Estensimetro: come misurare le forze di sollecitazione

Quando è necessario misurare una forza di trazione o una forza di compressione tra due corpi, lo strumento tecnico utilizzato è l’estensimetro. Tale strumento, inserito nella più ampia categoria dei sensori industriali, misura le forze di sollecitazione o di carico a cui viene sottoposto un corpo.

Il funzionamento dell’estensimetro è legato alla proprietà di conduttanza del corpo su cui viene esercitata la forza. In pratica, il dispositivo converte un carico fisico o altro tipo di sollecitazione, in un segnale elettrico.

Il segnale elettrico generato dallo spostamento fisico del corpo viene, quindi, espresso attraverso un sensore come una variazione di resistenza calcolata in simultanea.

Prima di proseguire nella spiegazione sul come funzionano gli estensimetri, è importante aggiungere che le forze di tensione, coppia e compressione, possono essere misurate anche dalle celle di carico, uno strumento che incorpora al suo interno un estensimetro.

Estensimetro e celle di carico sono entrambi dei trasduttori, cioè dispositivi capaci di trasformare una forza in un impulso elettrico, che viene in seguito misurato e standardizzato. Per esempio, i regolatori di flusso sono un altro tipo di trasduttore ma dedicato alla misurazione dei flussi di liquidi.

Da un punto di vista fisico, un estensimetro è realizzato con un elemento conduttivo che può essere un filo conduttore. Il conduttore viene incorporato in una striscia di materiale flessibile che fa da supporto per il materiale conduttivo.

Quando si passa alla rilevazione delle forze, il supporto flessibile viene incollato con un adesivo industriale sulla superficie del corpo da misurare.

A questo punto, una tensione attraversa il sensore estensimetrico rilevando le variazioni di resistenza. Tali variazioni di resistenza rappresentano l’azione della forza sul corpo o sull’oggetto. Attraverso degli appositi lettori sarà possibile, così, valutare l’impatto delle forze esercitate sul corpo nel tempo.

Cosa misurano gli estensimetri

Come abbiamo già illustrato in precedenza, il trasduttore è in grado di misurare sia le forze di allungamento (o di deformazione positiva), che quelle negative (o di compressione).

Più schematicamente gli estensimetri misurano:

• La pressione
• La tensione
• Il peso (compressione)
• La coppia

Tutte queste forze sono misurate dagli estensimetri e dalle celle di carico. Proseguendo, vediamo quali sono i modelli di estensimetri di cui puoi servirti nel tuo ambito lavorativo.

Gli estensimetri hanno fatto molta strada dalle prime versioni ideate nel 1800. E dopo una prima fase in cui hanno prevalso gli estensimetri meccanici e ottici, sono stati gradualmente sorpassati dagli estensimetri elettrici a resistenza.

Questi ultimi, garantiscono misurazioni più accurate e automatiche, oltre a ingombrare molto meno rispetto alle versioni precedenti.

In generale, puoi contare su un ampio insieme di estensimetri di varia forma e composizione. Troverai quindi:

• Estensimetro a filo: il modello è costituito da una scatola in metallo resistente alle intemperie e contiene un potenziometro rotativo e un tensionatore per il cavo d’acciaio che fuoriesce dal box. Si utilizza in particolare per tenere sotto controllo i movimenti franosi.
• Celle di carico: questo tipo di trasduttore trasforma la forza o la compressione in un impulso elettrico che possa essere opportunamente misurato. Le celle di carico sono di diverso tipo, troverai il tipo S, il tipo Shear Beam, e celle di carico a compressione o a flessione.
• Barretta estensimetrica: si presenta come un tubo in acciaio in cui scorre una corda vibrante. La corda vibra grazie a una bobina di eccitazione. Questo tipo di estensimetro è indicato durante lo scavo di gallerie e per tenere sotto controllo gli stati tensionali nelle strutture portanti di un edificio.
• Indicatore di rottura I.E.E: sviluppato per misurare la deformazione e la forza di un materiale, l’indicatore IEE è sottile quanto una pellicola e viene attaccato all’oggetto da monitorare. Si usa negli apparati medici, nei dispositivi automobilistici e non solo.

Consultando il catalogo di estensimetri e celle di carico di RS potrai scegliere la versione più adatta al tuo settore industriale, tra dispositivi moderni e dalle misurazioni altamente accurate.

Gli estensimetri elettrici e tutte le altre versioni presentate sin qui trovano applicazione in numerosi settori industriali, che vanno dall’automobilismo ai dispositivi medicali.

Le celle di carico, in particolare, vengono utilizzate per la pesatura e il controllo del livello di riempimento dei serbatoi, nelle bilance marine o ibride, oltre che nelle macchine per la pesatura e l’imballaggio.

Il trasduttore è utile anche nel settore aerospaziale e nel monitoraggio prolungato delle performance dei materiali.

Nell’edilizia servono a monitorare ponti ed edifici, oltre che gallerie ed edifici architettonici di pregio.

Nei motori e nelle turbine sono utili per misurare la coppia, mentre nel campo scientifico gli estensimetri sono utili per le analisi sperimentali.

La taratura di un estensimetro richiede il rilascio di una certificazione che attesti la capacità del dispositivo di garantire ancora misure accurate.

Infatti, prima di tarare un estensimetro dopo un prolungato utilizzo è necessario anzitutto verificare che il dispositivo sia ancora funzionante e non danneggiato.

La taratura di una cella di carico e di un estensimetro richiede, quindi, l’intervento di un laboratorio certificato, il quale deve valutare anzitutto se lo strumento è funzionante o se ha bisogno di essere riparato. Fatto ciò, si può passare alla calibrazione con rilascio di un nuovo certificato.

RS mette a tua disposizione un servizio di taratura che attende alla verifica di ogni tipo di strumento, compresi i trasduttori. Il servizio si occupa di verificare lo stato dello strumento, di fornire informazioni sull’eventuale necessità di riparare il dispositivo e della messa a punto finale con rilascio del certificato.

L’estensimetro fa parte della famiglia dei trasduttori ed è uno strumento sensore con cui puoi misurare le forze di deformazione di un corpo o di una struttura.

Qualsiasi materiale sottoposto a sollecitazioni di compressione o di estensione può essere associato a un estensimetro per monitorarne le deformazioni nel tempo.

Gli estensimetri elettrici sono la versione più moderna ed hanno superato in precisione gli estensimetri meccanici e ottici. Un estensimetro elettrico a resistenza, infatti, varia la resistenza elettrica restituendo un valore non appena la superficie di un corpo subisce una deformazione.

Utilizzato nell’edilizia, nell’industria aerospaziale, navale e automobilistica, l’estensimetro si presenta in varie forme e tipologie per soddisfare ogni esigenza di misurazione e monitoraggio.

Gli estensimetri, tuttavia, non sono gli unici sensori di misurazione ad alta precisione che puoi trovare. Tra questi sono da includere i regolatori di livello, i sensori di livello e di flusso. Tutti strumenti che trovi nel nostro ampio catalogo di sensori di rilevazione e misurazione per ogni ambito industriale.