¿Qué es un dinamómetro? Guía de ensayos de fuerza para envases

9 jun

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Actualizado: hace 2 días

Un dinamómetro es un instrumento de medición diseñado para evaluar la resistencia mecánica de materiales, envases y productos. Aplica fuerzas de compresión o de tracción y cuantifica la resistencia que opone el material antes de deformarse o romperse. Los dinamómetros son herramientas esenciales en los laboratorios de control de calidad, en particular en las industrias del envase, de las bebidas y manufacturera.

¿Cómo funciona un dinamómetro?

Un dinamómetro funciona con una célula de carga, un transductor que convierte las fuerzas mecánicas en señales eléctricas medibles. Los equipos de ensayo de compresión y tracción combinan un dinamómetro y un motor: el motor aplica la fuerza de tracción o de compresión al envase, y el dinamómetro mide esa fuerza, lo que revela la deformación que produce.

Compresión: mide la fuerza que un material puede soportar antes de deformarse o aplastarse (por ejemplo, el aplastamiento de una botella).
Tracción: mide la resistencia a la separación de los componentes (por ejemplo, retirar un tapón de una botella).

La célula de carga es el componente clave. Su deformación mecánica se convierte en tensión o corriente eléctrica, y un controlador electrónico procesa esa señal para mostrar la curva de fuerza completa y la fuerza máxima (pico) que soportó el material.

Aplicaciones principales

Industria de bebidas: pruebas de resistencia a la compresión de botellas de vidrio y de plástico (PET).
Tapones y corchos: medición de la fuerza necesaria para retirar un tapón o un corcho de una botella.
Tubos: evaluación de las soldaduras de los tubos y de la resistencia de los laminados.
Cables y cordones: pruebas de tracción para determinar la resistencia de materiales macizos o trenzados.
Envases metálicos: latas de aluminio para refrescos o latas metálicas para conservas.

Conceptos clave: precisión, exactitud y resolución

Estos términos se confunden a menudo:

Precisión (repetibilidad): la capacidad de un instrumento de dar el mismo valor cuando mide varias veces en las mismas condiciones.
Exactitud: la cercanía de la medición al valor real. Suele expresarse como porcentaje del fondo de escala (por ejemplo ±0,5 % F.S.).
Resolución: la diferencia más pequeña que el instrumento puede mostrar entre dos valores cercanos.

En general, cuanto mayor es el rango de medición, más gruesa es la resolución. Por ejemplo, el BTLT-2 de AT2E, que mide hasta 20 kN, tiene una resolución de 0,01 kN (10 N), mientras que el TCT-2, que mide hasta 1500 N, tiene una resolución de 0,01 N. Del mismo modo, una regla de 30 cm no permite medir fácilmente por debajo del milímetro.

La fase elástica de los materiales

Todos los materiales tienen una fase elástica: el rango en el que se deforman y recuperan su forma original cuando se retira la fuerza. Más allá de este límite elástico, el material se deforma de forma permanente o se rompe.

Por ejemplo, una goma elástica se estira y recupera su forma, pero se rompe si se estira demasiado. El hormigón tiene una fase elástica casi imperceptible, mientras que el plástico tiene una más marcada. El dinamómetro mide la fuerza necesaria para superar la fase elástica y provocar la rotura.

Calibración del dinamómetro

Un dinamómetro se calibra con otro dinamómetro utilizado como patrón de referencia. Este proceso, llamado calibración por comparación directa, consiste en:

Colocar una célula de carga de referencia (de valor conocido) en contacto con la célula de carga del equipo que se va a calibrar.
Aplicar fuerzas progresivas y comparar las mediciones de las dos células.
Registrar los errores y las incertidumbres para emitir un certificado de calibración.

Cuando un dinamómetro presenta un error superior al límite aceptable, la célula no se sustituye de inmediato: primero se ajusta el factor de conversión en el software de control. Si el error sigue superando los límites después del ajuste, la célula debe sustituirse.

Dinamómetros de AT2E

En los equipos de medición de fuerza de AT2E, el operador coloca la muestra e inicia la prueba; la máquina aplica la fuerza y registra la deformación o la fuerza de rotura.

DYNA-4000: pruebas de carga vertical en envases de distintos materiales, con un rango de medición de 0-3000, 0-4000 o 0-5000 N.
TCT-2: probador de tracción y compresión, 0-1500 N en compresión y 0-500 N en tracción, con utillajes para muchas otras pruebas.
BTLT-2: pruebas de carga vertical en botellas de vidrio hasta 20 kN, según ISO 8113:2004.
POT-1: fuerza de apertura en dos etapas de las tapas pull-off.

Conclusión

El dinamómetro es una herramienta esencial para garantizar la calidad y la seguridad de los productos envasados. Comprender su funcionamiento, la diferencia entre precisión, exactitud y resolución, y la importancia de una calibración regular ayuda a elegir el equipo adecuado y a obtener resultados fiables.