Qué es una célula de carga y cómo funciona
Vamos a descubrir cómo es y cómo mide la fuerza peso.
Las células de carga extensiométricas son sensores que se utilizan para medir la fuerza peso. Generalmente se utilizan en sistemas de pesaje o medición de fuerza, compresión y tensión.
La lectura de la fuerza aplicada a la célula de carga se obtiene detectando la deformación mecánica que el sensor convierte en señal eléctrica en mV, proporcional a la deformación.
¿Cómo funciona exactamente una célula de carga?
¿Cómo es?
Para entender cómo funciona una célula de carga, primero hay que saber cómo es.
La célula de carga consta de dos partes: el cuerpo mecánico y el circuito eléctrico.
El cuerpo es lo que soporta el peso o la fuerza ejercida sobre el sensor.
Generalmente es de acero o aluminio de alta calidad, unos materiales robustos pero también elásticos, capaces de sufrir una ligera deformación bajo carga y volver a su posición inicial, respondiendo al esfuerzo.
Se trata de materiales que garantizan fiabilidad mecánica y una distribución uniforme de la deformación.
Esta característica mecánica se denomina resiliencia: cuanto más elevada, mayor es la capacidad del material para absorber energía y deformarse sin que la deformación sea permanente.
En el cuerpo de la célula de carga se alojan las galgas extensiométricas, es decir conductores eléctricos formados por hilos muy finos de constantán, dispuestos en forma de rejilla en estrecho zigzag y aplicados sobre una película de material aislante.
Las galgas extensiométricas están firmemente pegadas en la zona de máxima deformación del cuerpo de la célula y están conectadas entre sí en un circuito de puente de Wheatstone.
El conjunto formado por el cuerpo mecánico y las galgas extensiométricas constituye una célula de carga.
→ Lea también ¿Cómo es una célula de carga? para conocer en detalle el proceso de fabricación.
¿Cómo funciona?
Cuando se aplica una fuerza a la célula de carga, la misma se flexiona ligeramente: el metal se deforma y vuelve a su forma original una vez retirada la carga.
Las galgas extensiométricas, totalmente integradas en el cuerpo de la célula, se deforman junto con su superficie, estirándose o contrayéndose.
Estos ligeros cambios dimensionales, expresados en milésimas de milímetro (micrómetros o micras), provocan un cambio en la resistencia eléctrica de los conductores que componen las galgas extensiométricas: cuando un conductor se estira, su resistencia aumenta; cuando se comprime, su resistencia disminuye.
Ejemplo de puente de Wheatstone completo en célula de carga de flexión
La variación de resistencia se mide y se convierte en una señal proporcional expresada en mV, mediante la conexión de las galgas extensiométricas del puente de Wheatstone.
En el caso de una célula de carga analógica, la señal en mV procedente de la célula de carga es procesada por un transmisor o un indicador de peso externo, que la convierte en digital y la muestra en un valor de peso.
Si la célula de carga es digital, esta conversión se produce directamente dentro de la misma.
Por último, el valor de peso puede transmitirse a un ordenador o PLC a través de una salida analógica o bus de campo.
Diferentes tipos de células de carga
Las células de carga, cuya construcción y funcionamiento básicos hemos explicado brevemente, son sensores muy versátiles.
Ofrecen un rendimiento preciso en muchas aplicaciones diferentes, siendo esenciales en muchos sectores:
- automatización industrial y automoción
- industrias química, farmacéutica, ganadera y alimentaria
- construcción, sistemas de elevación, embalaje, industria textil y papelera
- transporte y manipulación
- comercio (balanzas para la venta a peso)
Dependiendo de las aplicaciones específicas, las células de carga se diseñan con formas, dimensiones y características muy diferentes.
→ Lea también Principales tipos de células de carga
→ Lea también ¿Cómo elegir una célula de carga? Guía de características técnicas
→ Lea también ¿Cómo elegir una célula de carga? Factores a valorar
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