Dinamometro

Por regla general, una fuerza sólo es visible cuando provoca cambios. No vemos la fuerza, pero sí su efecto. Sin embargo, este efecto no sólo depende de la altura y la dirección de la fuerza, sino también de las influencias que la contrarrestan. Para poder determinar y comparar las fuerzas de forma objetiva, se han desarrollado diversos métodos y dispositivos de medición de fuerza. Un dinamómetro analógico suele mover un puntero a lo largo de una escala para indicar la fuerza medida. Por otro lado, un dinamometro con pantalla digital muestra los valores de medición en forma de gráfico o valor numérico en una pantalla electrónica. Muchos de estos dispositivos pueden almacenar los datos de medición en formato electrónico o transmitirlos directamente a un ordenador u otros dispositivos mediante una interfaz.

La unidad de fuerza utilizada internacionalmente es el Newton. Esta unidad se utiliza también para medir la fuerza de la gravedad. Ahora bien, en la vida diaria, la medicina o la simple medición de una carga, se suele utilizar el término “peso” con la unidad kilogramo. La medición de otras fuerzas también se especifica en kilogramos. Por esta razón, son muchos los modelos de dinamómetro que indican los valores medición en gramos o kilogramos. En el idioma angloamericano, la referencia de la fuerza se indica con una f de force (fuerza), por lo que la abreviación no es kg sino kgf. Una fuerza de un kilogramo (kg o kgf) corresponde a unos 10 (9,81) Newton, y un Newton corresponde a unos 100 (102) gramos. El rango de medición, la resolución y la precisión dependen del principio de medición y del transductor de fuerza utilizado. Por ejemplo, un dinamómetro digital de una determinada serie de modelos mide de 0,000 a 5,000 Newton con una resolución de 0,001 Newton, mientras que otro dinamómetro de la misma serie de modelos puede medir hasta 100 000 Newton con una resolución de 10 Newton.

Un dinamómetro puede ser destruido por fuerzas demasiado elevadas, aunque también por una carga incorrecta con un punto de aplicación de fuerza erróneo, una dirección de fuerza equivocada o por cargas dinámicas adicionales que no se han tenido en cuenta. Por lo tanto, la magnitud y dirección de la fuerza y si estas pueden ser absorbidas y evaluadas con seguridad por el dispositivo desempeñan un papel importante en la selección del dinamometro. Además, hay que tener en cuenta que muchos de los dispositivos sólo funcionan de forma fiable si se mantienen determinadas condiciones de funcionamiento. Para algunas aplicaciones existe una gran selección de diferentes tipos de dinamómetro, mientras que, para otras, sólo existen unos pocos modelos. Incluso puede ser necesario desarrollar adaptaciones especiales o soluciones especiales para cada caso.

Un dinamómetro se utiliza para una amplia gama de tareas de medición. A continuación, explicamos qué dinamómetro es el dispositivo más adecuado y qué debe tener en cuenta a la hora de seleccionarlo.

Entre la gran cantidad de dinamómetros disponibles, puede limitar la selección utilizando los siguientes criterios:
1. ¿Qué tipo de fuerzas debe medir con el dinamómetro?
2. ¿Cuáles son los campos de aplicación del dinamometro?
2. ¿Hay condiciones ambientales especiales a considerar?
3. ¿Cómo deseo visualizar y procesar los resultados de las mediciones?
4. ¿Cuál es la fuerza máxima que actúa sobre el dinamómetro?
5. ¿Qué precisión necesita?
En caso que ningún dinamómetro de nuestra gama satisfaga sus necesidades, también se pueden considerar elaborar una solución individual. Esto concierne tanto al diseño del dispositivo como a las funciones especiales del software.

¿Qué tipo de fuerzas debe medir con el dinamómetro?
Según la tarea de medición deberá utilizar un dinamómetro con los sensores apropiados. Por lo tanto, la primera cuestión a tener en cuenta es el tipo de fuerza a medir. Las aplicaciones más comunes son:

- Dinamómetro para mediciones de tracción
- Dinamómetro para mediciones de compresión
- Dinamómetro para mediciones de tracción y compresión
- Dinamómetro para mediciones de torsión

Campos de aplicación del dinamómetro
Un dinamómetro puede utilizarse en laboratorios, durante la producción o incluso en productos o componentes instalados. Para realizar mediciones en un laboratorio puede integrar el dinamómetro en una máquina de ensayo de fuerza, lo que facilita la realización de las mediciones. Cuando seleccione el dinamómetro y en particular la unidad de aplicación de la fuerza, tenga en cuenta el espacio disponible.
Un dinamómetro suele estar compuesto por un sensor de fuerza y una unidad de visualización. A diferencia de un dinamómetro mecánico, los dos componentes del dinamómetro digital con sensor externo pueden separarse fácilmente. Existen modelos que permiten cambiar de forma sencilla el sensor, es decir, la célula de carga, con lo que podrá utilizar un mismo dinamómetro para diferentes tareas de medición. El diseño de los sensores es muy versátil. Algunos sensores miden la fuerza en varias direcciones como, por ejemplo, la tracción y la compresión a lo largo de un eje o la medición simultánea de varios ejes de fuerza.
Como el peso es una fuerza, las balanzas también son un dinamometro. Algunas balanzas permiten seleccionar la unidad Newton, mientras que para todas las demás es posible convertir la unidad kilogramos a Newton.

