Celda de carga

Una celda de carga consiste en un transductor, el cual convierte en salidas medibles eléctricas la fuerza. Pese a que existen muchas variedades de estas células, aquellas que se basan en el llamado «strain gage» son las más comunes en nuestros días. A excepción de algunos laboratorios en los que aún se usan balanzas de precisión mecánicas, las celdas de carga de medición de deformación son las preferidas en las industrias del pesaje.

Breve historia

Hablemos ahora un poco sobre los antecedentes de esta tecnología. Antes de que la celda de carga que está basada en medidores de deformación se volviera la preferida para el pesaje industrial, se empleaban con amplitud las básculas mecánicas de palanca.

Estas últimas eran capaces de pesar desde pastillas hasta vagones de ferrocarriles, asimismo, podían realizarlo con fiabilidad y precisión si se mantenían y calibraban adecuadamente.

Su operación podía conllevar el empleo de mecanismos de equilibrio de peso o el detectar la fuerza que desarrollan las palancas mecánicas. Los sensores de la fuerza de medición anterior a la deformación integraban diseños neumáticos e hidráulicos.

En 1843, Sir Charles Wheatstone, un físico inglés planteó un circuito de puente, el cual era capaz de establecer medidas de las resistencias eléctricas. Dicho circuito de Wheatstone era un buen método para la medición de los cambios de resistencia que generaban en los llamados extensímetros.

Pese a que la galga extensométrica fue desarrollada en 1940, no fue sino hasta en las últimas décadas que los avances en la electrónica volvieron esta tecnología económicamente factible. Sin embargo, desde ese momento los extensímetros se han vuelto populares componentes en celdas independientes de carga.

Tipos de celdas de carga

Las celdas del tipo neumático se utilizan en ocasiones cuando se busca higiene y seguridad, asimismo, las de carga hidráulica se emplean en ubicaciones remotas, debido a que no necesitan de una fuente de alimentación. Las celdas de carga brindan precisiones del medidor de tensión de una escala de 0.03 a 0.25%, asimismo son idóneas para una gran variedad de aplicaciones industriales.

Los diseños de estas se distinguen en función del tipo de señal de salida que es generada (hidráulica, neumática, eléctrica) o según con la manera en que pueden detectar el peso (tensión, flexión, compresión, etcétera). Las celdas de carga hidráulicas consisten en aparatos de equilibrio de fuerza, las cuales se encargan de medir el peso como un cambio en la presión de los fluidos de llenado interior.

Celda de carga hidráulica

En los tipos hidráulicos de diafragma rodante, una fuerza o carga que actúa en un cabezal es transferida a un pistón que comprime los fluidos de llenado en el interior de una cámara elastomérica de diafragma. A medida que la fuerza aumenta, la presión de los fluidos incrementa. Puede ser transmitida remotamente o indicada localmente. Asimismo, es lineal su salida y afectada relativamente por su temperatura o por la cantidad de fluido de llenado.

Si se han calibrado e instalado las celdas de carga correctamente, la precisión se darán en una escala de 0.25% o óptima, la cual es ideal para casi todas las aplicaciones de pesaje. A causa de que tal sensor no dispone de componentes eléctricos, es excelente para su uso en áreas de peligro.

Entre sus aplicaciones comunes, destacan los pesajes de tanque, tolva y contenedor. Para una máxima precisión, el peso de los tanques se debe obtener ubicando en cada punto de apoyo una celda de carga así como sumando cada una de sus salidas.

Celda de carga neumática

Ahora bien, las celdas neumáticas de carga operan también con base en el principio del equilibrio de las fuerzas. Se emplean en cámaras múltiples de amortiguación con el fin de brindar una mayor precisión en comparación con los tipos hidráulicos.

En ciertos diseños, la cámara primaria de amortiguación es empleada a manera de cámara de tara. Las celdas neumáticas se utilizan frecuentemente para la medición de pesos menores en aquellas industrias en las que la seguridad y la limpieza son cruciales. Los beneficios de este tipo de celda es que son a prueba de explosiones, asimismo, son insensibles a los cambios de temperatura.

A ello cabe agregar que no contienen fluidos capaces de contaminar el proceso si el diafragma llega a romperse el diafragma. Cabe mencionar unas ligeras desventajas, a saber, velocidades bajas de respuesta, así como la necesidad de nitrógeno o aire seco, regulado y limpio.

Las celdas de deformación pueden transformar en señales eléctricas las cargas que sobre ellas actúan. Los medidores se unen a una viga que en el momento en que se aplica peso se deforman. En casi todos los casos, se usan bandas extensométricas de modo que pueda obtenerse la máxima compensación térmica y sensibilidad.

Dos de los medidores se hallan en tensión de forma general, así como dos en compresión, los cuales se conectan con ajustes compensatorios. Cuando el peso se aplica, cambia en proporción a la carga, la tensión de los medidores a la resistencia eléctrica.

Cabe añadir que, a medida que las celdas de carga continúan incrementando su precisión y reduciendo sus costos, otros métodos están quedando a la sombra. Esto no es de extrañar debido a que consisten en dispositivos sumamente confiables.

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• Tipo S.
• Tipo viga (doble y simple apoyo).
• Tipo Bote o Canister.
• Tipo disco o pancake.

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