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Célula de Carga

Saiba mais sobre Células de Carga e Tipos

Uma célula de carga é um transdutor de força que converte a carga que atua sobre ele em uma saída elétrica mensurável. Embora existam vários tipos, as células de carga baseadas em sensores de deformação e tensão são as mais usadas.

Vários tipos de células de carga são utilizados no ambiente laboratorial ou operacional. Quando é preciso converter força em uma saída elétrica mensurável, a célula ou transdutor de carga é a melhor opção.
Hoje em dia, com exceção de determinados laboratórios onde a balança mecânica de precisão ainda é utilizada em maior escaola, a célula de carga com extensômetro (ou sensor de deformação) e tensão dominam o setor de pesagem. A célula de carga pneumática é bastante utilizada nos locais onde é desejável contar com higiene e segurança intrínsecas, sendo que a célula de carga hidráulica é considerada para uso em locais remotos, uma vez que não necessitam de fonte de alimentação.
A célula de carga com sensor de deformação oferece precisão de 0,25% a 0,03% do fundo de escala e são adequadas para praticamente todas as aplicações industriais.

Os tipos mais comuns de célula de carga são tipo S, bending beam, célula de carga miniatura e subminiatura, extensômetro (strain gage), tipo viga, canister, tensão/compressão e de compensação hidrostática. Leia mais sobre tipos e como escolher uma célula de carga.
Célula de Carga
Circuito com Compensação Wheatstone

Saiba mais sobre Célula de Carga

A História da Célula de Carga

Antes de as células de carga baseadas em sensores de deformação e tensão terem se tornado o método preferido para aplicações de pesagem industrial, as balanças de alavanca mecânica eram amplamente utilizadas. As balanças mecânicas podem pesar de tudo, desde pílulas a vagões, e podem fazê-lo com precisão e de forma confiável se forem devidamente calibradas e mantidas. O método de operação pode envolver o uso de um mecanismo de compensação de peso ou a detecção da força aplicada por alavancas mecânicas. Os primeiros pré-sensores de deformação e tensão incluíram projetos hidráulicos e pneumáticos. Em 1843, o físico Inglês Sir Charles Wheatstone inventou um circuito de ponte capaz de medir resistências elétricas. O circuito de ponte de Wheatstone é ideal para medição das alterações de resistência que ocorrem nos sensores de deformação e tensão. Embora o primeiro sensor de deformação tipo fio de resistência colado tenha sido desenvolvido na década de 1940, a aplicação dessa nova tecnologia só foi viabilizada técnica e economicamente após a eletrônica moderna. Desde aquela época, contudo, os sensores de deformação se ploliferaram como componentes mecânicos de balanças e como células de carga autônomas.

Princípios Operacionais da Célula de Carga

Os designs de célula de carga podem ser caracterizados pelo tipo do sinal de saída gerado (pneumático, hidráulico, elétrico) ou pela maneira como o peso é detectado (flexão, cisalhamento, compressão, tensão, etc.)

A Célula de Carga Hidráulica é um dispositivo de equilíbrio de forças, medindo o peso de acordo com a mudança na pressão do fluido de preenchimento interno. Em uma célula de carga hidráulica tipo diafragma rotativo, uma carga ou uma força atuando sobre o cabeça de carga é transferida para um pistão que, por sua vez, comprime um fluido de preenchimento confinado na câmara do diafragma elastomérico. À medida que a força aumenta, a pressão do fluido hidráulico sobe. Essa pressão pode ser indicada, no local, transmitida para indicação ou controle remoto. A saída é linear e relativamente não afetada pelo volume de líquido de enchimento ou por sua temperatura. Se as células de carga forem adequadamente instaladas e calibradas, a exatidão pode ser de 0,25% do fundo de escala ou superior, o que é aceitável para a maioria das aplicações de pesagem de processo. Esse sensor é ideal para uso em áreas de risco, uma vez que não possui componentes elétricos. As aplicações típicas da célula de carga hidráulica incluem pesagem de tanques, de silos e de tremonhas. Para obter a máxima exatidão, o peso do tanque deve ser obtido instalando-se uma célula de carga em cada ponto de apoio e somando suas saídas.

A Célula de Carga Pneumática também funciona com base no princípio de equilíbrio de forças. Esse dispositivo utiliza múltiplas câmaras de amortecimento para fornecer uma exatidão maior do que a de um dispositivo hidráulico. Em alguns designs, a primeira compartimento de amortecimento é usada como uma câmara de tara de pesagem. Células de carga pneumáticas são frequentemente utilizadas para medir pesos relativamente pequenos em setores onde a limpeza e a segurança representam uma grande preocupação. As vantagens desse tipo de célula de carga incluem serem inerentemente à prova de explosão e não afetadas por variações de temperatura. Além disso, essas células não contêm fluidos que poderiam contaminar o processo caso o diafragma se rompesse. As desvantagem incluem a relativamente baixa velocidade de resposta e a necessidade de limpeza, secagem e regulagem do ar ou do nitrogênio.

