Diseno y fabricacion de una celda de carga para la maquina de ensayo universal Shenck - Trebel de 200kN de capacidad

Abstract

Este trabajo responde a la necesidad de diseñar y fabricar una celda de carga que pueda medir la fuerza que ejerce la máquina de ensayos mecánicos Shenck-Trebel sobre las probetas ensayadas, y representar los valores de carga aplicados con mayor exactitud que el sistema de medición actual de la máquina. El instrumento de medición diseñado y construido está enmarcado dentro de una iniciativa más general tendiente a la automatización de la máquina de ensayos, es decir, a la implementación de un sistema automático de medición y registro de la carga aplicada. La celda de carga es un instrumento que mide fuerza, convirtiendo esta variable física en una señal análoga eléctrica. Para el diseño de esta celda de carga se debió considerar los siguientes temas: deformación elástica, pandeo de celdas de carga que trabajan en compresión, concentración de esfuerzos, cintas extensométricas, puente de Wheatstone, protección de una celda de carga y error de la celda de carga. Aplicando todos estos conceptos se logró encontrar el diseño más adecuado para el propósito trazado. Para tener un campo de elección se diseñaron dos celdas de carga que cumplieran con las mismas necesidades físicas. Una vez definidos estos diseños se procedió al cálculo estructural e ingeniería de detalle, para una posterior elección del diseño a fabricar. La señal entregada por las celdas de carga pueden ser registradas por varios sistemas de medición, aquí en este trabajo se presentan las características de dos de ellos: el indicador digital y el sistema de adquisición de datos basado en PC. El indicador digital está disponible y operativo, y fue ocupado en la calibración de la celda de carga. El sistema de adquisición de datos basado en PC está disponible y no operativo y podrá ser implementado luego de automatizar la máquina de ensayos en algún proyecto futuro. Después de fabricar el diseño seleccionado, se procedió a efectuar una calibración preliminar. Con los datos obtenidos de esta calibración se determinó la curva o función de calibración que representa más fielmente este conjunto de datos. Para medir la fuerza en los ensayos de calibración, se empleó el sistema de registro de la carga que posee la máquina de ensayos, el cual no ha sido debidamente calibrado y los valores entregados pueden ser inexactos. Por tal motivo, la modelación de los datos registrados en este trabajo sólo sirve de pauta para calibrar la celda de carga con el sistema definitivo de medición automatizada de la fuerza y basado en PC.