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¿Cómo elegir una celda de carga?

2024-07-24

Para elegir la célula de carga más adecuada para su sistema de pesaje, debe tener en cuenta muchos factores: desde el tipo de aplicación (las características de la estructura a pesar, su funcionamiento, la finalidad y el objeto a pesar) hasta las condiciones ambientales donde trabajará el sistema.

Después de identificar el modelo de celda de carga más adecuado, es importante conocer su hoja de datos, que describe todas sus características y brinda todos los datos para tomar una decisión.

Pero ¿cuáles son las principales características de una celda de carga y qué nos dicen sobre su rendimiento?

Material

Los materiales con los que se puede fabricar comúnmente una celda de carga son:

ACERO INOXIDABLE 17-4 PH
ACERO INOXIDABLE AISI-420
ALEACIÓN DE ALUMINIO
ACERO ESPECIAL NIQUELADO (AISI 4140 o AISI 4340)

▷ACERO INOXIDABLE 17-4 PH

Entre los diversos materiales utilizados para las celdas de carga, este es el más "valioso", de hecho es el más costoso y el mejor pararesistencia a la corrosión.

Su nombre oficial es AISI 630, pero comúnmente se le denomina 17-4 PH por su definición "técnica". En realidad está compuesto de17 partes de níquely4 partes de cromo, mientras que PH es la abreviatura de endurecimiento por precipitación, es decir, el proceso deprecipitaciónSe utiliza para endurecer el material.

▷ACERO INOXIDABLE AISI-420

Aunque su resistencia a la corrosión es menor que la del acero inoxidable 17-4 PH, tiene mayorResistencia mecánicay es más económico.

▷ALEACIÓN DE ALUMINIO

El tipo AVIONAL es el típicamente utilizado, es decir el que se utiliza para fabricar aeronaves y componentes de aviación.
Es muy útil enceldas de carga de un solo puntoporque tiene una buena resistencia a los agentes ambientales. También esluzyFácil de trabajar, incluso en los acabados finales que son necesarios para este tipo de celdas.

▷ACERO ESPECIAL NIQUELADO (AISI 4140 o AISI 4340)

AISI 4140 y AISI 4340 son dos materiales muy similares y en realidad son intercambiables.
Se denominan "aceros especiales" porque tienen características especiales. De hecho, sonmezcladocon sustancias como, por ejemplo,cromo,níquel,molibdenoymanganesoque mejoran su calidad respecto al hierro solo y siempre están niquelados, de lo contrario se oxidan inmediatamente.

Grado de protección (IP)

Este parámetro clasifica elnivel de resistenciayopresióndeCajas eléctricascontra la penetración de objetos, polvo y agua. Está definido por la norma internacional IEC 60529 y corresponde a la norma europea EN 60529.

Es fundamental elegir el grado de protección en función del entorno en el que tendrá que trabajar la célula de carga. Los requisitos de protección difieren en realidad según el entorno.lugar(interior o exterior) ycondiciones ambientalesdonde se instalará el sistema, las frecuentes u ocasionalesLavadoLa celda de carga estará sujeta a y lamétodosutilizado, así como si habrá que sumergirlo, a qué profundidad y durante cuánto tiempo.

Se indica mediante elacrónimo IP(Protección de entrada) seguido de2 dígitosy posiblemente por la cartaK.
Si los dígitos se sustituyen por la letraX, significa que no hay suficientes datos disponibles para especificar el grado de protección.

▷ Elprimer dígitoEn el código se indica el grado de protección del dispositivo contra la entrada deobjetos solidosy la posibilidad de que la gente tengacontacto deliberadocon partes peligrosas, como por ejemplo los conductores eléctricos.
El valor puede variar de 0 a 6, donde 6 indica un recinto completamente sellado contra el polvo y los humos con protección total contra el contacto.

▷ Elsegundo dígitoEn cambio, indica el nivel de protección contra la entrada delíquidosyhumedadque van desde0 a 9. Si el dígito va seguido delletra k, significa que el componente está protegido contra la entrada de agua durantealta presiónchorro de agualimpieza.