Muchos dinamómetros pueden ser equipados con adaptadores especiales. Estos adaptadores permiten, por ejemplo, el enganche o la sujeción segura de diferentes muestras para ensayos de tracción o la medición de compresión en una superficie definida.
Es fundamental que tenga siempre en cuenta la seguridad a la hora de utilizar un dinamómetro. En caso necesario, coloque una protección o cambie la disposición de la medición para que no se produzca ningún peligro.

Influencia de las condiciones ambientales en el dinamómetro
Un dinamómetro puede, según el principio de medición, medir correctamente sólo bajo determinadas condiciones ambientales relacionadas con la temperatura y humedad ambiental y zonas de riesgo por atmósferas explosivas. Hay diferencias importantes entre un dinamómetro electrónico y un dinamómetro mecánico.

Visualización y procesamiento de los resultados de medición en un dinamómetro
Un dinamómetro muestra el valor actual, ya sea de forma analógico mediante un puntero en una escala o de forma digital con un valor numérico en una pantalla electrónica. Incluso un simple dinamometro con muelle puede indicar el valor máximo de una serie de ensayo.
Ahora bien, un dinamómetro digital ofrece muchas otras posibilidades. Entre ellas figuran el registro de varios valores de medición, la evaluación de los resultados de las mediciones mediante funciones estadísticas, y la transferencia de datos al software de un PC para visualizar y almacenar los valores en forma tabular y gráfica. Algunos dinamómetros digitales integran una función de alarma óptica o acústica que se activan al sobrepasar los valores límite altos y bajo. Para el control de procesos es posible equipar un dinamómetro especial con contactos de conmutación.
Si desea visualizar los valores de medición de forma gráfica deberá tener en cuenta cuota de muestreo máxima posible del dinamómetro, es decir, el intervalo de tiempo en el que se adquieren los valores de medición. Cuanto más alta sea la frecuencia de adquisición con más precisión podrá visualizar la curva con los valores de medición.

La imagen muestra dos dinamómetros con diferentes cuotas de muestreo. El dinamómetro con los valores marcados en verde tiene una cuota de muestreo 10 veces mayor que el dinamómetro con marcas rojas.

Cuando compare un dinamómetro con otro tenga también en cuenta si debe registrar o procesar individualmente los datos de medición o si el dispositivo calcula un valor promedio a partir de un determinado número de valores de medición.

¿Cuál es la fuerza máxima que actúa sobre el dinamómetro?
Sólo se debe ejercer una fuerza sobre la célula de carga del dinamómetro hasta un determinado valor. En caso que la fuerza ejercida sea superior no será posible que el dinamometro proporcione resultados fiables. Y si además no está protegido contra sobrecargas la célula de carga quedará dañada o incluso destruida. Además, la fuerza máxima está directamente relacionada con la precisión que el dinamómetro puede alcanzar. Los dinamometros con el mismo tipo de diseño, pero con un rango de medición bajo, tienen mayor resolución.

¿Qué precisión debe tener el dinamómetro?
La precisión requerida varía según el tipo de uso previsto. Tenga en cuenta que la precisión de una medición y la resolución no son valores idénticos. En el caso de un dinamómetro con una resolución muy alta, la precisión puede ser varias veces superior a la resolución.

Dinamómetro mecánica con fuerza de resorte
El dinamómetro de resorte es un dispositivo simple y económico con un rango de medición hasta 500 N (50 kg). Este tipo de dinamómetro también se le denomina balanza de muelle, y todavía se utiliza en la industria, la investigación, la educación y los centros de salud. Durante la medición, el resorte incorporado en el dinamómetro se comprime o se tira. El muelle definido sólo puede recorrer una distancia definida bajo el efecto de las fuerzas correspondientes. El dinamómetro muestra al usuario la distancia recorrida como valor en Newton.

