O strain gage é um extensômetro de resistência elétrica muito usado para medições que exigem grande sensibilidade a pequenas variações, como é especialmente o caso de células de carga. Neste trabalho será detalhado um processo de colagem dos strain gages em uma peça usinada de alumínio que será usada em uma célula de carga para medição de esforços de tensão e compressão de um eixo automotivo.

1. COLAGEM DE STRAIN GAGES EM CÉLULA DE CARGA
Joi Theis; Karine Silva
Alunos de Mestrado em Engenharia de Materiais e Processos Sustentáveis
(PPGEMPS/ULBRA)
Resumo: O strain gage é um extensômetro de resistência elétrica muito usado para
medições que exigem grande sensibilidade a pequenas variações, como é
especialmente o caso de células de carga. Neste trabalho será detalhado um processo
de colagem dos strain gages em uma peça usinada de alumínio que será usada em uma
célula de carga para medição de esforços de tensão e compressão de um eixo
automotivo.
1. INDRODUÇÃO
O uso de células de carga como transdutores de medição de força abrange
hoje uma vasta gama de aplicações, desde balanças comerciais até automatização e
controle de processos industriais (LOPES & BORDINASSI, 2010).
Um strain gage ou extensômetro é um sensor do tipo piezoresistivo que mede
a deformação elástica sofrida em corpos sólidos quando submetidos a esforços
mecânicos de tração ou compressão (MARTINS, et al., 2013).
O tipo mais usual é a célula de carga formada por um corpo metálico
(frequentemente alumínio) onde estão dispostos um ou mais sensores do tipo strain
gage, de forma que as deformações sofridas pelo corpo da célula sejam transmitidas
aos sensores. Os sensores fixados no corpo da célula de carga estão ligados de modo
a formar uma Ponte de Wheatstone, de modo que pequenas deformações no corpo
possam ser traduzidos em sinais elétricos (MARTINS, et al., 2013).
Há muitos tipos de células de carga disponíveis no mercado. Porém, para
projetos que exigem medições muito complexas ou exigem aplicações muito específicas
para as células de carga, fugindo das tradicionais aplicações, é necessário que seja
realizada a montagem personalizada e manual de peças e circuitos.
Neste trabalho será demonstrado um processo de colagem dos strain gages
em uma peça usinada de alumínio, que será usada em uma célula de carga para
medição de esforços de tensão e compressão de um eixo automotivo. O projeto da peça
e os cálculos referente à resistência dos sensores, montagem do circuito e
posicionamento dos strain gages na peça foram realizados pelo engenheiro responsável
pelo projeto da célula de carga.

2. 2. OBJETIVOS
Os objetivos deste experimento foram:
a) Conhecer os strain gages;
b) Compreender os cuidados para manipulação e aplicação dos sensores;
c) Colar os sensores strain gages em peça de uma célula de carga.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Deformações e fadiga são geradas em componentes, subsistemas e sistemas,
devido a peso, temperatura, pressão, vibração ou forças de deslocamento. A
extensometria é uma técnica utilizada para medir as deformações de um sólido
submetido a forças externas tendendo a deformá-lo, porém mantendo-se em seu
domínio elástico (MALERBA, et al., 2016).
O extensômetro baseia-se no princípio de que, quando um condutor está sujeito a um
esforço de tensão ou compressão, ocorre uma variação de sua resistência. Como
pode ser visto na
Equação 1.
= ç á çã =
çã
= =
Equação 1: A amplitude de variação, relacionada com a resistência original, é
proporcional à intensidade do esforço aplicado
Fonte: (BRAGA, et al., 2008)
Devido às imprecisões e dificuldades de se fazer leitura direta da variação da
resistência elétrica em função das deformações, normalmente utiliza-se circuitos que, a
partir de leituras de voltagem, fornecem de forma indireta esta variação de resistência
(BARBOSA, 2011). O strain gage é portanto, um extensômetro de resistência elétrica,
que consiste de uma grade de fio metálico sensível, ligado através de cola a uma base
da peça a ser ensaiada (FIALHO, 1982). Como pode ser visto na Figura 1.

