Instrumentación aplicada a la edificación (8) Células de carga

DESCRIPCIÓN

“Una célula de carga es un transductor que convierte una fuerza mecánica en señales eléctricas. Hay muchos tipos de células de carga que operan de formas diferentes, pero la célula de carga más comúnmente utilizada es la de galga extensométrica”1.

 

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Células de carga para anclaje de pernos

UTILIDADES

“Las células de carga están diseñadas para medir cargas en abrazaderas, pernos de anclaje y cables. Las aplicaciones típicas incluyen:

  • Prueba y monitoreo del desempeño de abrazaderas, pernos de anclaje, y otros sistemas de anclaje.

  • Monitoreo de carga de los soportes verticales en las aberturas subterráneas”2.

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Puesta en obra de células de carga

FUNCIONAMIENTO DEL INSTRUMENTAL

“El elemento de soporte de carga de la célula es un carrete de aleación de acero tratado con calor. Al menos cuatro rosetas del calibrador de tensión están unidas a la bobina.

 

Cada roseta consta de dos medidores de tensión (galgas), una orientada a medir la deformación axial y la otra orientada a medir la deformación tangencial. Las rosetas están espaciadas uniformemente alrededor de la periferia de la bobina y se conectan entre sí para proporcionar una única salida. Las galgas extensométricas están protegidas de la humedad y daños por impacto por una carcasa de aluminio llena de una resina de alta densidad.

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Para obtener los mejores resultados, la célula de carga se centra y las placas de apoyo se colocan por encima y por debajo de la célula. Las placas de carga deben ser capaces de distribuir la carga sin deformarse”3.

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Instalación y control de sistemas de medición continua de cargas en bulones y anclajes

TIPOS DE CÉLULAS DE CARGA

Célula de carga hidráulicas para anclajes

“Las células de carga hidráulicas se emplean para el seguimiento de anclajes y bulones en túneles o muros de contención.

Las células de carga hidráulica están constituidas por dos anillos de acero inoxidable soldados a lo largo de todo su perímetro; la cavidad entre los dos anillos se rellena al vacío con aceite desaireado.

Las lecturas se realizan directamente en Kn por medio de un nanómetro conectado a la célula y calibrado en laboratorio.

Junto con la célula se suministra una placa de distribución que permite un correcto reparto de las cargas transmitidas por los anclajes o bulones de la célula. En caso de que la superficie de contacto entre la célula y la pared no sea perfectamente plana, en necesario disponer una placa adicional de acero para la correcta instalación de la célula”4

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Células de carga hidráulicas para anclajes

Células de carga eléctricas o de galgas extensométricas para anclajes

“Las células de carga eléctricas están constituidas por un cuerpo de acero inoxidable de forma toroidal, sensibilizado por medio de extensómetros tipo resistivos instalados con galgas extensométricas de resistencia eléctrica en una configuración de puente de Wheatstone completo, garantizando así una sensibilidad muy pequeña a las cargas excéntricas”5 .

“Las aplicaciones más frecuentes de estas células de cargas eléctricas son el seguimiento de muros anclados y de bulones en túneles. Las células de carga eléctricas están disponibles en varios diámetros y fondos de escala.

Con la célula se suministra una placa de distribución de las cargas transmitidas por los anclajes o por los bulones en el cuerpo anular de la célula.

Las lecturas de las células de cargas eléctricas pueden realizarse por medio de centrales portátiles. También se pueden conseguir mediante un datalogger fijo. Las medidas serán adquiridas automáticamente y transmitidas a un centro remoto”6.

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Células de carga eléctricas

Células de carga a compresión con galgas extensométricas

Las células de carga a compresión se emplean para ejecutar pruebas de carga sobre pilotes o para medir las cargas transmitidas al apoyo por cerchas en túneles.

“Este modelo es una célula de carga de tipo resistivo con galgas extensométricas diseñada para medir cargas de compresión o fuerzas axiales. Como su nombre implica, las células de carga mediante galgas extensométricas utilizan una matriz de galgas para medir la deformación de un componente de una estructura y convertirla en una señal eléctrica”7.

“La célula de carga tiene una gran resistencia a fuerzas ajenas. Esto aumenta la vida en fatiga, permite alineaciones menos estrictas en el montaje y reduce las posibilidades de error en la lectura.

La célula de carga está protegida contra el polvo, la humedad y las condiciones ambientales adversas”8.

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Células de carga a compresión con galgas extensométricas

Células de carga de tipo cuerda vibrante

“La  célula de carga de tipo cuerda vibrante con un agujero en el centro, se usa para determinar la carga en bulones, anclajes, etc. Consta de un cilindro de acero inoxidable martensítico de alta resistencia con tres sensores de deformación de cuerda vibrante montados a 120o el uno del otro para minimizar el efecto de cargas irregulares y excéntricas. Se toma la media de las tres lecturas.

Se pueden solicitar células de carga con hasta cuatro o seis sensores de cuerda vibrante y cable de nueve hilos”9.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

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Trabajo Fin de Grado ANÁLISIS DE LA INSTRUMENTACIÓN APLICADA A LA EDIFICACIÓN cedido por María del Carmen Gómez López, Ingeniero de la Edificación (margomlop5@gmail.com)

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CITAS BIBLIOGRÁFICAS:

1:Ni.com. España: National Instruments: 2013 (citado 20 abril 2015). Disponible: http://www.ni.com/tutorial/7138/es/
2: Slopeindicator.com. España: Slope Indicator: 2014(citado 20 abril 2015) Disponible en: http://www.slopeindicator.com/index.php
3: Indigoconstrucciones.com. Colombia: Indigo construcciones: 2015 (citado 20 abril 2015) Disponible en:  http://www.indigoconstrucciones.com/instrumentacion-geotecnica/
4: Sisgeo. Células de presión y de carga. Sisgeo. 2014 Vol:(2):14-15.
5: Geokon.com. USA: Geokon: 2014 (citado 20 abril 2015) Disponible en: http://www.geokon.com/
6: Sisgeo. Células de presión y de carga. Sisgeo. 2014 Vol:(2):14-15.
7: Ni.com. España: National Instruments: 2013 (citado 20 abril 2015). Disponible: http://www.ni.com/tutorial/7138/es/
8: Mekano4. Células de carga. Catálogo Mekano . 2013 Vol:(2): 8-9.
9: Mekano4. Células de carga. Catálogo Mekano . 2013 Vol:(2): 8-9.