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Como escolher uma célula de carga? Fatores a serem avaliados

Analisar as condições ambientais e o tipo de aplicação para selecionar a célula de carga mais adequada.

Como escolher uma célula de carga? Fatores a serem avaliados
Como escolher uma célula de carga em relação a outra?

Para atender às múltiplas necessidades de um sistema de pesagem, quais características específicas devem ser levadas em conta e em relação a quais variáveis?

Para definir a célula de carga mais adequada, é necessário avaliar vários fatores, externos e específicos da aplicação a que se destina o sistema de pesagem.

Deve ser dada especial atenção:

  • às condições ambientais onde o sistema irá operar (ONDE vamos pesar?)
  • ao tipo de aplicação em si: as características da estrutura a pesar e o seu funcionamento, e o objeto e o propósito da própria pesagem (COMO, O QUE e POR QUE vamos pesar?)
Diagrama mostrando os macrofatores a serem avaliados ao escolher uma célula de carga: ambiente e tipo de pesagem.

Analisar esses aspectos permite que nos orientemos melhor entre os diferentes tipos de células de carga disponíveis e entre as várias características específicas que a própria célula deverá ter.

Saberemos assim selecionar a célula de carga padrão mais adequada ou fornecer os detalhes necessários para uma solução custom personalizada.

→ Leia também Os principais tipos de células de carga
→ Leia também Como escolher uma célula de carga? Guia de características técnicas


1. ONDE PESAMOS?
Avaliar as condições ambientais do sistema de pesagem.

O ambiente afeta o desempenho das células de carga, portanto é essencial analisar as condições em que funcionarão para selecionar as características mais adequadas.

Teremos que considerar cuidadosamente o grau de severidade do ambiente que abrigará o sistema de pesagem, tanto no que diz respeito às condições climáticas, naturais e especiais, quanto as relacionadas ao tipo de sistema e indústria em que a aplicação será inserida.

Precisamente, teremos que fazer algumas perguntas úteis:

A célula de carga será instalada em ambientes internos ou externos, em locais não protegidos contra intempéries?
O ambiente da aplicação é empoeirado? Úmido?
A célula de carga ficará submersa? Em caso afirmativo, a que profundidade? A submersão será temporária ou contínua


Deveremos primeiro considerar o grau de proteção IP necessário, ou seja, o nível de resistência contra a entrada de poeira e/ou água no sensor.

O grau de proteção é indicado pelo código IP (Ingress Protection) seguido de 2 dígitos.
O primeiro indica o grau de proteção dos invólucros do equipamento elétrico contra a entrada de objetos sólidos (por exemplo, poeira) e pode variar de 0 a 6.
O segundo indica o nível de proteção contra a entrada de líquidos, e pode variar de 0 a 9, com valores específicos para resistência contra jatos de água a pressão mais ou menos forte ou contra submersão de duração e profundidade diferentes.

As células de carga LAUMAS, por exemplo, fornecem proteção IP65 e IP69K contra jatos de água e IP67 e IP68 contra submersão.

A codificação IP, que descreve o grau de proteção dos invólucros de equipamentos elétricos.

A codificação IP, que descreve o grau de proteção dos invólucros de equipamentos elétricos.

Todas essas condições também afetam a escolha do material de construção da célula de carga.

Por exemplo, se a aplicação estiver em um ambiente empoeirado, mas interno, poderá ser suficiente alumínio ou aço não inoxidável.
Se, em vez disso, estiver ao ar livre ou exposta a líquidos ou agentes agressivos, como produtos químicos, será necessário considerar como requisito básico um aço inoxidável 420, até aço inoxidável 17- 4 PH, que é o mais resistente à corrosão.

Quais são as temperaturas mínimas e máximas em que a célula de carga irá operar?

Todos os materiais sofrem mudanças com base na temperatura, expandindo-se em resposta ao calor ou contraindo-se em resposta ao frio. Isso também se aplica às células de carga e seus extensômetros.

