Fuerza y bancos de ensayo

La medición de fuerza, los ensayos de tracción y compresión, los ensayos de pull-off y de engastado, los ensayos ergonómicos y las evaluaciones de materiales en máquinas universales son actividades fundamentales del control de calidad industrial, de la investigación y el desarrollo y de la certificación de producto. Los instrumentos cubren un rango de aplicación amplísimo, desde ensayos de unos pocos gramos-fuerza en componentes micromecánicos hasta cientos de kilonewtons en elementos estructurales, y se organizan en dinamómetros portátiles, bancos de ensayo manuales y motorizados, máquinas universales integradas, y sensores y células de carga para soluciones a medida.

Principios de medición de la fuerza

Los sensores de fuerza más difundidos son las células de carga extensométricas (strain gauge), que miden la deformación elástica de un elemento transductor mediante un puente de Wheatstone, con exactitudes típicas del 0,1 % al 0,02 % del F.E.; los sensores piezoeléctricos para fuerzas dinámicas de alta frecuencia; y los transductores capacitivos e inductivos para aplicaciones de precisión. Las células se distinguen por su geometría (S, button, pancake, pin, rod-end) y por la dirección de la carga (tracción/compresión, solo tracción, solo compresión). Para mediciones portátiles se utilizan dinamómetros que integran la célula, la pantalla y funciones de pico, media y estadísticas.

Bancos de ensayo y máquinas universales

Los bancos de ensayo manuales y motorizados alojan el dinamómetro y las piezas que se van a ensayar, garantizando una velocidad de ensayo constante, la alineación de la carga y la repetibilidad. Los bancos motorizados con encoder y control PID permiten perfiles de carga personalizados (rampa, escalón, ciclo). Las máquinas universales integran una célula de carga y un sensor de desplazamiento para la adquisición simultánea de fuerza y deformación, generando curvas tensión-deformación completas para el análisis de ensayos de tracción, compresión, flexión y cortadura. Las versiones biaxiales y los accesorios específicos (cámaras climáticas, extensómetros, videoextensómetros) permiten ensayos avanzados sobre materiales compuestos y polímeros.

Categorías reunidas

Esta sección comprende dinamómetros digitales y analógicos, bancos de ensayo manuales, bancos de ensayo motorizados con control de velocidad y perfiles de carga, máquinas universales para ensayos de materiales e I&D, sensores de fuerza y células de carga con amplificadores y visualizadores, bancos de ensayo dedicados a ensayos de engastado y de arrancamiento de cables, instrumentos para ensayos ergonómicos (push/pull) y ensayos sobre componentes SMD y películas adhesivas, y básculas industriales y dinamómetros de grúa para el pesaje de cargas suspendidas.

Aplicaciones y normas

Los ensayos de fuerza están regulados por numerosas normas: ISO 6892-1 (tracción de metales), ISO 527 (tracción de plásticos), ISO 7500-1 (verificación metrológica de máquinas de ensayo estático), EN 13411 para cables y eslingas, ISO 376 para la calibración de las células. A los ensayos de engastado sobre terminales eléctricos se aplican IEC 60352 y UL 486. Las básculas industriales siguen OIML R76 y EN 45501 (NAWI – Non-Automatic Weighing Instruments). Sectores de aplicación típicos: automoción (componentes, elementos de fijación, cinturones de seguridad), electrónica (ensayos sobre SMD, conectores), envase y embalaje (cierres, sellados), textil y marroquinería, médico, construcción (ensayos de materiales) y aeroespacial.

Criterios de selección

La elección debe tener en cuenta el rango de fuerza (la célula trabaja de forma óptima entre el 10 % y el 90 % del fondo de escala), la frecuencia de adquisición (alta para ensayos dinámicos), la precisión requerida, la velocidad de ensayo, la integración con el software, el espacio disponible y la seguridad del operador (cárteres de protección, barreras ópticas, finales de carrera). Las páginas hijas desarrollan cada familia de instrumentos con sus parámetros y accesorios.