Dinamómetro mecánico con fluido hidráulico
Otro tipo de dinamómetro mecánica puede medir y mostrar la fuerza por medio de un fluido hidráulico. Los sensores de fuerza hidráulica miden la fuerza desde unos pocos Newton hasta muchos kilonewton, dependiendo del diseño. Un dinamómetro hidráulico utiliza un pistón sobre el que actúa la fuerza. Para indicar la fuerza ejercida se utiliza un manómetro, un transmisor de presión o un medidor de presión con dispositivo de contacto. El dinamómetro hidráulico es robusto y no necesita una fuente de alimentación.

Dinamómetro con galga extensométrica (DMS)
Un dinamómetro con galga extensiométrica utiliza el cambio de resistencia eléctrica con la deformación de los alambres para medir la fuerza. La compresión reduce la resistencia eléctrica mientras que la elongación la aumenta. Un alambre de resistencia serpenteante está soldado sobre una tira de papel de aluminio y se une al cuerpo de deformación en el que se introduce la fuerza. Las conexiones cruzadas de las resistencias mejoran la señal de salida y la precisión de la medición. El dinamómetro con galga extensiométrica puede tener diferentes diseños geométricos.

Dinamómetro de correas de transmisión
Las correas de transmisión de una máquina o las cuerdas tensadas de los instrumentos musicales vibran de forma diferente dependiendo de la tensión aplicada. El período de esta vibración puede determinarse mediante la medición de la frecuencia óptica. Un dinamómetro para detectar la tensión de las correas también se le denomina Trummeter.

Dinamómetro con compensación electromagnética
En un dinamómetro con compensación electromagnética una bobina móvil está situada en un campo magnético. La corriente que fluye a través de la bobina es proporcional a la fuerza que actúa sobre la misma. Este principio se utiliza, por ejemplo, en las balanzas de precisión.

Dispositivos de medición de fuerza con elementos piezoeléctricos
Cuando se aplica la fuerza, se genera una carga en los elementos piezocerámicos que es proporcional a la fuerza. Dado que esta carga fluye, este principio es particularmente adecuado para las fuerzas dinámicas. Con un dinamómetro es posible medir las fuerzas altamente dinámicas de hasta 100 Hz. Una disposición escalonada de varios discos permite incluso realizar mediciones de fuerza multieje.

Dinamómetro para para comprobar las fuerzas de puertas y portones
A pesar de ejemplos negativos ampliamente conocidos y de la actualización de las normas de prevención de riesgos, siguen produciéndose accidentes con daños en personas causados por puertas y portones mal asegurados. Se trata principalmente de puertas y portones accionados por motor, incluidas las puertas giratorias, las puertas y portones batientes y correderas, así como todo tipo de portones de cierre vertical, como los puertas basculantes, seccionales y enrollables.

Las fuerzas de cierre deben limitarse para cualquier puerta y portón accionado por motor que no esté totalmente protegido por un interruptor de hombre muerto, bordes de seguridad fijados al borde de cierre o dispositivos de protección sin contacto, como las barreras luminosas. Esto lo comprueban personas cualificadas con un dinamómetro adecuado. Las normas DIN EN 16005 y DIN EN 12453 definen las condiciones de medición y los límites del nivel de las fuerzas estáticas y dinámicas y su duración de acción. Por lo tanto, un dinamómetro utilizado para comprobar las fuerzas de cierre no sólo debe ser capaz de registrar la altura máxima, sino también el curso temporal de la fuerza actuante.

Los requisitos del dinamómetro especificados en la norma DIN EN 18650 Parte 1 párrafo 6.2.2 incluyen:

- La fuerza debe aplicarse a través de una superficie de medición redonda con una rigidez de 500 N/mm².
- La frecuencia de medición debe ser de al menos 200 Hz durante 5 segundos.
- Debe ser posible medir fuerzas de 25 … 2000 N.
- La precisión de la medición debe ser de al menos ±5 % en relación con el rango de medición.

Además de la seguridad, la manejabilidad de las puertas en el uso diario juega un papel importante. Las puertas modernas que cumplen requisitos especiales de protección acústica, térmica y contra incendios deben ser fáciles de abrir y cerrar a pesar de estas funciones. Especialmente en el caso de los edificios públicos y los destinados a un grupo de usuarios con limitaciones físicas, hay que procurar que las fuerzas de accionamiento de las puertas cumplan también las normas de los edificios sin barreras.

Dinamómetro para comprobar cables y cuerdas
Los cables son varillas metálicas largas y delgadas con una sección transversal constante, generalmente redonda, mientras que las cuerdas están formadas por varios cordones o alambres de fibra natural o sintética entrelazados. Los cables y las cuerdas desempeñan importantes funciones de carga o transmisión en muchos ámbitos. Existen áreas de aplicación con cables o cuerdas rígidas, así como con cables o cuerdas que se mueven según lo planificado. Ya sea en las líneas de alta tensión o en las líneas ferroviarias, en los edificios, puentes, teleféricos, ascensores, grúas u otras máquinas, las pruebas antes y después de la instalación tienen por objeto garantizar que los cables y las cuerdas puedan cumplir sus funciones con seguridad. Los cables nuevos se prueban antes de su instalación con una máquina de ensayos de tracción o con un dinamometro adecuado en dispositivos especiales. En la norma ISO 2307:2019 y las normas que se basan en ella EN ISO 2307:2019 y DIN EN ISO 2307:2019-12 “Cuerdas de fibra - Determinación de ciertas propiedades físicas y mecánicas, se especifican, entre otras cosas, los métodos para medir la fuerza de rotura y el alargamiento de la cuerda bajo tensión.