Ambientes com temperaturas fora do padrão (muito quentes ou muito frias) podem afetar as deformações do metal e envolver mudanças na resistência elétrica do condutor.
O mesmo acontece no caso de variações térmicas consideráveis.


Para garantir que as células de carga meçam o peso corretamente, independentemente da temperatura do ambiente, cada célula passa por um processo de compensação térmica.

Isto permite que trabalhem dentro da faixa de temperatura indicada em sua folha de dados, respeitando os erros de temperatura indicados (efeito da temperatura em zero e efeito da temperatura em escala total).

A compensação térmica padrão das células de carga LAUMAS normalmente é de -10 +40 °C, mas no caso de condições térmicas excepcionais, construímos células de carga custom com compensação térmica personalizada e com cabos especiais para alta/baixa temperatura.

Célula de carga custom fabricada pela LAUMAS, com cabo especial para altas temperaturas.

Célula de carga custom fabricada pela LAUMAS, com cabo especial para altas temperaturas.

Outro elemento da folha de dados a ser levado em conta é a faixa de temperatura de trabalho, que é a faixa de temperatura operacional dentro da qual a célula de carga ainda pode trabalhar sem quebrar, mas não garante suas características metrológicas.


→ Leia também Como escolher uma célula de carga? Guia de características técnicas para saber mais sobre: grau de proteção, materiais de construção, compensação térmica e faixa de temperatura de trabalho.

A célula de carga será usada em uma área com uma atmosfera potencialmente explosiva?

Se tivermos que instalar a célula de carga em uma área classificada como um local com risco de explosão devido à presença de misturas de gases inflamáveis, vapores, névoas ou poeiras combustíveis, será imprescindível uma certificação específica.

A certificação mais adequada dependerá tanto da classificação da área perigosa como do mercado em que a aplicação será instalada.

A célula de carga deve então ser certificada de acordo com os regulamentos em vigor no país de referência, por exemplo:

  • norma ATEX para a União Europeia
  • sistema de certificação IECeX em nível internacional,
  • certificação FM HazLoc para EUA e Canadá
  • certificação EAC Ex para os países da União Aduaneira Eurasiática
  • Certificação Ex NEPSI para a República Popular da China
Logotipos das principais certificações para a utilização de células de carga em atmosferas potencialmente explosivas: Atex, IECEx, EAC Ex, FM HazLoc e Ex Nepsi.

→ Veja todos os nossos produtos para atmosferas explosivas

A área de instalação é classificada como sísmica? Ou é uma área particularmente ventosa?

Todas as condições que podem gerar vibrações ou forças extraordinárias devem ser consideradas para a segurança, a acurácia e precisão da pesagem.

Nestes casos será necessário fornecer, já durante a fase de compra da célula de carga, acessórios de montagem e restrições adequadas que possam garantir uma instalação correta, capaz de protegê-la de solicitações potencialmente prejudiciais.

Às vezes, os acessórios de montagem padrão podem não ser suficientes para essa finalidade; nesses casos, será tarefa e responsabilidade do projetista do sistema fornecer, calcular e instalar restrições anticapotamento para suportar o sistema de pesagem.

 

Tenditore300 LAUMAS, restrição horizontal contra deslocamento lateral.

Tenditore300 LAUMAS, restrição horizontal contra deslocamento lateral.


2. COMO PESAMOS?
Avaliar a aplicação específica do sistema de pesagem.

A análise do tipo de aplicação em que teremos que instalar o sistema de pesagem nos dá informações precisas sobre a célula de carga a ser adotada.

Qual é a aplicação? Como funciona, ou mais precisamente, qual é o método de carregamento?

Com base no funcionamento do sistema, saberemos em primeiro lugar se servirá uma célula de carga de compressão ou uma célula de carga para tração.


Dependendo do tipo particular de aplicação, vamos nos orientar dentro dos muitos tipos de células de carga disponíveis.

Algumas aplicações são tão específicas que exigem apenas um modelo particular de célula de carga.