Carga nominal (capacidad)

También llamada "carga nominal", la capacidad es lapeso máximoque la celda de carga puede soportar.

Cada tipo de sensor nace con su rango de capacidad específico. La capacidad es unaRestricción de naturaleza mecánicaque está predeterminado en el dibujo de ingeniería de cada celda de carga.

→Lea también¿Cómo se fabrica una celda de carga?

▷Baja capacidadLas células de carga pesan desde unos pocos gramos hasta un máximo de 100 kg.
Son perfectos cuando se necesita una gran precisión, como por ejemplo para básculas de laboratorio o básculas cuentapiezas.

▷De capacidad mediaLas celdas de carga pueden medir desde 100 kg hasta aproximadamente 10 toneladas métricas.
Son especialmente fiables y se utilizan para realizar plataformas de pesaje industriales y para el pesaje de cintas, transportadores de rodillos, tolvas, silos y tanques de pequeñas y medianas dimensiones.

▷Alta capacidadLas células de carga, en cambio, alcanzan hasta más de 1000 toneladas métricas.
Se utilizan para la construcción de básculas puente, para la industria pesada y en general en básculas que tengan que pesar grandes cargas, como por ejemplo silos de gran capacidad.

Para todas las capacidades, inclusono estándaresunos, es posible solicitarcélulas de carga personalizadas, según su propio diseño y especificaciones.

Clase de precisión

Las clases de precisión (o clases de exactitud) sonclasificaciones de gruposdeterminado por la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML).
Ellos describen elcaracterísticas metrológicasde la celda de carga y son fundamentales para determinar el nivel de calidad del resultado de la medición.

Para cada tipo de celda de carga existe una clasificación OIML diferente indicada por uncartaidentificando susnivel de precisión(A, B, C, D) y por unnúmeroespecificando cuantosdivisiones legalesLa celda de carga puede medir en unidades de miles:

D1, C1, C2:baja precisión, las células de carga se pueden utilizar en plantas mezcladoras de hormigón para pesar materiales de construcción como hormigón, arena, cemento o agua.
C3, C4, C5, C6ymás alto:alta precisión, adecuado, por ejemplo, para básculas de precisión, controladoras de peso, básculas puente, sistemas de pesaje con homologación CE_M, sistemas de mezcla y dosificación.

Las autoridades emisoras (Autoridades emisoras OIML) y los organismos notificados por la Unión Europea están autorizados a evaluar las células de carga y asignar la clase de precisión relacionada.
CertificadosLos certificados emitidos por las autoridades emisoras son válidos en todo el mundo, mientras que los de los organismos notificados son válidos únicamente dentro de la Unión Europea.

La evaluación se realiza a través de unapruebamedición3 variablessimultáneamente: linealidad, histéresis y efecto de la temperatura, verificando el error combinado de la celda de carga.

Linealidad

EsteComprueba la proporcionalidadpara aumentar los valores de carga en una celda de carga.
Las pruebas de carga para puntos crecientes dan la línea recta que une losPunto ceroy elpunto de escala completa.
Luego se verifica en qué medida los valores realmente leídos por la celda de carga difieren de esta línea.
Eldistanciaes el error de linealidad.

Histéresis

Esta es la evaluación de ladiferencia entreLa celda de cargarespuestasdurante un ciclo de carga y un ciclo de descarga posterior.
La diferencia porcentual se calcula entre los mismos puntos leídos por la celda de carga durante los dos ciclos, lo que da el error de histéresis.

Efectos de la temperatura

La celda de carga se coloca en unacámara climáticaDespués de estabilizar la temperatura, en un rango estándar definido por OIML entre -10 °C y +40 °C,3 ciclos de carga/descargaSe ejecutan para cada temperatura.
Al finalizar la prueba se observa en qué medida los promedios de los valores medidos, a medida que varían las temperaturas, se desvían de los errores máximos permitidos.

Elclase de precisión apropiadaDebe elegirse teniendo en cuenta múltiples aspectos del sistema de ponderación, como por ejemplo:tipo de planta, elobjetivoytipo de mercancíasopesar, y a menudo es un compromiso entre ellos.