Para la medición de la fuerza de tracción en cables o cuerdas tensadas, se puede utilizar un dinamómetro móvil especialmente diseñado para la medición de la fuerza de las cuerdas, que se configura de forma que la cuerda se guíe por tres rodillos del dinamómetro. Tales medidores de tensión de cable especiales están disponibles para diferentes rangos de fuerza, diámetros de cable y con diferentes longitudes de distancia de medición. Sin embargo, siempre se requiere un acceso libre y un espacio suficiente para montar el dispositivo de medición. Si el espacio es limitado, se puede utilizar un dinamómetro con un transductor de fuerza en forma de anillo o una pinza de cuerda. También son adecuados para el control continuo de las fuerzas en cuerdas ya instaladas.

Las siglas ASTM corresponden a American Society for Testing and Materials. La Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) tiene su sede en Estados Unidos y trabaja con expertos de 150 países para desarrollar y actualizar normas que aumenten la seguridad y la calidad de los productos. Al normalizar las propiedades de los productos y los procedimientos de ensayo, las normas también contribuyen a facilitar el comercio internacional.

Para muchos productos y materiales existen tanto normas ASTM como normas EN. En algunos casos, las especificaciones de los respectivos ensayos de productos difieren. Para evitar interpretaciones erróneas, los resultados de los ensayos deben estar claramente marcados. Si se utiliza un dinamómetro para realizar mediciones con arreglo a distintas normas, debe ser posible asignar claramente los resultados de medición almacenados a la norma aplicada. Si el dinamómetro no permite esta distinción, el usuario es responsable de asignar correctamente los valores de medición.

Las aproximadamente 13 000 directrices ASTM actuales se dividen en diferentes áreas, que se identifican con letras mayúsculas:

- ASTM A Métodos para metales férricos
- ASTM B Métodos para metales no férricos
- ASTM C Métodos para cemento, cerámica, hormigón y materiales para muros
- ASTM D Métodos para diferentes materiales
- ASTM E Métodos para diversos temas
- ASTM F Métodos para materiales de aplicación especial
- ASTM G Métodos para ensayos de corrosión

Las directrices para las mediciones de fuerza y torsión y los requisitos para el dispositivo de medición de fuerza utilizado a tal fin se agrupan en las áreas respectivas en la medida en que sean aplicables. En las secciones siguientes se enumeran algunas de las normas ASTM para pruebas de carga a modo de ejemplo.

¡IMPORTANTE!
Algunos métodos de ensayo ASTM expresan el valor de medición tanto en unidades de pulgada-libra como en unidades SI. Estas no deben convertirse a la otra sin más, ya que las especificaciones de ensayo subyacentes pueden diferir, por ejemplo, en el grosor del material de la muestra. Las unidades pulgada-libra se utilizan ampliamente en regiones angloamericanas y, por tanto, también en Estados Unidos. Las unidades SI son las unidades métricas definidas en el Sistema Internacional de Unidades.

ASTM E8 / E8M Método estándar para ensayo de tracción en materiales metálicos
Esta norma describe los métodos de ensayo para comprobar la resistencia a la tracción de los metales. Las probetas normalizadas se sujetan con mordazas y se someten a una carga de tracción uniaxial a la temperatura ambiente. Si, además de la resistencia a la tracción, se desea determinar el límite elástico y otros valores específicos del material, el montaje del ensayo debe permitir controlar la velocidad de ensayo y el dinamómetro utilizado debe ser capaz de registrar con precisión no sólo la fuerza de tracción aplicada, sino también la deformación con un número suficiente de valores de medición.

ASTM A370 Ensayo de las propiedades mecánicas de productos de acero
Esta norma incluye no sólo los ensayos de tracción, sino también de flexión, rigidez y dureza de diversos productos de acero.

ASTM D412 Ensayos de caucho vulcanizado y elastómeros termoplásticos
Esta norma define las condiciones para las mediciones de la capacidad de carga de tracción y el comportamiento de alargamiento. Esto incluye ensayos para la determinación de la carga de tracción y el alargamiento a la rotura, la medición de la carga de tracción a un alargamiento especificado y la determinación del cambio permanente de longitud de los materiales elásticos tras la carga. El dinamometro y el dispositivo para aplicar la fuerza de tracción se seleccionarán de forma que el recorrido de la deformación sea lo suficientemente grande y se garantice una velocidad de deformación uniforme.

