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Células de carga, sensores de fuerza para el pesaje

Tienen cuerpos de resorte, que son piezas de metal que se deforman ligeramente bajo la influencia del peso, con medidores de tensión. Esta deformación es absorbida por el extensómetro y transformada en una señal eléctrica. Los extensómetros son extremadamente precisos, duraderos y ofrecen un buen ancho de banda para mediciones rápidas. En las células de carga, la carga prevista siempre se dirige hacia el centro de la tierra, es decir, en la dirección de la gravedad. Son la mejor opción para la mayoría de las grandes tareas de medición en la industria. Pero también para la alta precisión y como soluciones individuales especiales este método sigue siendo la mejor opción. La trazabilidad de las cantidades mecánicas a nivel nacional o internacional con extrema precisión hace que este método sea tan valioso. Por supuesto, la simplicidad y los bajos costos también juegan un papel decisivo. Por eso se utilizan a menudo células de carga desde el mostrador de la tienda hasta la báscula de camiones. El rango de medición va desde unos pocos 100 g hasta varias 1000 toneladas. Los cuerpos de muelle incluyen la viga doble de flexión, la viga de cizallamiento, la viga de compresión, el cuerpo de muelle de torsión anular, el cuerpo de muelle de viga múltiple de flexión y el cuerpo de muelle de diafragma.

¿Cuáles son las características de las células de carga?

Dependiendo del cuerpo de muelle que se utilice, las células de carga también tendrán las características correspondientes. La alta eficiencia es esencial para los sistemas de llenado y clasificación porque no hay mucho tiempo para el pesaje. Las células de carga más antiguas funcionan con rellenos de aceite como amortiguador. Los sistemas más modernos utilizan una combinación de células de carga mecánicas y filtros alineados electrónicamente en el instrumento de medición, que se conecta a continuación. Metrológicamente, se hace una distinción entre la carga nominal y la carga límite. La primera es el límite de carga hasta el cual la célula de carga debe ser utilizada. La segunda es la carga bajo cuya carga el transductor se destruye permanentemente. El valor característico es la señal de salida a la carga nominal y suele ser de 2 mV/V. La indicación de un error de medición siempre se da cuando la célula de carga está instalada en una balanza e indica el número de partes que una balanza puede alcanzar con esta célula de carga, por ejemplo, 1000, 3000, 4000, 6000 o 10000 partes según la OIML. En las balanzas de plataforma, la dependencia de la carga de la esquina es importante. Depende del tamaño de la superficie montada en la célula de carga, y no hay desviaciones inaceptables cuando se coloca un peso en una de las esquinas. La desviación de la carga significa que la señal de salida cambia durante media hora y la carga nominal. La relación entre la resistencia de salida y el valor de la característica eléctrica es decisiva.

¿Qué tipos de células de carga hay disponibles?

• Células de carga de plataforma: Célula de carga bajo una plataforma; la carga se aplica por peso desde arriba
• Células de carga de viga de flexión: varias células de carga colocadas bajo un marco de acero; peso cargado desde arriba
• Células de carga de compresión: varias células de carga de alta capacidad colocadas bajo un marco de acero; el peso se carga desde arriba
• Células de carga de tensión: una o más células de carga se cargan con un peso

Algunas células de carga tienen un diseño o propiedades materiales inusuales dependiendo de la ubicación y los requisitos. Dependiendo de la transmisión de la señal, se distingue entre células de carga digitales y analógicas. Las digitales tienen electrónica incorporada. Las analógicas necesitan un amplificador adicional para procesar los resultados de la medición.

¿Qué papel juega el medio ambiente en la medición?