ElcapacidadEl sistema de pesaje también juega un papel fundamental.
De hecho, es necesario evaluar la correspondencia adecuada entre la precisión deseada y la capacidad del sistema.

→ Leer también¿Cómo elegir una célula de carga? Factores a tener en cuenta.

Error combinado

Este es elsuma de los 3 errores(linealidad, histéresis y efectos de la temperatura) de la prueba OIML descrita en la sección anterior.
Esta cifra, expresada como porcentaje de la escala completa, representa el error máximo que se puede esperar de una celda de carga.

Por ejemplo, de una celda de carga con una escala completa de 10000 kg y un error combinado igual al 0,05%, se esperaría un error máximo de 5 kg en toda su escala de medición.
Si el peso indicado fuera 2500 kg, el "valor real" estaría entonces entre 2495 y 2505 kg.

Intervalo mínimo de verificación (V min)

Este es el intervalo mínimo en el que se carga la carga.rango de medicion(su capacidad) se puede dividir.

Se obtiene del cociente entre lamaxima capacidadde la celda de carga y lavalor Y(o el V min relativo) establecido por las pruebas OIML.
En realidad, describe la resolución de la celda de carga, es decir, el aumento mínimo de peso que la celda de carga es capaz de medir.

Este valor es esencial cuando la celda de carga debe utilizarse en un sistema de pesaje aprobado para uso comercial legal.

Potencia nominal

La salida nominal, expresada en mV/V, es laValor de salidaen mV que devuelve la celda de carga cuando se aplica la carga máxima, dividido por elvoltaje de la fuente de alimentaciónen V.

El valor que encontramos en la hoja de datos es el que observa esta condición, mientras que el valor porcentual al lado es el valor de incertidumbre (cuánto oscilará el valor de salida ± en porcentaje) y es especificado directamente por el constructor.

Efecto de la temperatura en la escala cero y fondo

Este es elerrorque un aumento o disminución de la temperatura provocalecturade la celda de carga, es decir, en qué medida el valor cero o de escala completa puede diferir del valor real como porcentaje de la escala completa por cada grado centígrado de cambio de temperatura.

Si, por ejemplo, una celda de carga tiene un fondo de escala igual a 1000 kg y el efecto de la temperatura sobre su fondo de escala es 0,005% FS/°C, por cada cambio en °C la lectura puede variar como máximo en 0,05 kg.
Si la temperatura varía entonces en 10°C (por ejemplo pasa de 20°C a 30°C) la lectura variará como máximo en 0,05 x 10, es decir 0,5 kg.

Compensación térmica

Esta es la temperaturarangodentro del cual la celda de carga puede trabajar observando los errores de temperatura reportados en "Efecto de la temperatura en la escala cero y fondo".

Las células de carga están, de hecho, probadas ycompensado térmicamentea diferentes temperaturas con precisión para garantizar la precisión y el rendimiento adecuado. El rango de temperatura de compensación térmica estándar está entre -10 °C y +40 °C.

Rango de temperatura de trabajo

Este es el rango de temperatura dentro del cual la celda de carga puedetrabajar sin romper, pero en los que ya no se garantiza el rendimiento indicado en la hoja de datos.

Fluencia a carga nominal (después de 30 min)

El valor de fluencia, o "flujo viscoso", es la capacidad de la celda de carga paracompensarelArrastre naturaldel material del que está compuesto. En la práctica, cuando uncarga constanteSi se aplica en condiciones ambientales estables, la lectura de las celdas de carga no cambiará o cambiará muy poco.

El estado del valor en la hoja de datos es el posiblecambio porcentual en la escala completa(en kg o mV/V) después de 30 minutos de aplicación de la carga nominal.
Un porcentaje de fluencia más bajo se traduce en unMejor calidad de mediciónde la célula de carga. De hecho, es fundamental que el valor de "fluencia a carga nominal" sea bajo, ya que esto contribuye a la estabilidad de la medición en el tiempo.

Este parámetro afecta además a laPropiedades elásticasde la celda de carga. Después de aplicar un peso, cuanto menor sea el valor de fluencia, más rápido volverá la señal cero a la condición inicial (celda de carga sin carga).