ASTM D638 Ensayo de tracción de plásticos
Esta norma cubre los métodos de ensayo para determinar la resistencia a la tracción de plásticos reforzados y no reforzados de hasta 14 mm de espesor con el mismo pretratamiento, temperatura, humedad y velocidad de la máquina de ensayo. Las probetas de menos de 1 mm de espesor deben ensayarse de acuerdo con la norma ASTM D882 siempre que sea posible. Los resultados del ensayo incluyen la fuerza de tracción que puede aplicarse hasta que el material falla, el módulo de tracción, el cambio de longitud cuando la probeta falla y la relación entre el alargamiento y el grosor del material ensayado.

ASTM D1000 Método de ensayo para cintas revestida sensibles a la presión utilizadas en aplicaciones electrónicas
Esta norma se ocupa de probar la fuerza de adherencia y soporte al acero a baja temperatura y a temperatura ambiente, la fuerza de unión después de la inmersión en disolvente, la resistencia a la tracción y alargamiento a baja temperatura y a temperatura ambiente, la torsión, la tensión de ruptura dieléctrica, la resistencia a la perforación y la fuerza de relajación a temperatura ambiente y a baja temperatura. Para determinar qué fuerza es necesaria para aflojar o dañar la cinta, se requiere un dinamómetro con el equipo adecuado.

ASTM D1002 Ensayo de la resistencia al cizallamiento de adhesivos metálicos
Esta norma describe un método para determinar la resistencia al cizallamiento de los adhesivos para unir metales. Dado que estos adhesivos también se utilizan en las industrias automovilística, aeroespacial y electrónica, la capacidad de carga de estas uniones pegadas es de gran importancia para la seguridad funcional de los componentes afectados.

ASTM D1621 Ensayo de las propiedades de compresión de espuma plástica
Esta norma describe, no sólo la resistencia a la compresión, sino también el cálculo de la deformación por compresión y el módulo de elasticidad a partir de los resultados de los ensayos. Para ello, la máquina de ensayo y el dinamómetro deben permitir de realizar una prueba de compresión a una velocidad constante con suficiente capacidad de fuerza para comprimir la muestra al 13 % de su altura original. La norma exige una precisión de la medición del uno por ciento para los instrumentos de medición utilizados.

ASTM F1566 Pruebas de muelles interiores, somieres, colchones o juegos de colchones
Esta norma describe los métodos de ensayo para comparar la durabilidad y la resistencia a la fatiga de los colchones independientemente de su material. Para ello, se aplican cargas que simulan los movimientos del cuerpo. Para que los resultados de las pruebas sean comparables, se definen con precisión el tipo y el nivel de las cargas.

ASTM D5034 Método de ensayo para la resistencia a la tracción y rotura de telas textiles
Esta norma incluye varios métodos de ensayo de agarre que pueden utilizarse para determinar la resistencia a la rotura y la elongación de muchos materiales textiles. También incluyen ensayos en húmedo. Son adecuados para telas tejidas, no tejidas y fieltros, pero no deben utilizarse para tejidos de fibra de vidrio, tejidos de punto y otros materiales textiles con una capacidad de elongación superior al 11%.

Otras normas ASTM para ensayos en materiales textiles en los que debe utilizarse un dinamómetro adecuado son ASTM D5035, ASTM D1294, ASTM D2256, ASTM D2261, ASTM D2653, ASTM D2731, ASTM D3787, ASTM D3822, ASTM D4884, ASTM D4964, ASTM D6241, ASTM D6775, ASTM D7269 y ASTM D8054.

A menudo se requiere un determinado par de torsión para asegurar uniones atornilladas o para tacos de expansión. A menudo, el par de torsión debe limitarse tanto hacia arriba como hacia abajo. Sólo así se garantiza que la unión quede bien sujeta por la fuerza de apriete y no se rompa.

Para el par de torsión de una unión roscada, se aplican las normas en función del tipo de unión:
ASTM A193, ASTM A307, ASTM A320, ASTM A325, ASTM A354, ASTM A449, ASTM A490.

Si asegura la unión roscada con una cola podrá comprobar la resistencia del encolado según la norma
ASTM D5649 - Resistencia a la torsión de los adhesivos utilizados en fijaciones roscadas.