Las células de carga y sus bandas extensométricas se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Esto causa un cambio en la resistencia eléctrica del conductor, lo cual es contraproducente para las mediciones. Sin embargo, las células de carga deben dar el resultado de medición correcto. Por lo tanto, cada célula de carga tiene una compensación de temperatura incorporada. Las células de carga deben soportar todas las condiciones climáticas, como lluvia, hielo, nieve, calor, etc. Además, otras cargas actúan sobre las células de carga, como las llamadas "fuerzas parásitas". Estas son fuerzas que cargan desde el lado, desde abajo o de otra manera. Para ello existen piezas especiales incorporadas y módulos de pesaje que minimizan estas fuerzas parásitas y, sin embargo, proporcionan resultados de medición precisos.

Células de carga y sus aplicaciones

Se hace una distinción básica entre los rangos legales y los no calibrables. Todas las básculas del comercio, pero especialmente las del comercio de alimentos, están sujetas a verificación. Las células de carga de este rango deben presentar características específicas en cuanto a errores de medición y repetibilidad. En el sector alimentario es esencial que las células de carga sean lavables. En la industria química deben ser a prueba de explosiones.

En la zona de transferencia sin custodia, las células de carga se utilizan en básculas de tolva o en básculas de cinta transportadora.
Las células de carga también se utilizan para el llenado industrial de botellas, bolsas o latas. Por supuesto, esto también se aplica al llenado de bolsas con dulces o patatas fritas. Todo esto funciona con una medición precisa del peso. Sin embargo, las células de carga también se utilizan cada vez más en los deportes de alto rendimiento. El triatlón y los trajes de baño se desarrollan utilizando células de carga de plataforma. Éstas miden la resistencia al agua de los trajes de baño para los atletas de alto rendimiento.

Clases de precisión

Dependiendo del producto, el peso es más o menos importante. Para los materiales a granel como la arena o la grava, la clase de precisión D es suficiente. Los productos farmacéuticos, sin embargo, deben pesarse con las clases mucho más altas A o B. La mayoría de los demás bienes de consumo como la carne o la fruta se pesan con la clase de precisión C. En las básculas de ingeniería mecánica y materiales de construcción para aditivos, también se utiliza la clase C. Cuanto más precisa sea la tecnología de pesaje, mayor será la productividad de los procesos de llenado. La célula de carga robusta, precisa e higiénica es el componente central de los procesos de pesaje y envasado.

Conclusión

Las células de carga que funcionan con compensación de la fuerza electromagnética (CEM) tienen una precisión elevada en comparación con las basadas en galgas extensométricas. Sin embargo, son costosas, propensas a fallar y complicadas de poner en marcha. Por esta razón, las células de carga que utilizan galgas extensométricas están en continuo desarrollo. De esta manera se puede lograr una alta frecuencia de resonancia natural, lo que lleva a un tiempo de asentamiento más rápido. Por lo tanto, ya no es necesario considerar el llamado comportamiento de rodaje. El resultado satisfactorio son los valores medidos de bajo ruido y alta resolución. Según el diseño y el peso nominal, son posibles incluso de 100 a 400 mediciones por minuto. Los conectores garantizan un intercambio simple y rápido. La salida se incrementa con alta precisión, reduce el sobrellenado en áreas para las cuales las células de carga EMF son demasiado caras. El diseño estable asegura menos fallos. La compensación activa de temperatura es responsable de puentear las fluctuaciones de temperatura en el ambiente. Las fluctuaciones de temperatura influyen en gran medida en los procesos de medición. Por lo tanto, la compensación de temperatura es extremadamente importante. Las células de carga digitales permiten el uso de llenado gravimétrico en lugar de volumétrico de los contenedores, lo que a su vez conduce a resultados de llenado más precisos.

El principio gravimétrico es particularmente impresionante para los productos microbiológicamente sensibles. Las condiciones higiénicas son mucho mejores, porque el sensor no entra en contacto directo con el producto de llenado. Por supuesto, el uso del método depende de los factores ya mencionados, pero sin embargo no hay manera de evitar el uso de células de carga. ¿No se ha agotado ya la tecnología de las células de carga basada en galgas extensométricas? No, ni mucho menos La tecnología sigue gozando de gran popularidad porque simplemente no hay nada mejor en el mercado en este momento.