Tensión máxima de alimentación tolerada

Esto indica quemáximofuente de alimentaciónvaloren V que la celda de carga puede soportar.
Los indicadores de peso y transmisores de peso suelen tener un valor de alimentación estándar de5 VCC o 10 VCC, específicamente concebido para ser perfectamente tolerado por la celda de carga.

También es posible utilizar dispositivos de alimentación no estándar, pero es imprescindible que respeten la tensión máxima de alimentación indicada en la hoja de datos para no dañar la celda de carga.

Resistencia de entrada/salida

ElaporteLa resistencia es la resistencia medida en ohmios entre los cables de alimentación de la celda de carga.producciónLa resistencia es conceptualmente idéntica a la resistencia de entrada, pero se mide entre los cables de señal de salida de la celda de carga.

Sus valores dependen del tipo de extensómetro utilizado, pero normalmente están entre 350 y 400 ohmios o entre 700 y 800 ohmios.

Equilibrio cero

Este es el valor, expresado comoporcentaje de la potencia nominal, que define en qué medida el valor de salida en mV puede desviarse de cero sin carga.

Resistencia de aislamiento

Esto define la calidad del aislamiento entre los elementos individuales.cablesde la celda de carga y lacuerpode la celda de carga y entre el cableblindajey cadacablede la celda de carga.

Un aislamiento correcto hace que la medición realizada por la celda de cargainsensible a los cambiosen potencial eléctrico o cargas eléctricas en el cuerpo de la celda de carga.

Carga estática máxima

Expresado como porcentaje de la escala completa, es la cantidad desobrecargaLa celda de carga puede soportar sin dañarse, es decir su "fuerza rendimiento".

Si el valor de sobrecarga permanece por debajo del porcentaje recomendado, que normalmente está entre el 120% y el 150% de la escala completa, la celda de carga conserva suelasticidad(su capacidad de deformarse y volver a cero). Si supera el valor porcentual recomendado, la celda de carga se deformará permanentemente y luego se romperá o dañará.

Carga de rotura

Expresado como porcentaje de la escala completa, es la carga máxima que la celda de carga puede soportar sin romperse.
Este valor depende de lageometría, elmaterialy eltipode la celda de carga y teóricamente nunca debería alcanzarse, pero en cualquier caso es importante conocerlo especialmente cuando se tienen que hacer cálculos sobre lacoeficiente de seguridadde la planta.

Por ejemplo, en sistemas de elevación y limitación de carga, que requieren un elevado coeficiente de seguridad, es necesario asegurarse de que la célula de carga utilizada tenga una carga de rotura mayor que la estándar, que suele estar entre el 250% y el 300% del fondo de escala.

→ Leer tambiénLos principales tipos de células de carga: características y aplicaciones.

→ Leer tambiénSistemas de pesaje y limitadores de carga para puentes grúa.

Deflexión bajo carga nominal

Esto indica cuánto pesa la celda de cargadeformaA escala completa, es cuánto se reduce la carga cuando se aplica en la celda de carga.

Este valor es diferente para cada celda de carga individual, pero siempre se encuentra dentro de un rango deEntre 0,2 mm y 1 mm.

Ejemplo de deflexión con carga nominal de 0,5 mm en una celda de carga AZL

Conexiones eléctricas

Esta parte de la hoja de datos se refiere enteramente a la celda de carga.cable de salida.
Además de detalles como su longitud y diámetro, también indica el número de hilos que lo componen y el tamaño de su sección transversal en mm2.

Las celdas de carga generalmente tienen4o6 cablesLa diferencia radica en si hay 2 cables llamados "cables de referencia" (Sense + y Sense-), que se utilizan para mejorar la precisión de la medición.

Gracias a los cables de referencia en cables de 6 núcleos, las células de carga pueden compensar cualquiercambio de voltaje gotaen los cables debido, por ejemplo, a cambios de temperatura o de longitud del cable, sin que esto afecte a la medición del peso.

Las celdas de carga de 4 cables, por otro lado, soncalibrado y compensado térmicamenteen relación a la longitud del cable con el que se suministran de serie, por lo que no se debe alterar la longitud del cable.