Se aplican requisitos adicionales a los tornillos para uso corporal, por ejemplo para fijar fracturas óseas. La norma ASTM F543 - Tornillos para hueso cortical - define requisitos importantes. Además, existen otras directrices ASTM reconocidas internacionalmente para implantes que deben absorber o transmitir fuerzas. Entre ellas figuran las siguientes:

- La norma ASTM F382 para placas óseas,
- La norma ASTM F897 sobre la corrosión por frotamiento de placas y tornillos de osteosíntesis,
- La norma ASTM F2502 para placas y tornillos absorbibles y
- La norma ASTM F384 para sistemas de estabilización de fracturas en ángulo.

Los tapones con rosca de los envases pueden asegurarse de tal manera que no puedan ser abiertos por niños pequeños gracias a la fuerza necesaria requerida para abrirlos. Algunos productos, como las pastillas u otros medicamentos, no deben ser poder abiertos por niños pequeños pero sí por personas con alguna discapacidad física; es por ello que se usan cierres especiales. Los procedimientos y condiciones para la comprobación del par de torsión y los dispositivos adicionales de bloqueo de tornillos se describen en: ASTM D2063, ASTM D3198, ASTM 3472, ASTM D3810, ASTM 3968 y ASTM D7860.

El par de torsión no sólo se comprueba en uniones atornilladas con un dinamómetro. También es posible medir el par de torsión en piezas de máquinas con rodamiento giratorio en determinadas condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, se puede determinar cómo afecta al par de torsión el comportamiento de los lubricantes a bajas temperaturas. Las normas sobre los rodamientos y cojinetes están formuladas en ASTM D1478 y en ASTM D4693.

La medición de fuerza se realiza en diferentes ámbitos. Para algunas aplicaciones, basta con un dinamómetro con equipamiento estándar, como puede ser una balanza que mide la fuerza tensión y compresión. Sin embargo, otras mediciones de fuerza requieren accesorios especiales para sujetar la muestra o aplicar la fuerza. Para las aplicaciones más frecuentes existen accesorios que incluyen opciones de montaje adecuadas para el dinamometro o la máquina de ensayo. Diferentes fabricantes disponen de una amplia gama de dispositivos de sujeción para fijar las muestras y también de una gran variedad de adaptadores para aplicar fuerzas.

Sin embargo, hay tareas más específicas que no pueden realizarse sin más con la tecnología de medición ofrecida en el programa estándar. En estos casos, existe la posibilidad de adaptar o ampliar un dinamómetro existente para una tarea específica o combinar un sensor con un dispositivos de evaluación adecuado con componentes adicionales para crear un dispositivo de medición adecuado. La gama de productos de PCE Instruments incluye varias soluciones de medición de fuerza que se han desarrollado en colaboración con los clientes para sus tareas específicas y que ahora también están disponibles para otros clientes.

Algunos ejemplos son:

- Un dinamómetro manejable con dispositivo de tracción para medir la fuerza de adherencia de cantos y sustratos
- Un banco de pruebas móvil para medir y evaluar la fuerza de sujeción de pinzas de gran superficie.

Otras soluciones específicas desarrolladas para cubrir las necesidades de clientes individuales son:

- Adaptaciones de balanzas para controlar de forma continua la carga de nieve en los tejados planos o para informar por SMS a las personas responsables cuando se alcance un valor límite establecido,
- Dispositivo de medición de la fuerza para medir y visualizar la fuerza de tracción al tensar un arco largo,
- Adaptadores especiales para la fijación de muestras durante las pruebas de tensión en textiles.

Con frecuencia se encolan cantos a los tableros de aglomerado. Su finalidad no es sólo proteger el tablero de daños en los bordes y de la penetración de humedad. La protección de los cantos también sirve para mejorar el aspecto y evitar que alguien se haga daño en el canto cortado y dañe la ropa u otros materiales.

Durante el encolado pueden surgir diversos problemas que provoquen una falta de adherencia entre el panel y el material del canto. En colaboración con la empresa Rehau, PCE Instruments ha desarrollado un dispositivo de medición con el que se puede comprobar la fuerza de adherencia del encolado de cantos de forma fácil, rápida y con un proceso reproducible. Esto permite ensayar muestras aleatorias de lotes de productos directamente en la producción.

El dinamómetro, con unas dimensiones de sólo 490 x 210 x 150 mm, permite la ejecución automática de un ensayo de adherencia a 90 grados tras sujetar el extremo del canto. Para ello, el dinamómetro se ha montado en la carcasa de forma que pueda desplazarse. La velocidad de avance se ha fijado en 50 mm por segundo y el recorrido en 100 mm. Para la aplicación prevista se eligió un dinamómetro con un rango máximo de 500 N.

Durante el ensayo de adherencia, la pieza de aglomerado sometida a prueba se arrastra sobre los rodillos dispuestos en la superficie de la carcasa en un ángulo de 90 grados con respecto a la dirección de tracción sin apenas fricción. Las mordazas de sujeción y los rodillos guía de marcha suave para el material de canto garantizan que el procedimiento del ensayo se desarrolle con seguridad. Los usuarios con experiencia necesitan menos de un minuto para realizar una medición completa, incluida la preparación.