Este é o caso, por exemplo, de células de carga para tração em cabos ao trabalhar como limitadores de carga em sistemas de içamento, ou de células de carga para tirantes aplicadas para medir e monitorar a força de tensão de tirantes presentes em obras civis.

Outro exemplo são as células de carga para pedal de freio, especialmente projetadas para medir a força aplicada com o pé no pedal do freio de um carro.


→ Leia também Os principais tipos de células de carga

Aplicação de uma célula de carga para tirantes.

Aplicação de uma célula de carga para tirantes.

O tipo de aplicação exige a conformidade com requisitos de higiene rigorosos? A célula de carga será lavada com produtos de limpeza químicos?

Para aplicações que exigem conformidade com requisitos especiais de higiene, optaremos definitivamente por uma célula de carga em aço inoxidável e com grau IP (IP69K) adequado, para protegê-la da lavagem com água a alta temperatura e pressão, e da ação agressiva dos detergentes químicos.


Às vezes, em determinadas indústrias, como de alimentos ou de produtos químicos farmacêuticos, é necessário ou desejável que a célula tenha uma certificação específica, que comprove a sua perfeita capacidade de sanitização.
As certificações internacionais de referência são a norma 3-A Sanitary Standard ou o EHEDG.

A célula de carga higiênica para pé LAUMAS, modelo FLC3A.

A célula de carga higiênica para pé LAUMAS, modelo FLC3A.


Quais são os requisitos de higiene da célula de carga para pé FLC 3A?


Existem restrições de dimensão mecânica?

 Se houver problemas de espaço na aplicação aos quais a célula de carga terá que se adaptar, também as dimensões mais ou menos compactas do sensor poderão ser um fator a avaliar.

A aplicação envolve o risco de impactos acidentais, choque, sobrecargas ou cargas desequilibradas?

Esses fatores são decisivos principalmente na escolha da capacidade (ou carga nominal) da célula de carga.

Para determiná-la não basta conhecer o peso bruto, que é o peso total sobre a célula, mas também considerar se o tipo de aplicação envolve o risco de impactos, vibração, excesso de carga por um lado, cargas ou descargas de material... todas essas situações que introduzem forças adicionais (também chamadas de "forças parasitas") que atuam na célula de carga não apenas na direção principal para a qual foi projetada, mas também de um lado, de baixo ou de outra direção.

Essas forças causarão o risco de danificar a célula de carga caso sua capacidade seja muito baixa, mas também de alterar os resultados da medição da própria célula.

Impacto entre empilhadeira e transportador de roletes.

Impacto entre empilhadeira e transportador de roletes.

Para garantir que, mesmo nessas condições, a célula de carga funcione corretamente e forneça resultados confiáveis, será necessário sobredimensionar sua capacidade.


Também é importante fornecer uma instalação correta com a ajuda de acessórios de montagem adequados, que funcionem como restrições anticapotamento e contra deslocamentos laterais.


3. O QUE PESAMOS?
Avaliar o objeto do sistema de pesagem.

Quanto pesa o produto e quais são as suas dimensões? A carga é estática ou dinâmica?

O objeto da pesagem também nos fornece informações sobre a capacidade da célula de carga.

Fatores como as dimensões e o peso das mercadorias, bem como o fato de ser um objeto estático ou dinâmico, juntamente com o peso da própria estrutura e a possibilidade de que as forças parasitárias entrem em jogo, contribuem para definir a carga máxima esperada durante a medição.
Será necessário garantir que a célula de carga tenha capacidade suficiente para lidar com essa carga.

FOCO:

Em princípio, recomendamos sobredimensionar sempre as células de carga em relação à carga máxima a ser aplicada no sistema de pesagem, escolhendo-as com uma capacidade nominal pelo menos 25 - 30% maior. Para algumas aplicações, pode ser necessário sobredimensionar até 100% ou mais.


