celdas de carga

BASCULAS DINAMICASBASCULAS DINAMICAS

CELDAS DE CARGACELDAS DE CARGA

INTRODUCCIONINTRODUCCION

CELDAS DE CARGA .

Una galga extensométrica es un sensor basado en el efecto piezorresistivo La cual es la propiedad de algunos materiales conductores y semiconductores, cuya resistencia cambia cuando se los somete a un esfuerzo mecánico (tensión o compresión) que los deforma.

Un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica. La celda de carga se conoce de diferentes modos de los cuales sensor de peso, transductor de peso, celda de carga o célula de carga.

Existen diferentes tipos de sensores de peso, siendo las mas comunes:

- LVDT (transformador diferencial)- Strain Gauge (galgas extensiométricas)

El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales a través de inductancias.

DESCRIPCIONDESCRIPCION

Las celdas pueden ser a tensión o compresión, trabajan en cantilever o pueden ser de doble circuito de medida ( Double Shear Beam)

En general la construcción de la celda consiste de el cuerpo, caja ó paquete, el cual puede ser fabricado en aluminio, acero al carbón ó en acero inoxidable. Esta caja debe de tener cierta capacidad de deflexión en los puntos donde se ubica el circuito de medición ó galga . Esta galga, actúa como un resorte y está diseñado para regresar a su punto de inicio o reposo una vez que se le deja de aplicar una fuerza, a su vez este diseño permite una mínima deflexión.

Esta deflexión con la que el circuito reacciona se conoce como sensibilidad, la cual dependiendo del diseño puede variar desde 0.5mv/v hasta 3.0mv/v entre las más comunes

Celda de carga

Galga extensiometrica

Columna

Cable de la celda Puente wheastone


La condición de reposo es cuando el puente de wheastone sin aplicarle una fuerza externa, se mantiene balanceado. En este caso no hay señal de salida.

En esta condición la celda de carga no tiene peso sobre ella, está alimentada a través de sus puntos de excitación ( Existe voltaje y la circulación de corriente en el puente de Wheastone es cero).

En el momento que se le aplica un peso, se ejerce una fuerza sobre la celda de carga, deformando el puente de Wheastone y ocasionando un desbalance en sus resistencias. Esto produce un flujo de corriente y en consecuencia una señal de salida (mV) proporcional al peso aplicado.


Estas pueden ser de 3000 divisiones 5000 ó 10,000, comercialmente, en caso de muy alta precisión existen celdas con mas divisiones. Una celda entre más divisiones es más precisa.

Esto es por cada volt de excitación nos deberá dar una salida en mV.

Esto quiere decir que si una celda tiene 3000 divisiones y su capacidad es de 1000 Kg. La cantidad de peso que puede reconocer con certeza es de 0.3kgs por división. Al igual como se muestra en la figura anterior la variación en la corriente es proporcional a, peso ejercido


Las celdas de carga tienen como capacidad máxima de sobrecarga de 300% esto es que soportaran hasta este punto antes de que mecánicamente el material se deforme de manera que no pueda regresar a su condición inicial esto es verificable al dejar la celda sin carga si la señal de salida no esta cerca de 0mv la celda ya se deformo y no es posible determinar hasta que punto su linealidad se mantiene ,normalmente las celdas tienen hasta el 105% de su capacidad para responder de manera lineal después de este punto no se puede asegurar su respuesta .

La mayoría de las celdas están compensadas automáticamente en temperatura y la longitud del cable influye considerablemente por lo que no deberá cortarse bajo ninguna circunstancia.

Las celdas de carga están certificadas bajo la norma NTEP.

Cada fabricante tiene su código de colores para conectarlas por lo que deberá tenerse la información del fabricante antes de instalarlas.


La construcción de la celda puede ser sellada, herméticamente sellada ó una combinación de éstas, y puede ser para un rango de temperatura normal ó temperaturas hasta 400 grados Fahrenheit con cable de silicón, PVC ó teflón

Una celda de propósito general para áreas no húmedas y sin ambientes corrosivos, puede trabajar perfectamente incluyendo en áreas donde puede haber polvo. ( No sellada herméticamente, de Aluminio ó Acero con acabado de níquel ).

Otro caso sea quizás el de una área de manejo de alimentos donde hay humedad excesiva limpieza con sanitizantes y desinfectantes y lavado con chorro de agua. (Aquí se recomienda una celda en acero inoxidable herméticamente sellada).

CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

Otro caso es en áreas de fundición donde las temperaturas son muy altas y se corre el peligro de que se trasmita alta temperatura a la celda de carga.

Por lo que su funcionamiento varía directamente proporcional a los cambios de temperatura, aún cuando las celdas están compensadas automáticamente en su temperatura. Aquí se recomienda utilizar una celda de alta temperatura (400ºF). y de fabricación herméticamente sellada en acero inoxidable.

Las celdas pueden ser clasificadas según el ambiente de trabajo antes mencionado con los siguientes modelos.

IP65 ( No selladas ) IP67 ( Selladas a prueba de chorro de agua) IP68 ( Selladas a prueba de inmersión de agua, con un sellado al vacío)

CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

PUENTE WHEASTONEPUENTE WHEASTONE

puente de wheastone

Un puente de wheastone esta compuesto por cuatro resistencias normalmente del mismo valor, generalmente las celdas emplean resistencias de 350 ,700 o 1000 ohms. Cuando el puente se encuentra en equilibrio R1 = R2 y R3 = R4 En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de cero "0" voltios entre los puntos A y B, por lo tanto no hay flujo de corriente entre los puntos A y B (0 Amp.), Cuando surge una variación de resistencia en R4 existe una diferencia de potencial entre A y B, por lo tanto una variación de corriente.