A Célula com Extensômetro (ou Sensor de Deformação) converte a carga que age sobre ela em sinais elétricos. O próprio sensor é colado em uma viga ou em um elemento estrutural que se deforma quando peso é aplicado. Na maioria dos casos, quatro sensores de deformação e tensão são usados para obter máxima sensibilidade e compensação de temperatura. Normalmente, dois dos sensores estão em tensão e dois em compressão, sendo conectados com os ajustes de compensação. Quando o peso é aplicado, a deformação mecânica altera a resistência elétrica dos medidores de forma proporcional à carga. As outras células de carga estão caindo no esquecimento, à medida que os modelos com sensores de deformação continuam a aumentar progressivamente a sua exatidão e a reduzirem seu preço unitário.



Escolha a Célula de Carga certa para sua aplicação

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Célula de carga de compressão Célula de Carga de Compressão
Geralmente a célula de carga de compressão dispõe de um design com botão integral. É ideal para montagem em locais onde há limitação de espaço. Oferece excelente estabilidade a longo prazo.
Células de carga de compressão / tensão Célula de Carga de Compressão / Tensão
A células de carga de compressão e tensão é aplicada onde a carga varia de tensão para compressão e vice-versa. Essas células de carga são ideais para ambientes com restrição de espaço. Extremidades roscadas facilitam a instalação.
Células de carga tipo viga S Célula de Carga Tipo Viga S
A células de carga tipo viga S recebeu o nome com base no formato da letra S e pode fornecer uma saída tanto sob tensão como sob compressão. As aplicações incluem nível de tanques, tremonhass e balanças para caminhão. Elas oferecem rejeição superior da carga lateral.
Bending Beam Load Cell Célula de Carga Tipo Viga de Flexão
Usada em várias aplicações de célula de carga, pesagem de tanques e controle de processos industriais. Apresentam construção de perfil baixo para integração em áreas de espaço restrito.
Célula de carga de plataforma e de ponto único Célula de Carga de Plataforma e de Ponto Único
As células de carga de plataforma e de ponto único são utilizadas para sistemas de pesagem comercial e industrial. Essas células fornecem leituras precisas, independentemente da posição da carga sobre a plataforma.
Células de carga tipo canister Célula de Carga tipo Canister
A célula de carga tipo canister é utilizada para aplicações de pesagem única e múltipla. Muitos modelos são feitos inteiramente em aço inoxidável e hermeticamente selados para lavagem e para áreas molhadas.
Células de carga de perfil baixo Célula de carga de baixo perfil
As células de carga de compressão e tensão/compressão. Os futos de montagem e as roscas fêmeas proporcionam uma instalação fácil. Utilizadas com frequência em pesquisas de pesagem e em monitoramento da força em linha.

Perguntas Frequentes

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Comparativo de Desempenho de Células de Carga

Tipo Intervalo de Pesagem Exatidão: FE (Fundo de escala) Aplicações Pontos Fortes Pontos Fracos
Células de Carga Mecânicas
Célula de Carga Hidráulica Até 10.000.000 lbs 0,25% Tanques, silos e tremonhas
Áreas de risco.
Suportam altos impactos,
insensíveis à temperatura.
Onerosas, complexas.
Célula de Carga Pneumática Amplo Alta Indústria Alimentícia, áreas de risco Intrinsecamente seguras.
Não contém fluidos.
Resposta lenta.
Exigem ar limpo e seco.
Células de Carga com Extensômetro
Célula de Carga tipo Viga de Flexão 10-5k lbs. 0,03% Tanques, balanças de plataforma. Baixo custo, construção simples Sensores de deformação ficam expostos,
precisam de proteção
Célula de Carga tipo Viga de Cisalhamento 10-5k lbs. 0,03% Tanques, balanças de plataforma,
cargas descentralizadas
Rejeição de excesso de carga, melhor vedação e proteção  
Célula de Carga tipo Canister até 500k lbs. 0,05% Caminhões, tanques, trilhos e balanças de tremonha Suportam movimentação de carga Sem proteção horizontal de carga
Célula de Carga tipo Panqueca e Anel 5-500k lbs.   Tanques, silos, balanças Inteiramente em aço inoxidável Movimento de carga não permitido
Célula de carga
Tipo botão e arruela
0-50k lbs
0-200 lbs. tip.
1% Balanças pequenas Pequenas, baratas As cargas devem ser centralizadas,
movimento de carga não permitido
Outras Células de Carga
Helicoidais 0-40k lbs. 0,2% Plataforma, empilhadeira, carga da roda,
pesagem de banco automotivo
Suportam cargas fora do eixo,
sobrecargas, choques
 
Fibra Ótica   0,1% Cabos de transmissão elétrica,
encaixe ou montagem com parafusos
Imunes a RFI/EMI e a altas temperaturas,
intrinsicamente seguro
 
Piezorresistivas   0,03%   Extremamente sensíveis, alto
nível de sinal de saída
Alto custo, saída não linear