→ Leia também Como escolher uma célula de carga? Guia de características técnicas para saber mais sobre a capacidade das células de carga.

Devemos pesar substâncias explosivas?

O tipo de mercadoria a ser pesada também pode afetar a classificação de uma área como uma atmosfera potencialmente explosiva: este é o caso da pesagem em plantas petroquímicas ou, em geral, de substâncias explosivas, incluindo pós e farinhas.
Também nesses casos consideraremos células de carga com certificações mais adequadas (ATEX, IECEx, Hazloc, EAC Ex, Ex NEPSI, etc.)

Qual é o valor das mercadorias que devemos pesar?

Finalmente, o objeto da pesagem também afeta a análise do grau de acurácia que pode ou deve ser obtido.

Uma balança médica que deverá dosar os ingredientes ativos de um produto farmacêutico, por exemplo, exigirá uma maior acurácia do que uma aplicação que pesará grandes quantidades de material de construção.

Normalmente, produtos de baixo valor (como areia ou cascalho) não exigem uma pesagem particularmente precisa, enquanto em aplicações farmacêuticas e para produtos mais relevantes, o sistema de pesagem requer um alto nível de acurácia.
Em qualquer caso, para aplicações médicas ou legais, ou que envolvam o cálculo de um preço, será necessário que as células sejam certificadas de acordo com padrões obrigatórios, que determinam, mesmo de forma rigorosa, o grau de acurácia exigido.

No próximo parágrafo, entraremos em detalhes sobre os principais parâmetros a serem levados em conta para definir o grau de acurácia de uma célula de carga: a certificação OIML R 60 e a classe de acurácia OIML (também chamada de "classe de precisão"), o erro combinado, a resolução e o efeito das variações de temperatura.


4. POR QUE PESAMOS?

Avaliar a finalidade do sistema de pesagem.

Tarefas diferentes exigem das células de carga desempenhos diferentes.

O sistema de pesagem pode ter como objetivo final: dosagem, limitação de carga por razões de segurança, controle de qualidade ou contagem de peças de uma produção (função de contador de peças), controle do peso em linha, estatística de pré-embalados ou estabelecimento de um preço.

Outras vezes, o objetivo do sistema pode ser medir e monitorar a força e não o peso, por exemplo, no campo geotécnico ou em uma máquina de teste de materiais.

Aplicação: controle do peso em linha.

Controle do peso em linha.

Que grau de acurácia de medição é exigido da célula de carga, no contexto de sua aplicação específica e em relação à sua finalidade?

Analisar a tarefa real de um determinado sistema de pesagem nos permite acima de tudo avaliar qual grau de acurácia e precisão deve garantir as medições de peso fornecidas.
Algumas aplicações exigem um grau muito alto, enquanto outras podem tolerar um desempenho ligeiramente inferior.

 A acurácia e a precisão não podem ter muita importância, por exemplo, em um sistema de içamento no qual a célula tenha somente a tarefa de limitar a carga máxima aplicada, com uma função mais de segurança do que a pesagem efetiva. 

Ao contrário, elas se tornam requisitos básicos de uma célula de carga quando a finalidade do sistema de pesagem é o uso legalizado em relação a terceiros, ou seja, quando o objetivo da pesagem é determinar um preço de venda para uma transação comercial.
Neste caso, a célula de carga deve necessariamente ser aprovada, ou seja, dotada da certificação metrológica OIML R 60 que comprova o cumprimento de rigorosos requisitos metrológicos definidos pela Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML), garantindo a alta qualidade da célula em seu desempenho de pesagem.

Essa certificação é necessária para aplicações homologadas em muitos países, incluindo a União Europeia e o Reino Unido.