El dinamómetro almacena valores individuales durante la secuencia de ensayo a partir de los cuales se muestran directamente en la pantalla el mínimo, el máximo, la diferencia entre el mínimo y el máximo y el promedio de la fuerza de tracción. Puede ajustar la cuota de medición de dos formas: 10 o 40 mediciones individuales por segundo. Es posible realizar un análisis detallado del proceso de medición con la ayuda de un software para PC específico del propio dispositivo, que además permite visualizar los datos como un diagrama fuerza-tiempo.

Para el transporte seguro de aparatos electrónicos de gran tamaño, como frigoríficos, cocinas o lavadoras, se suelen utilizar implementos para carretillas elevadoras con pinzas de gran superficie. Los brazos de la pinza tienen varios puntos de ajuste mediante los cuales se puede adaptar la fuerza de sujeción a la carga. Dado que las fuerzas que actúan sobre la pinza no se pueden visualizar, es necesario desarrollar un dispositivo con el que se pueda medir la fuerza de sujeción generada.

La máquina de ensayo PCE-4PCFM, especialmente desarrollado por PCE Instruments para esta tarea, mide simultáneamente la fuerza de compresión aplicada en cuatro puntos diferentes. El dispositivo está diseñado para una fuerza máxima de tres mil kilogramos por punto de medición y muestra los valores de medición con una resolución de 1 kg.

Con este dinamómetro de fuerzas puede comprobar diversas pinzas de gran superficie de forma rápida y fiable. Puede cambiar de forma sencilla la posición de los puntos de medición en el carro simplemente moviéndolos. La máquina de ensayo está equipada con una batería recargable y ruedas para cambiar sin complicaciones el lugar del ensayo dentro de talleres o almacenes.

Esta máquina de ensayo permite vincular cada ensayo a un número de identificación de la pieza comprobada. Los datos pueden imprimirse o guardarse en una memoria USB y utilizarse para compararlos con un próximo ensayo. Para simplificar el ajuste de las pinzas, es posible ajustar un valor nominal para la fuerza total y los puntos de medición individuales. Las desviaciones en los resultados de medición se indican en la pantalla en color.

El ajuste de la fuerza de sujeción correcta en los brazos de agarre es importante para que los objetos sujetados no resbalen ni se dañen por presionar demasiado fuerte. La máquina de ensayo de cuatro puntos desarrollado y fabricado por PCE Instruments está siendo utilizado con éxito por el cliente. La máquina de ensayo permite una medición rápida y precisa de cuatro puntos de sujeción simultáneamente. De este modo, las pinzas de gran superficie pueden comprobarse y ajustarse a los valores deseados con mucha más facilidad.

El laboratorio de medición de fuerza de PCE ofrece calibraciones según la norma ISO 9001 (calibraciones en fábrica) o según la ISO 17025 (calibraciones acreditadas). La calibración según ISO 17025 tiene un mayor alcance de medición que la calibración según ISO 9001. La pauta en Alemania para la calibración según ISO 9001 es la "DAkkS-DKD-R-3-3, Secuencia A". Esta suele ser también la base para la calibración según ISO 17025, pero en este caso son posibles otros procedimientos.

Comparación de unos certificados de calibración de muestra
ISO 9001 con 5 valores de medición individuales de fuerza de tracción y compresión ascendente o descendente, así como diferencia entre el valor nominal y el valor real. ENAC con 6 series de ensayo cada una para fuerzas de tracción y compresión, varias posiciones de instalación y especificación de incertidumbre de medición ampliada.

El laboratorio de metrología de PCE ofrece a los clientes que necesiten un dinamómetro con certificado ENAC, una calibración realizada por un laboratorio asociados. Los detalles del procedimiento y condiciones de ensayo se acuerdan a la hora de confeccionar la oferta.

Cuando a una fuerza no se le ejerce suficiente resistencia esta provoca deformaciones, movimientos o aceleraciones. Con un dinamómetro adecuado podrá determinar la fuerza en función de su efecto. En la mayoría de los casos, la fuerza se mide a través de la deformación elástica de un cuerpo de resorte especial. Cuanto mayor sea la carga nominal, es decir, la carga máxima del dinamómetro, mayor deberá ser la rigidez del cuerpo de resorte. Por lo tanto, la cantidad de fuerza que se va a medir debe estimarse antes de la medición para que el sensor del dinamómetro no se destruya por una sobrecarga. Para realizar una medición correcta, es importante tener en cuenta el tipo de fuerza que actúa, su dirección, las condiciones ambientales y seleccionar el dinamómetro adecuado para ello.

