El sensor de peso es un elemento de nuestra vida cotidiana. Lo encontrarán en todas partes, desde estanterías de alimentos en supermercados hasta automóviles. No suele llamar la atención, ya que permanece oculto en los equipos, aunque es crucial para medir pesos. Hay algunos efectos del entorno que pueden repercutir su funcionamiento y que deben conocer para controlarlos.
Funcionamiento de la celda de carga
Se trata de un componente de muelle en el que se colocan galgas extensométricas. Suele fabricarse de acero o aluminio y destaca por su resistencia y baja elasticidad. Se deforma ligeramente ante cargas y regresa a su posición original cuando desaparecen. En otras palabras, brinda una respuesta elástica a todo tipo de cargas. Las deformaciones pequeñas pueden medirse con las galgas y son interpretadas por dispositivos electrónicos de análisis, que también determinan el peso.
Las galgas extensométricas son conductores eléctricos, que se unen firmemente a un film según sinuosos patrones. Al tirar de la película, se alarga junto con los conductores. Al comprimirla, se acorta. Las deformaciones generan variaciones en la resistencia de los conductores eléctricos, que permiten calcularlas, ya que la resistencia incrementa proporcionalmente a la elongación y reduce a la contracción.
Son fijadas firmemente al elemento de muelle, por lo que son afectados por los movimientos que este. Son dispuestas en un circuito de puente o puente de Wheatstone, que consiste en cuatro galgas alineadas sobre una rejilla de medición de fuerza y conectadas a manera de anillo.
Al colocarse un objeto en el sensor de peso, puede determinarse su peso. La carga medida tiene que permanecer alineada en dirección de la gravedad. La celda mide únicamente ese componente de la carga en comparación con los transductores de fuerza, que, pese a su diseño similar, se diseñan para medir cargas en múltiples direcciones. Ahora bien, hay varios tipos de celdas de cargas con distintos usos. Los más comunes son:
- Tracción. Un peso es suspendido desde una o varias celdas de carga.
- Se coloca una sola celda bajo una plataforma, donde ponen los pesos.
- Viga a flexión. Varios sensores son colocados bajo una estructura de acero, que se carga con un peso desde arriba.
- Compresión. Es similar al anterior, pero se disponen varias celdas de gran capacidad.
Hay ejemplares con diseños especiales y materiales con propiedades únicas, que son cruciales si son requeridas por la aplicación. Por ejemplo, las celdas en sistemas que deben limpiarse diariamente a fondo, que no todas son capaces de soportar. Se clasifican también según el tipo de señal que transmiten:
- Célula digital. Integran sistemas electrónicos que procesan los resultados de medida y los presentan en formatos útiles.
- Celdas analógicas. Requieren un dispositivo adicional: un amplificador de medida.
2 efectos del entorno sobre los sensores de peso
El entorno en el que son usados tiene un papel crucial, debido a sus efectos:
Temperatura ambiental
Cualquier material experimenta variaciones con la temperatura: ante el frío se contraen y se expanden ante el calor. La celda de carga y sus galgas sufren el mismo efecto, lo que añade variaciones en la resistencia eléctrica del conductor. Tiene que medir de forma correcta los pesos en cualquier sitio, sin importar la temperatura ambiental, por tal motivo, se recomiendan los sensores con mecanismos de compensación de temperatura.
También tienen que resistir distintos efectos. Piensen en las básculas camioneras, que, comúnmente, son expuestas a agentes externos, como calor, lluvia y suciedad. Deben diseñarse para resistir tales condiciones. Las últimas no son las mismas en todas partes. Por ejemplo, no tienen los mismos efectos en la tundra siberiana que en las ciudades sudafricanas. Pese a ello, todas las balanzas deben diseñarse para soportar las condiciones ambientales más extremas.
Fuerzas parasitarias (aplicación de fuerza en otras direcciones)
En función del ambiente donde se instalen las células (por ejemplo, bajo una banda transportadora o un sistema de pesaje de contenedores), puede presentarse otras fuerzas, más allá del peso. Son conocidas como fuerzas parasitarias e influyen en los sensores de manera transversal, desde abajo o en la dirección principal requerida.
No se diseñan para considerarlas, por lo que pueden generar mediciones imprecisas o erróneas. Para evitarlas o reducirlas al mínimo, las celdas deben instalarse de forma cuidadosa. Los usuarios pueden respaldarse en módulos de pesaje y piezas de montaje de calidad para lograr óptimos resultados.
Además de controlar estos efectos, son necesarios los ajustes y calibraciones en fábrica para garantizar su funcionamiento. Deben complementarse también con las verificaciones en el sitio de instalación. La calibración y contraste son procesos donde se aplican pesos determinados a la célula con fines de control. Permiten también detectar los efectos indeseables, como las fuerzas parasitarias. Deben realizarse por expertos, ya que se necesitan técnicas y herramientas específicas, como pesas patrón.
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