3. (a) (b)
Figura 1 – Estão demonstrados em (a) componentes de um strain gage, e em (b)
comparativo entre o tamanho de um strain gage e uma moeda.
Fonte: (Anon., 2008) e (PORTNOI, 2009)
Um strain gage ou extensômetro é um sensor do tipo piezoresistivo que mede a
deformação elástica sofrida em corpos sólidos quando submetidos a esforços
mecânicos de tração ou compressão. Strain gauges são formados a partir de uma fita
metálica, normalmente disposta na forma de ziguezague (privilegiando apenas um
sentido de deformação), fixada à superfície do objeto a ser mensurado através de um
substrato isolante (normalmente poliamida – um polímero inerte e muito resistente)
(MARTINS, et al., 2013)
Para a medição que exigem grande sensibilidade a pequenas variações,
principalmente para uso em células de carga, utiliza-se como medidor de resistências
elétricas um circuito elétrico denominado de ponte de Wheatstone. Como pode ser
visualizado na Figura 2. Este circuito é o mais apropriado para determinar a deformação
de um corpo, tanto em compressão como em tração (CARER & CARRARO, 2010).
Figura 2- Ponte completa de Wheatstone.
Fonte: (CARER & CARRARO, 2010)

4. 4. MATERIAIS E MÉTODOS
Os materiais e métodos utilizados neste trabalho estão descritos a seguir.
4.1 MATERIAIS
Os materiais utilizados para a colagem dos extensômetros em uma peça de
célula de carga estão dispostos no Quadro 1.
Quadro 1 – Materiais utilizados para a colagem do strain gage em peça metálica
Material Função
Strain gage extensômetro
Peça usinada de alumínio Célula de carga
Loctite 496 Adesivo instantâneo
Álcool isopropílico Limpeza de superfície da peça
Algodão Limpeza de superfície da peça
Lixa fina Para lixar superfície da peça
Fita adesiva Auxílio para colocação do strain gage
Tesoura Auxílio para colocação do strain gage
Caneta hidrocor Marcação da localização do strain gage
Ponta metálica do compasso Marcação da localização do strain gage
Pinça Auxílio para colocação do strain gage
Espátula Auxílio para colagem do strain gage
Lente de aumento Para auxiliar a localização dos pontos de colagem
Fonte: Os autores, 2016.
4.2 MÉTODOS
Os métodos para colagem da peça estão descritos a seguir.
4.2.1 Preparação da superfície da peça
A superfície da peça deve sofrer abrasão com a lixa fina até que apresente
condições adequadas para se aderir adequadamente à cola e ao sensor. Após este
processo de lixagem a superfície desta peça precisa ser limpada com um chumaço de
algodão embebido em álcool isopropílico. Como pode ser observado na Figura 3. É

5. importante que esta limpeza seja eficiente e que não haja resíduos sólidos que possam
impedir a adesão entre as peças e os componentes a serem colados.
(a) (b)
Figura 3 – Etapas de preparação da amostra, onde (a) peça lixada, e (b) limpeza da
peça com algodão embebido em álcool isopropílico.
Fonte: (Os autores, 2016)
4.2.2 Marcação da localização de colagem dos strain gages
Os pontos de colagem dos strain gages marcados de forma temporária pelo
projetista se desgastaram após o lixamento, ficando de difícil visualização. Por isso,
foram destacados com caneta hidrocor e posteriormente remarcados de forma
permanente com a ponta metálica do compasso. Conforme pode ser visto na Figura 4.
(a) (b)
Figura 4 – Marcação dos pontos de colagem dos strain gages onde (a) marcação
temporária) e (b) marcação permanente
Fonte: (Os autores, 2016)

