Profissionais da área da mecânica e construção civil, por exemplo, precisam conhecer bem o 'Extensômetro' - ou 'Strain Gauge'. Este é um sensor colocado na superfície de certas peças para medir a sua deformação diante da aplicação de um carregamento. Um resultado possível que se pode obter dos experimentos são os níveis de tensão atuante da condição de operação de um equipamento ou máquina. Também seria possível entender questões como variações de carga, pressão, torque, deslocamento, compressão, aceleração e vibração.

Sobre Exotensometria

A Extensometria é uma técnica muito utilizada pela ciência para análise, por exmeplo, de tensões e deformações em amostras ou corpos de prova de estruturas mecânicas e de alvenaria, que podem causar problemas por conta destas deformações. E existem algumas formas de se fazer isso, sendo uma delas, considerada a mais versátil, a medição de deformação ou 'Strain Gauge'.

É preciso destacar que este instrumento, o Extensômetro, é utilizado quando se quer medir deformações de estruturas como pontes e também navios, locomotivas e vários modelos de máquinas.

Características físicas do Extensômetro

É preciso ressaltar que o Extensômetro, nos experimentos, deve apresentar características definidas e ser utilizado em conjunto com circuitos que auxiliem nas medições. E como é este instrumento? Bem, ele apresenta um formato de "grade". Composto de uma finíssima camada de material condutor, depositado então sobre composto isolante. E há um fio resistivo percorrendo em zigue-zague o caminho entre os terminais - feito assim para maximizar o comprimento do fio, e com uma área transversal mínima para que deformações em sentidos que não são de interesse não causem uma variação indesejada na resistência, levando ao erro da medição.

O Extensômetro elétrico - axial único ou múltiplo, tipo diafragma, medida de tensão residual, ou para transdutores de carga - deve apresentar:

• coeficiente de Poisson nulo;
• excelente linearidade;
• alto fator de medição;
• alta resistividade;
• insensibilidade à temperatura;
• alta estabilidade elétrica;
• alta resistência mecânica,
• excelente resposta dinâmica;
• facilidade de manipulação;
• baixa histerese;
• baixa troca termal com outros materiais;
• fácil instalação;
• e durabilidade.

O mesmo também deve poder ser imerso em água ou em atmosfera de gases corrosivos, e realizar medidas à distância, se assim for preciso. Sua base pode ser de poliamida, epóxi, fibra de vidro reforçada com resina fenólica, baquelite, poliéster, papel e mais. E seu elemento resistivo pode ser confeccionado de ligas metálicas tais como Constantan, Advance, Nicromo V, Karma, Níquel, Isoelatic e outros.

• Olhando para os modelos disponíveis no mercado, há aqueles de semicondutores que podem apresentar grande capacidade de variação de resistência em função da deformação e seu alto valor do fator do Extensômetro.
• Nos extensômetros metálicos, a maior variação de resistência é devida às variações dimensionais, enquanto nos de semicondutor a variação é mais atribuída ao efeito piezo-resistivo.

A saber, o Extensômetro ideal deve apresentar fator de Extensômetro constante.

Funcionamento do Extensômetro

Então, voltando a falar sobre o fio resistivo no Extensômetro, ele altura a sua resistência conforme o “alongamento” da superfície em que está colocado, gerando dessa maneira sinais elétricos interpretados pela placa de aquisição, transformando os valores em deformação. Recentemente, comentamos aqui, no Engenharia 360, sobre o MPa - a unidade de medida usada para exprimir os valores do Fck. Pois bem, os valores de deformação obtidos podem ser convertidos em tensão mecânica. Por exemplo, o MPa.

Durante o experimento, o Extensômetro é colado sobre uma estrutura em teste com auxílio de adesivos como epóxi ou cianoacrilatos. Claro que os mesmos devem transmitir as variações mecânicas com o mínimo de interferência possível - ou seja, alta resistência mecânica, alta resistência ao cisalhamento, resistência dielétrica e capacidade de adesão, baixas restrições de temperatura e facilidade de aplicação. Então, são transmitidas variações de dimensão da estrutura de forma mecânica ao dispositivo, que, por sua vez, transforma essas variações em variações equivalentes de sua resistência elétrica.

A relação básica entre deformação e a variação na resistência do Extensômetro elétrico pode ser expressa como:

e = (1 / F) (DR / R)

e = deformação

F = medidor

R = resistência do medidor

Fontes: UDEL, ENSUS, Wikipédia.

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