Dinamometro

Para realizar mediciones de fuerza de manera rápida, fácil y precisa, los fabricantes confían en los dinamómetros de PCE. Un dinamómetro es una herramienta valiosa que se utiliza para medir el rendimiento, la seguridad y la calidad del producto, así como el cumplimiento de las normas del sector. También se utiliza un dinamómetro para evaluar las propiedades físicas y mecánicas de las materias primas y los componentes durante la investigación, el desarrollo, el diseño, la fabricación, la producción y el montaje del producto. Por lo tanto, un dinamómetro tiene muchos usos, incluyendo pero no limitado a la prueba de plásticos, embalajes, papel, dispositivos médicos, electrónica, telas, textiles, resortes, alambres, electrodos, soldaduras, metales y materiales compuestos.

¿Cómo se determina qué dinamómetro es el más adecuado para su aplicación? El siguiente texto le ayudará a tomar una decisión.

Preguntas clave que debe hacerse al elegir un sistema de pruebas de fuerza

- ¿Qué tipo de sistema de pruebas de fuerza requiere su aplicación? (por ejemplo, un dinamómetro portátil o uno con banco de pruebas de fuerza estacionario o universal)
- ¿Qué tipo de fuerza se debe medir (por ejemplo, compresión, tensión, torque, resistencia al despegue, resistencia a la flexión / flexión, etc.)?
- ¿Cuál es la fuerza mínima y máxima que se espera medir (p. ej., rango de medición de fuerza de 0... 500 N)?
- ¿Qué grado de precisión es necesario para completar con éxito su tarea de pruebas de fuerza?
- ¿Qué tamaño de memoria y qué interfaz de transferencia de datos se necesita, si es que se necesita?
- ¿Qué nivel de servicio y soporte postventa se desea?
- ¿Cuál es su presupuesto?

A continuación se presenta un análisis más detallado de los criterios a tener en cuenta al seleccionar un dinamometro.

¿Portátil o fijo?

La respuesta a esta pregunta depende en gran medida de la aplicación prevista. Si desea utilizar el dinamómetro para recoger esporádicamente las lecturas para el aseguramiento de la calidad, debe utilizar un dispositivo portátil de ensayo de fuerza. Si desea una prueba de fuerza más precisa y repetible, será mejor utilizar un banco de pruebas de fuerza fijo con su dinamómetro. Además de proporcionar estabilidad, un banco de pruebas de fuerza fijo, también llamado máquina de pruebas universal (UTM), puede equiparse con una interfaz RS-232 o puerto USB, lo que permite que sea controlado por ordenador.

Diferentes tipos de fuerza
Al seleccionar un dinamómetro, hay que tener en cuenta cómo se inicia la fuerza. La tensión es la fuerza de tracción, mientras que la compresión es la fuerza de empuje. Ambas pueden medirse con un dinamómetro. Cuando se prueba la resistencia de la cáscara, la fuerza se inicia por la adhesión. La resistencia a la flexión / flexión es un ensayo realizado principalmente en recubrimientos para evaluar la plasticidad, ductilidad y alargamiento. Otra medida de fuerza común es la torsión. La torsión es la fuerza iniciada por una rotación. Para los instrumentos de medición de torsión, visite los torquímetros / comprobadores de torsión.

Rango de medición de fuerza
Por razones de seguridad, debe elegir un dinamómetro que tenga en cuenta la fuerza máxima a medir. A continuación, si la precisión de medición requerida lo permite, se debe tener en cuenta la posibilidad de utilizar un amortiguador. Además, los peligros que puedan surgir durante la medición de la fuerza deben determinarse y eliminarse de antemano. Por ejemplo, si durante la medición de la fuerza de tracción existe el riesgo de que el material de ensayo se tuerza, el dispositivo de medición de la fuerza debe fijarse con una abrazadera para evitar lesiones.