Donde la variación de corriente en los puntos A y B, va a ser proporcional a la variación de impedancia en la resistencia R4, dado el caso de que la variación de la resistencia R4 sea debido a la variación de tensión que se le ejerce a la galga extenciometrica.

Por lo tanto cuando el puente tiene esa diferencia o no se encuentra en equilibrio debido a que R1 = R2 y R3 ≠ R4 En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de diferente de cero voltios entre los puntos A y B, por lo tanto existe un flujo de corriente entre los puntos A y B.

PUENTE WHEASTONEPUENTE WHEASTONE

CONEXIONES:

Todas las celdas de carga tienen mínimo cinco puntos de conexión, aunque algunas manejan dos adicionales para el SENSE. Una celda de carga típica tiene:

CONEXIONCONEXION

¿Como Identificar la Conexión del Cableado?

Esto se logra de dos modos uno a través del certificado de la celda y la otra a través medir las impedancias en la celda de carga. Consideremos un ejemplo de una celda tipo Acordeón modelo SHB. La celda de carga cuenta con 5 cables de los cuales, 2 son para excitación, 2 para señal y 1 para tierra física, el cableado esta determinado por colores Rojo, Negro, Verde, Blanco, Plateado este ultimo tierra. Por combinación se registran las siguientes mediciones

negro-rojo 320 ohmsnegro-verde 463 ohms negro-blanco 320 ohmsrojo-blanco 351 ohmsrojo-verde 320 ohmsverde-blanco 320 ohms

Concluimos que negro-verde es excitación y que rojo-blanco es señal debido a que la impedancia en excitación siempre es mayor o igual al de la señal. Al igual que la resistencia de la celda es de 350ohms..

CONEXIONCONEXION

¿Qué hacer cuando se tiene mas de una celda?

Normalmente cuando se tiene mas de una celda se emplea un equipo adicional llamado caja suma la cual permite unir las celdas en paralelo, una caja suma se muestra en la siguiente figura.

CONEXIONCONEXION

CELDAS DE CARGA BALANCEADAS.

Las celdas balanceadas tiene la característica de que las impedancias de entrada y de salida son iguales. Normalmente de 350, 450, etc.

CELDAS DE CARGA DESBALANCEADAS.

Las celdas de carga desbalanceadas tienen una impedancia diferente entre la entrada y la salida.

SENSITIVIDAD DE UNA CELDA DE CARGA.

Una celda de carga es alimentada normalmente de 0 a 15 volts y podrá tener una resolución de 1 mv/v, 2 mv/v, 3 mv/v, comúnmente, esto es por cada volts de entrada en la alimentación la celda responderá con 1 mv, 2 mv o 3 mv, según sea la resolución de la celda.

CONEXIONCONEXION

CELDAS DE CARGA CON ACCIONAMIENTO A TENSIÓN. Este tipo de celdas es muy utilizado por su confiabilidad y fácil instalación. Una de sus ventajas de esta celda es que la celda opera en cualquier dirección sin importar que se encuentre vertical o inclinada. Esto es que la fuerza puede ser aplicada en cualquier dirección sin que genere componentes de fuerzas adicionales a la carga aplicada. Su uso también es muy común en sistemas colgantes donde existen movimientos oscilatorios. Es muy importante que los accesorios de montaje tengan movimientos libres en todas direcciones, por lo que se recomienda el uso de rótulas en cuando menos uno de sus extremos (Ver figura).

TIPO DE CELDATIPO DE CELDA

CELDAS DE CARGA TIPO COMPRESIÓN. El uso de las Celdas de carga tipo Compresión también es muy confiable en los sistemas de pesaje dinámico, siendo un inconveniente la aplicación de fuerzas no verticales sobre el eje de la celda ya que si se aplica una fuerza inclinada, se produce una componente de fuerzas como se muestra en la siguiente figura. Este tipo de celdas de carga son poco utilizadas actualmente por los fabricantes de los sistemas de pesaje dinámicos.


CELDAS DE CARGA TIPO FLEXION

Es un tipo de celda muy confiable y muy utilizado por los fabricantes de este tipo de sistemas. ( Ver Figura. )


ANALISIS DE FALLAS DE CELDAS DE CARGA Para revisar una celda de carga y determinar si esta dañada podrán efectuarse las siguientes pruebas 1.- Revisar la impedancia de entrada y salida para asegurarse que no están “abiertas” o en “corto”.

QUE LECTURA DEBEMOS ESPERAR?

2.- Eléctricamente excitar con voltaje la entrada y medir la salida para determinar la respuesta.

COMO HACERLO PARA ENCONTRAR ESTOS VALORES?

ANALISIS DE FALLASANALISIS DE FALLAS

3.- Observar cuidadosamente si la celda de carga no esta deformada por exceso de cargas o esfuerzos.

SE MUESTRA UNA CELDA DEFORMADA POR EXCESO DE PESO 4.- Revisar cuidadosamente con un ohmetro que no estén en corto los cables de conexión entre las celdas de carga y el instrumento. Revisar celda por celda en forma independiente si es que se está utilizando más de una celda.

COMPROBAR LA LECTURA EN CORTO

5.- Revisar cuidadosamente que el cable de la celda no este dañado físicamente. 6.- Verificar la capacidad de la celda de carga para determinar si es la adecuada para la aplicación que se pretende.

ANALISIS DE FALLASANALISIS DE FALLAS

celdas de carga

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