METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN MEDIDORES DE TORSIÓN

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- La magnitud de la fuerza aplicada

- La dirección de la fuerza aplicada

- La ubicación de la fuerza aplicada

El torque puede ser calculado mediante el producto de la fuerza aplicada por la distancia, donde la distancia se medirá a perpendicularmente del punto de acción de la fuerza al eje de rotación. Algo importante en el momento de torsión es el signo que tomará, este será positivo si el giro es anti horario y será negativo si el sentido del giro es en sentido horario.

Par de Torsión

El par o torque es un número que expresa el valor de la fuerza de torsión. Se expresa en kilos x metros. Es decir, si ejercemos una fuerza de 1 kilo con un un brazo de 1 metro el torque o par será de 1 kilo x metro (1 kilográmetro).

Para que la torsión exista se requieren 2 fuerzas (par), que se ejercen en sentido opuesto. Ver la figura.

[pic 8]

El valor del par depende del radio de acción de la fuerza (brazo). La mayor o menor torsión que genera una fuerza, depende de la distancia al punto de pivote. A mayor brazo mayor par.

En un motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada. Depende de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el cilindro. El torque máximo se consigue cuando el rendimiento volumétrico es máximo y por lo tanto, se dispone de mayor temperatura para expandir los gases.

Los motores de mayor tamaño están equipados con cigüeñal de brazo más largo. Esto les da la posibilidad de ejercer igual par de torsión con menos fuerza de expansión de los gases.

Tipos de Torsión

Existen 3 tipos de Torsión:

- Torsión de Saint-Venant

- Torsión alabeada

- Torsión mixta

Torsión de Saint-Venant

La teoría de la torsión de Saint-Venant es aplicable a piezas prismáticas de gran inercia torsional con cualquier forma de sección, en esta simplificación se asume que el llamado momento de alabeo es nulo, lo cual no significa que el alabeo seccional también lo sea. La Teoría de torsión de Saint-Venant da buenas aproximaciones para valores, esto suele cumplirse en:

- Secciones macizas de gran inercia torsional (circulares o de otra forma).

- Secciones tubulares cerradas de pared delgada.

- Secciones multicelulares de pared delgada.

Torsión no recta: Teoría de Saint-Venant

Para secciones no circulares y sin simetría de revolución la teoría de Sant-Venant además de un giro relativo de la sección transversal respecto al eje baricéntrico predice un alabeo seccional o curvatura de la sección transversal.

Para una barra recta de sección no circular además del giro relativo aparecerá un pequeño alabeo que requiere una hipótesis cinemática más complicada. Para representar la deformación se puede tomar un sistema de ejes en el que X coincida con el eje de la viga y entonces el vector de desplazamientos de un punto de coordenadas (x, y, z) viene dado en la hipótesis cinemática de Saint-Venant.

[pic 9]

Torsión Alabeada

Para piezas de muy escasa inercia torsional, como las piezas de pared delgada abierta, puede construirse un conjunto de ecuaciones muy simples en la que casi toda la resistencia a la torsión se debe a las tensiones cortantes inducidas por el alabeo de la sección. En la teoría de torsión alabeada pura se usa la aproximación de que el momento de alabeo coincide con el momento torsor total. Esta teoría se aplica especialmente a piezas de pared delgada abierta, donde no aparecen esfuerzos de membrana.

Torsión Mixta

En el dominio de torsión de Saint-Venant dominante y de torsión alabeada dominante, pueden emplearse con cierto grado de aproximación la teoría de Saint-Venant y la teoría de torsión alabeada. Sin embargo en el dominio central de torsión extrema, se cometen errores importantes y es necesario usar la teoría general más complicada.

[pic 10]

Medidores de Torsión

¿Cómo se mide la torsión?

Se dice que una barra esta en torsión cuando esta rígidamente sujeta en uno de sus extremos y torcida en el otro extremo por un par mecánico o torque (t(=fd)) aplicado en un plano perpendicular al eje de la barra. También podemos decir que es un proceso que se produce cuando a una barra cilíndrica (un hilo, o un alambre, etc.) fija por un extremo se le aplica un par de fuerzas, de tal forma, que los distintos discos horizontales en que podemos considerar dividida la barra se deslizan unos respecto a otros. Una generatriz de la barra pasa a ser una hélice. [pic 11]

Los medidores de torque miden la fuerza de giro/torsión ejercida en casos como apretar tornillos, operar interruptores rotativos, abrir y cerrar tapones de botellas, etc. Son óptimos para medir la operatividad de interruptores rotativos, el torque al abrir/cerrar tapones de rosca, etc.[pic 12]

Aplicaciones de los medidores de torsión

El campo de aplicación del medidor de torque es muy variado. El medidor de torque de mano se usa principalmente en la industria. El campo de aplicación principal para el medidor de torque de mesa es para laboratorios.

Funcionamiento de un Torquímetro

El funcionamiento puede variar entre los distintos tipos de torquímetro pero en pocas palabras es lo siguiente:

1.- Ajustar en la manecilla el punto de torque deseado.

2.- Se bloque el ajustador en la torsión deseada.

3.- Se le coloca una copa de la medida y se hace el movimiento de matraca hasta que te avisa el trinquete

Freno de Prony

Un freno de Prony es un tipo de dinamómetro que se utiliza para medir la salida de potencia de los motores. Mide la potencia de frenado de los motores, que se traduce en la cantidad