Para aplicaciones que requieren una fuerza mínima, un dispositivo de medición de fuerza simple y económico es una báscula de resorte. Una balanza de resorte mide el peso o la fuerza, típicamente en gramos (g), kilogramos (kg), libras (lbs) y/o Newtons (N), cuando un objeto se cuelga del gancho de la balanza. También llamado balanza de resorte, este dispositivo de medición de fuerza mecánica es ideal para experimentos de fuerza física y para enseñar acción-reacción en aulas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) y otros entornos educativos. Durante la medición, el resorte instalado en la báscula se extiende o se tira de él. Cuando se suelta, el muelle vuelve a su estado original.

Otro dispositivo de medición de fuerza con principio de medición mecánico es un dinamómetro hidráulico. Un dinamómetro hidráulico utiliza un líquido para medir las fuerzas de actuación. Están diseñados para rangos de medición de fuerza muchos mayores en comparación con las básculas de resorte. Sin embargo, su desventaja es la menor precisión de medición, la menor resolución de medición y la falta de trazabilidad de la medición. Por estas razones, predominan los dispositivos digitales de medición de fuerza.

Un dinamómetro digital consta de dos componentes importantes: el sensor y el medidor o unidad de evaluación. En los dinamómetros digitales con rangos de medición más bajos, el sensor se instala internamente. Para rangos de medición mayores, el sensor se conecta de forma externa al medidor. Muchos productos digitales de medidores de fuerza son multipropósito y medirán tanto las fuerzas de tracción como las de compresión, entre otros parámetros como la velocidad de rotación y la vibración triaxial. No existe un solo sensor que pueda ser adecuado para todas las tareas de medición. Por lo tanto, estos dispositivos digitales polivalentes de medición de fuerza vienen con adaptadores y/o programados para realizar conversiones matemáticas de medición.

Un parámetro importante para un dinamómetro digital es la frecuencia máxima de muestreo posible. La frecuencia de muestreo es la frecuencia con la que el transmisor comprueba el sensor de fuerza. A menudo se indica como un número de Hz. 1000 Hz significa que el transmisor consulta al sensor de fuerza 1000 veces por segundo, y que el transmisor es capaz de cambiar los datos de medición 1000 veces por segundo. Los dinamómetros de bajo coste sólo tienen una frecuencia de muestreo de 2 Hz, lo que es suficiente para una medición lenta de la fuerza, pero es inadecuado para una prueba de desgarre. Debido a la reacción lenta, se pierden muchos datos de medición de la influencia de la fuerza durante la prueba de desgarro y por eso no son significativos.

El usuario no es capaz de procesar una enorme cantidad de datos (1 kHz = 1000 Hz = 1000 valores por segundo) durante la medición. Por lo tanto, aquí también se debe considerar si el sistema de evaluación / transmisor es capaz de proporcionar al usuario en cualquier forma con 1000 valores. De este modo, los datos de medición pueden ser evaluados posteriormente de forma individual. Algunos transmisores de bajo coste de la medición de fuerza pueden consultar al sensor, por ejemplo, 1000 veces, pero no son capaces de proporcionar al usuario los datos de forma suficiente y completa, ya que la electrónica de procesamiento no puede procesar los datos de medición a esa velocidad. A continuación, se calculan los valores medios que se transfieren posteriormente.

Otra herramienta de medición de fuerza popular, aunque costosa, es un extensómetro de resistencia altamente flexible (DMS). Un DMIS es una película delgada a la que se adhiere un patrón de alambre o una rejilla de medición. Este cable es alimentado por una tensión externa y cambia la resistencia o conductividad debido a expansiones y compresiones. Este cambio es hasta ahora proporcional y reproducible que un indicador de evaluación externa puede llevar a cabo los cálculos de la fuerza. Estas películas DMS se fijan (pegan) a los puntos de medición donde se puede registrar la deformación con la ayuda de la rejilla de medición. Sin embargo, hay que tener en cuenta que existen otros factores de influencia como la temperatura, la humedad, los campos magnéticos, etc., que pueden afectar a la conductividad y, por lo tanto, distorsionar las lecturas. Al igual que en los sensores de fuerza terminados, las películas DMS se colocan fácilmente en lugares de la construcción donde la fuerza ejerce la mayor deformación. Sin embargo, hay que tener en cuenta, por supuesto, que las tiras DMS deben tener una conexión fija al suelo para que la deformación sea mayor. Por lo tanto, las tiras DMS no se pueden volver a utilizar después de haber sido pegadas una vez.