6. 4.2.3 Colagem dos strain gages
A colagem dos strain gages na peça é a etapa mais crítica do processo, uma
vez que os sensores são extremamente delicados e podem facilmente se danificar.
Desta forma, é preciso que se tomem as seguintes precauções: limpeza das mãos,
acuidade visual e aptidão motora do operador que fará a colagem.
Após tomados os devidos cuidados, 4 pedaços de fita adesiva de mais ou
menos 3cm de comprimento devem ser cortadas e reservadas.
Com a pinça o strain gage será pego por uma das bordas, apenas na região
de plástico e sem tocar no circuito, e depositar o sensor sobre a parte adesiva da fita,
de modo que fique preso. Pega-se então esta fita adesiva e a deposita sobre uma das
marcações da peça. É necessário verificar minuciosamente com a lente de aumento
se o strain gage está na posição correta. Conforme pode ser visto na Figura 5.
(a) (b)
Figura 5 – Processo de colagem do strain gage onde em (a) deposição do strain gage
sobre a peça com fita adesiva e (b) verificação da posição do sensor.
Fonte: (Os autores, 2016)
Após a deposição do strain gage sobre a peça com o auxílio da fita adesiva, a
ponta externa da fita deve ser cuidadosamente levantada, a fim de que não se perca o
posicionamento do sensor. Com o auxílio de uma espátula, uma pequena quantidade
de cola deve ser depositada no strain gage. Recoloca-se a fita a fita em posição original
e com o dedo a amostra deve ser pressionada por aproximadamente 1min, a fim que
durante o processo de secagem da cola não haja mudança de posição.
Estes processos devem ser repetidos até que todos os strain gages estejam
colados. Como pode ser visto na Figura 6 , onde todos estão colados sobre a peça.

7. Figura 6 – Peça com os strain gages colados.
Fonte: (Os autores, 2016)
5. CONCLUSÃO
Os resultados do trabalho de colagem somente poderão ser obtidos após a
montagem completa da célula de carga, bem como do teste de seu funcionamento. Por
isso, nesta etapa do trabalho pode ser concluído apenas que durante o processo de
colagem dos strain gages na peça há que se ter muito cuidado para manipulação dos
sensores e fixação deles na peça. O ideal é escolher para este processo um operador
de colagem experiente, para que não se danifiquem sensores acidentalmente.
6. REFERENCIAS
Anon., 2008. [Online]
Available at: http://www.mountainmolds.com/phpBB3/viewtopic.php?t=87
[Acesso em 2016].
BARBOSA, F., 2011. UFJF. [Online]
Available at: https://goo.gl/exJIJZ
[Acesso em 2016].
BRAGA, A. R., JOTA, F. G. & OLIVEIRA, J. C. R., 2008. Instrumentação:
balança de precisão com strain gages. [Online]
Available at: https://goo.gl/YLrb41
[Acesso em 2016].
CARER, M. & CARRARO, E., 2010. [Online]
Available at: http://hermes.ucs.br/ccet/demc/vjbrusam/inst/cel61.pdf
[Acesso em 2016].
FIALHO, J. F., 1982. Extensômetros elétricos de resistência: descrição e
técnica de medida..
LOPES, G. V. & BORDINASSI, E. C., 2010. PROJETO E CONSTRUÇÃO DE
CÉLULAS DE CARGA DE 100 KG E 500 KG. s.l.:s.n.

8. MALERBA, P. C. C., GUARNIERI, F. L. & BARROS, J., 2016. Inicepg. [Online]
Available at:
http://www.inicepg.univap.br/cd/INIC_2008/anais/arquivosINIC/INIC1471_01_A.
pdf
MARTINS, S. L. J., VIEIRA, J. S., VANDRESEN, L. S. & SILVEIRA, J. L., 2013.
STEPE – SISTEMA TELEMÉTRICO DE PESAGEM AUTOMOTIVA. Revista
Ilha Digital, Volume 4, pp. 49-60.
PORTNOI, M., 2009. EECIS. [Online]
Available at: https://www.eecis.udel.edu/~portnoi/academic/academic-
files/extensometria.html
[Acesso em 2016].