→Veja nossas células de carga com a aprovação OIML R60


Dependendo do mercado ao qual a célula de carga se destina, certificações semelhantes, que comprovam que o sensor atende aos requisitos metrológicos exigidos para uso legalizado em relação a terceiros pela regulamentação de diferentes países; por exemplo:

  • Certificação NTEP para os EUA
  • Certificação PAC (Pattern Approval Certificate) para a Federação Russa
  • Certificação CPA (Chinese Pattern Approval) para a República Popular da China


Outras características a considerar, em particular quando a aplicação requer um alto nível de qualidade de resultado de medição, são:

  • Classe de acurácia OIML /divisões legais.
    Esta é a classificação, dependente da certificação OIML R 60, que descreve as características metrológicas das células de carga e indica o grau de acurácia e precisão.

    As diferentes classes são indicadas por uma letra, que expressa o nível de acurácia (A, B, C e D), e por um número, que especifica quantas divisões legais a célula pode detectar em unidades de milhares.
    As divisões legais são as menores variações de peso, estáveis em todas as condições de medição, que a célula de carga pode detectar.

    Mais divisões legais significam uma maior acurácia na medição, pois permitem detectar variações de peso menores.
    Por exemplo, a classe de acurácia C3 indica que é uma célula que pode ser colocada em sistemas de pesagem que podem medir variações de peso até 1/3.000 da capacidade máxima do sistema.

    Assim, a classe D1 denota uma acurácia mais baixa, aceitável por exemplo para uma célula de carga usada na pesagem de material de construção, enquanto da classe C3 até C6 e além, colocam-se células de carga de alta acurácia, apropriadas para balanças de precisão, controladores de peso, sistemas de pesagem aprovados, balanças de bancada, pontes-báscula.

  • Erro combinado.
    Expresso como uma porcentagem da escala total, é um valor que representa o erro máximo que pode ser esperado da célula de carga.
    As características de linearidade, histerese e erro de temperatura são verificados nos testes OIML em um único conjunto de testes que retornam um limite total para a soma dos três erros detectados.
    Esse valor é o erro combinado. Quanto mais baixo, indica que a célula de carga tem mais acurácia e precisão.

  • Intervalo mínimo de verificação (V min).
    Este é o intervalo mínimo de verificação no qual a faixa de medição da célula de carga pode ser dividida.
    É obtido a partir da relação entre a capacidade máxima da célula e o valor Y (ou V mínimo relativo) estabelecido pelos testes OIML.
    Ele descreve a resolução da célula de carga, que é o aumento mínimo de peso que a célula é capaz de reconhecer.
    Esse valor é crítico quando a célula de carga deve ser usada em um sistema de pesagem homologado para medições em transações comerciais.

  • Efeito das variações de temperatura.
    O efeito da temperatura sobre o zero e o efeito da temperatura sobre a escala total indicam exatamente o erro máximo que um aumento ou uma diminuição na temperatura causam à leitura da célula, isto é, quanto o valor de zero ou da escala total pode desviar do valor real em porcentagem da escala total para cada grau celsius de variação da temperatura.

→ Leia também Como escolher uma célula de carga? Guia de características técnicas para ver esses parâmetros com mais detalhes

Para além de todos os fatores analisados até o momento, para escolher a célula de carga mais adequada, também é necessário considerar:

  • o fator econômico.
    As células de carga variam muito em termos de custo e, dependendo da especificação, também deve-se ter em mente o orçamento disponível

  • Um estudo cuidadoso de como a célula de carga deverá ser instalada.
    Planejar e realizar uma instalação correta da célula de carga é decisivo para obter o melhor desempenho do sensor e garantir um uso seguro e prolongado.

→ Leia também Como instalar corretamente um sistema de pesagem ou veja o tutorial:

Instruções para a correta instalação de células de carga, indicadores e transmissores de peso

 

Para finalizar: a escolha da célula de carga correta para uma determinada aplicação consiste em uma avaliação complexa e um cruzamento de todos os fatores que examinamos.

A LAUMAS apoia seus clientes nesta atividade de análise preliminar, oferecendo toda a sua experiência.

Podemos ajudar você na seleção das células de carga perfeitas para qualquer exigência específica e para aconselhar em relação à montagem mais adequada para a sua aplicação.

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