Precisión de la medición de fuerza
Cuanto mayor sea la carga máxima del sensor, menor será la precisión de medición del sensor. Por lo tanto, debería llegarse a un compromiso en este sentido. Cada dinamómetro tendrá sus propias especificaciones de precisión que dependen del rango que se esté midiendo. Por lo general, un instrumento de medición de mayor precisión tiene un precio más alto, por lo que es importante tener en cuenta tanto la practicidad como la precisión.

Memoria y procesamiento de datos
Ya sea para una medición a largo o a corto plazo, en ambos casos, el análisis de los datos es elemental. Los datos se pueden procesar gracias a las funciones especiales del sistema de evaluación/transmisor y proporcionados al usuario. Si el usuario desea determinar, por ejemplo, sólo la fuerza máxima, el transmisor puede presentar el valor más alto en forma de PICO o MÁX a partir de los datos recogidos (frecuencia de muestreo de nota) y filtrar las otras lecturas. Si el usuario todavía quiere determinar la otra lectura, como por ejemplo, el valor medio, es posible que sea necesaria otra función y filtros. En el mejor de los casos, se pueden almacenar todos los valores de medición recogidos después de la prueba de fuerza. Estos archivos en bruto permiten determinar más tarde los resultados deseados de los experimentos de medición ya realizados. Así que hay un sistema de evaluación / transmisor de la medición de fuerza que almacena los datos de medición en la memoria interna y puede proporcionar los datos al usuario. Otra forma de guardar los datos medidos es transferirlos a un dispositivo de almacenamiento, como un PC o un registrador de datos, utilizando una interfaz RS-232, USB, 4-20 mA o 0-10 V.

Servicio y soporte
Este es otro punto importante a tener en cuenta. Averigüe cuánto tiempo lleva el proveedor en el negocio. Cuanto mayor sea el tiempo de permanencia de la empresa, más probable es que usted pueda pedir piezas de repuesto unos años después de comprar su medidor de fuerza. PCE Instruments ha estado en el negocio desde 1999. (Para más detalles, por favor visite la sección Acerca de Nosotros / Historia Corporativa de nuestro sitio web.) Averigüe también qué tipo de soporte técnico estará disponible para usted. Llame a PCE Instruments, hable con el equipo de soporte técnico antes de comprar y compruebe por sí mismo el nivel de servicio que prestamos.

Presupuesto
Al tener en cuenta un presupuesto, intervienen más factores aparte del coste del dinamómetro. Los coste de calibración son gastos comunes que pueden ocurrir cuando se utiliza este tipo de dispositivos. Por ejemplo, si necesita cumplir con los requisitos de una norma de calidad ISO, debe cumplir con un intervalo de calibración regular. Los costes de calibración ISO pueden darse en el momento de la compra y volver a ocurrir anualmente o incluso semestralmente, dependiendo de sus necesidades de precisión y del uso del dinamómetro. También es posible que la recalibración sea necesaria más adelante, debido a la deriva que los sensores pueden experimentar con el tiempo. Los consumibles, como las baterías (recargables) también deben tenerse en cuenta en los cálculos.

Temas relaciones
Para obtener información sobre equipos de pesaje robustos, visite las secciones de básculas de grúa y básculas para cargas pesadas de la página web de PCE Instruments.