Si dos grupos miden su fuerza tirando de una cuerda, el ganador es el grupo que consigue tirar del otro hasta la marca correspondiente. Ahora bien, el resultado de esta “medición de la fuerza de tracción” no es un valor numérico reproducible que pueda compararse con los resultados de otras mediciones. No ocurre lo mismo con el martillo de fuerza, muy popular en los parques de atracciones y las ferias. Puede leer la fuerza en una escala ya que el golpe dispara un objeto verticalmente hacia arriba. Cuanto mayor es la fuerza aplicada con el martillo, más se eleva el disco metálico situado. Cuando alcanza el límite golpea una campana en la parte superior.

Conjunto del dinamómetro
Un dinamómetro siempre incluye la célula de carga (sensor), que se deforma al aplicar la fuerza, y una salida del valor en forma de pantalla legible o una interfaz normalizada para transmitir la señal de medición. Normalmente, se necesita otro conjunto entre el sensor y la unidad de salida para convertir y amplificar la señal de medición real. Los componentes adicionales aumentan las funciones o la seguridad de uso del dinamómetro como, por ejemplo, la protección contra sobrecargas, una memoria para guardar los valores de medición o los transmisores de alarma. Cuando deba medir fuerzas elevadas, es posible colocar varias células de carga en paralelo y medir la fuerza conjunta.

Mantenga la dirección de carga – Evite la medición en ángulo
Algunas células de carga permiten cargar la fuerza únicamente a lo largo del eje. Si no carga el dinamometro centrado en la dirección del eje de medición, sino en un ángulo respecto a éste, no podrá determinar correctamente la fuerza total. Sólo medirá la parte de la fuerza que transcurre a lo largo del eje de medición. La carga adicional en una dirección que se desvíe de esta puede dañar el dinamómetro, siempre y cuando no esté estabilizado estructuralmente contra fuerzas transversales.

Cuando se utilizan máquinas de ensayo para medir una fuerza, la dirección de carga es fija. No obstante, tenga en cuenta que el dinamómetro, la probeta de ensayo y los accesorios para el montaje se dispongan y fijen de acuerdo con los requisitos del ensayo.

A continuación puede ver un ejemplo de aplicación incorrecta de la fuerza en una célula de carga: a la izquierda una carga aplicada verticalmente en el eje y a la derecha aplicada en el centro pero no axialmente.

En algunas mediciones de fuerza no es posible garantizar que toda la fuerza se aplique en la dirección de medición prevista. Cuando sea el caso, utilice un dinamómetro cuya célula de carga tolere cargas incorrectas. Se consigue una tolerancia a las cargas incorrectas mediante el principio de medición o, en el caso de las galgas extensométricas, mediante diseños especiales del cuerpo del muelle. La información sobre el momento límite de flexión, el momento límite de torsión y la fuerza límite de cizallamiento del sensor de fuerza indica lo elevadas que pueden ser las cargas adicionales. Cuando se superan tales valores específicos la célula de carga puede sufrir irreversibles.

Uso de un dinamómetro en condiciones ambientales adecuadas
Un dinamómetro sólo puede funcionar como es debido si se utiliza en condiciones ambientales adecuadas. En general, se sabe que la humedad elevada tiene un efecto negativo sobre los componentes eléctricos y otros componentes sensibles a la humedad. Una humedad elevada puede provocar condensación y, con ello, tanto corrosión como corrientes de fuga. Por esta razón, las condiciones de funcionamiento indicadas en la ficha técnica incluyen la temperatura operativa, sino también la humedad relativa.

Hablando de cómo influye la temperatura, es importante saber que no basta con que un dinamómetro se mantenga dentro del rango de temperatura especificado. Para obtener resultados de medición precisos, también es necesario evitar que se produzcan grandes diferencias de temperatura como, por ejemplo, cuando la célula de carga se calienta o enfría por un lado durante la medición.

Cuando realice mediciones en zonas en las que exponga el dinamómetro a salpicaduras de agua u otros líquidos o zonas de mucho polvo, recomendamos que utilice un dinamómetro cuya carcasa tenga un alto grado de protección IP. Tenga particularmente cuidado con el aire marino, así como gases y vapores corrosivos. En este caso, hay que procurar que la instalación esté lo más protegida posible y comprobar periódicamente el dinamómetro utilizado.

Los campos electromagnéticos y las vibraciones del entorno son algunos de los factores de interferencia más frecuentes. Según el tipo de célula de carga y su montaje, tales interferencias pueden falsear en mayor o menor medida el resultado de la medición. Si no pueden evitarse, tenga en cuenta tales interferencias deben a la hora de planificar la medición, de modo que sólo tengan una influencia mínima en el dinamómetro durante la medición.