tipos de probetas o funciones hacen innecesaria la compra de varios extensómetros.
  • Intervención del usuario: ¿Cuál es la importancia de obtener unos resultados de ensayo fiables gracias a la mínima intervención del usuario? La influencia del usuario puede provocar desviaciones y la dispersión de los resultados de los ensayos.
  • Funciones automáticas: Con las funciones automáticas se reduce, o incluso se elimina, cualquier influencia del usuario, lo que aumenta significativamente la repetibilidad y reproducibilidad de los resultados de los ensayos. Las funciones automáticas hacen innecesaria la intervención: desde la medición automática del área de ensayo y el centrado de los puntos de medición, hasta el ajuste automático de la longitud de medición inicial y el acoplamiento y desacoplamiento de los brazos sensores.
  • Valor añadido gracias a las opciones: Los extensómetros ópticos captan gran parte de la probeta mediante cámara(s) y pueden obtener más información de la medición. Se pueden realizar mediciones en varios puntos de medición, análisis de deformación de toda la superficie mediante la correlación de imágenes 2D o la determinación automática de la posición de la fractura, lo que evita rechazos de probetas.
  • Opciones de reequipamiento: Determinan la garantía de futuro. Algunos extensómetros cubren, de entrada, una amplia gama de aplicaciones. Otros pueden adaptarse fácilmente a otras aplicaciones a posteriori, gracias a las opciones de reequipamiento.

Handling

El manejo prioriza al usuario.

  • Perfil de usuario: ¿Quién trabaja con la máquina de ensayos? ¿Son empleados rotativos de la producción con poca formación y mínima intervención en la secuencia del ensayo, los que van a realizar los ensayos? ¿O se trata de un especialista que desea poder controlar todas las fases de la secuencia de pruebas de forma muy flexible y con acceso a una amplia gama de funciones? El extensómetro y el software pueden ajustarse en función del tipo de usuario.
  • Requisitos de formación: Las funciones automatizadas reducen considerablemente los requisitos de formación. Esto incluye un programa de software de manejo intuitivo, estructura clara y adaptabilidad a sus procesos de trabajo.
  • Tiempo de cambio de accesorios: Si se realizan cambios entre varias aplicaciones, hay que tener en cuenta el manejo durante el cambio de accesorios: ¿Cuánto tiempo se tarda? ¿Lo puede manejar una sola persona y se pueden cometer errores en el proceso?
  • Marcado de la probeta: Dependiendo del tipo de probeta, los extensómetros ópticos requieren un marcado de la probeta, o ninguno. Además de una gran variedad de opciones de marcado que pueden adaptarse en función de la probeta y el ensayo que se vaya a realizar, los sistemas ópticos también pueden medir sin marcas. En estos casos, se utiliza la rugosidad de la superficie de la probeta y se aplican marcas de medición virtuales a la probeta a través del software.

Presupuesto y costes

Cuando se trata de costes, es importante centrarse en los años posteriores a la adquisición.

  • Costes de adquisición: Aunque en un principio son de gran importancia, los bajos costes derivados del funcionamiento de un extensómetro (y del sistema en su conjunto) pueden compensar rápidamente unos costes de adquisición mayores.
  • Los costes de formación dependen de los requisitos de formación y del número de usuarios diferentes.
  • Costes por ensayo y posible volumen de probetas: cuanto más tiempo pase el operario manejando el sistema, más tiempo se necesitará para realizar el ensayo.
  • Tiempos de conversión y cambio de accesorios: Modificar y cambiar accesorios en un sistema para los cambios de aplicación lleva tiempo. Un buen ejemplo de ello es la conversión para el uso de una cámara de temperatura. En este caso, se puede ahorrar mucho tiempo si una sola persona puede realizar los cambios.
  • Costes de ensayos de seguimiento: Se incurre en costes adicionales debido a la falta de precisión y reproducibilidad del sistema. Si la dispersión de los valores es demasiado grande, se requieren ensayos de seguimiento, que llevan mucho tiempo Además de los costes de personal, también se producen nuevos costes de material. Por eso la fiabilidad de los resultados de los ensayos desempeña aquí un papel importante.
  • Costes de mantenimiento: Por último, y no por ello menos importante, tenemos los costes de mantenimiento. Estos pueden reducirse mediante piezas sin desgaste o una disposición especial para su uso en entornos de producción polvorientos.
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