tipos de celda de carga

Tipos de celda de carga: ¿Cuáles son los tipos de celda de carga?

Aunque hay muchas tecnologías para medir fuerza, nos centraremos en el tipo más común de celdas de carga: las galgas extensiométricas de lámina metálica. Dentro de los tipos de celdas de carga, existe una variedad de formas de cuerpo y geometrías, atendiendo cada una de ellas a distintas aplicaciones. Conozca los principales tipos y geometrías de celdas de carga:

Celda de carga de anillo (o agujero pesante)

La celda de carga tipo Donut (también conocida como celda de carga de anillo) es una variante de la de celda de carga de compresión de perfil bajo y presenta un diseño compacto con un agujero pasante interior no roscado diseñado para el uso en aplicaciones de medida de cargas de compresión que sufre una barra o eje al pasar a través del agujero central del sensor. Uno de los principales usos de este tipo de sensores es la medición de la carga en bulones.

Dentro de las aplicaciones se incluyen las prensas, las aplicaciones de compresión en línea, la medición de fuerza en bulones (carga de bulón), fuerzas de cierre, la monitorización de sobrecargas o el ensamblaje de patas, y los sistemas de laminado.

celda de carga tipo Donut celda de carga de anillo celda de carga de agujero pasante cierre con bulones arandela de carga

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Celda de Carga en Línea

Conocidas comúnmente como transductores de fuerza en línea con rosca macho, este tipo de transductores de fuerza pueden ser usados tanto en aplicaciones de carga de tracción como en carga de compresión. Los sensores de celda de carga en línea ofrecen una construcción robusta, alta precisión y rigidez, y un amplio rango de capacidades con una necesidad de espacio de montaje mínimo. Son excelentes para aplicaciones duraderas y para su aplicación en prensas. FUTEK ha desarrollado una Celda de Carga en Línea para aplicaciones en las que el tamaño y los entornos restringido son críticos.

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Celda de Carga de Tipo Pastel

Las celdas de carga tipo pastel, también conocidas como celdas de carga de perfil bajo, Celdas de Carga universales o de Cizalladura, son usadas comúnmente en aplicaciones que requieren una precisión alta y una baja sensibilidad a las condiciones de carga. Para la mayor parte de capacidades la Celda de Carga Tipo Paste Universal están normalmente diseñada con varios puntos de montaje. Para capacidades bajas están diseñadas con vigas de flexión. Si se diseñan y fabrican correctamente, la naturaleza de su estructura es menos sensible a las cargas y los momentos externos (especialmente al Par) en comparación con otros sensores en línea como la Celda de Carga Tipo S-Beam, tipo diafragma o tipo columna. Este tipo de transductor de fuerza es normalmente utilizado en prensas de compresión para controlar la fuerza aplicada o la presión durante un ensayo o en producción, como las aplicaciones de ajuste por presión.

Los Sensores de Fuerza Tipo Pastel se suministran normalmente con un agujero pasante roscado central y múltiples agujeros pasantes en el disco exterior para el montaje. Mediante el fijado de los agujeros de montaje exterior, pueden ser utilizados también en tracción. Además, añadiendo una placa base de tracción, el usuario puede utilizarlos en línea tanto en aplicaciones de tracción como de compresión, al igual que una transductor de fuerza Tipo S-Beam. El rango de capacidades varía en función del fabricante, pero las Celdas de Carga Tipo Pastel se ofrecen generalmente desde 50 lbs a un millón de lbs. Las características estándar incluyen típicamente roscas métricas y sistemas de desconexión rápida. Las Celdas de Carga Tipo Pastel validadas para fatiga están además disponibles y son ampliamente usadas en aplicaciones de ensayos de resistencia. También se encuentran disponibles en versiones sumergibles con cableado integrado. Algunos fabricantes ofrecen además amplificadores incorporados VCC/4-20mA o con opciones plug & play TEDS IEEE1451.4. Las celdas de carga tipo Pastel son los sensores de peso ideales para los sistemas de celda de carga para el pesaje de tanques.

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Celda de Carga de Columna

Las Celdas de Carga de Columna (también conocidas como Celda de Carga Canister) ofrecen un diseño compacto para aplicaciones de alta capacidad de compresión como los test de fuerza de tornillos de banco de máquinas CNC. Estos modelos ofrecen una construcción robusta con capacidades desde 2,000 a 30,000 lbs. FUTEK ha desarrollado además una serie de celula de carga Canister en miniatura para aplicaciones donde el tamaño es un factor crucial. Visite nuestra URL sobre células de carga miniatura.

celda de carga de columna tipos de ceda de carga

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Celda de Carga Tipo S Beam

La Celda de Carga Tipo S (o S Beam) es uno de los tipos de celda de carga más populares. Fueron diseñadas inicialmente para aplicaciones en las que se transforman medidas mecánicas a valores digitales mediante la sustitución de muelles u otros dispositivos en línea. La Celda de Carga Tipo S está disponible en una gran variedad de rangos de carga con roscas métricas e imperiales. Son muy populares debido a su alta precisión, bajo precio y facilidad de instalación. Sin embargo, las celulas de Carga Tipo S están diseñadas estrictamente para aplicaciones en línea y son muy sensibles a las cargas, pares y momentos externos. Las cargas excéntricas deben ser evitadas para obtener unas mejores prestaciones y una mejor vida en servicio. Para aplicaciones que requieran de la capacidad de medir cargas excéntricas y cargas, momentos y pares externos, consulte las celdas de carga de tipo pastel.

Las características típicas de la celda de carga tipo S incluyen el cableado integrado y un sistema de desconexión rápida. Las Celdas de Carga tipo S Beam se suministran además en versiones selladas herméticamente y de tipo sumergibles. En los últimos años, se han diseñado y fabricado versiones en miniatura de las celulas de carga tipo S, conocidas como celulas de Carga Junior Tipo S Beam. La Celda de Carga en Miniatura tipo S se suministran con topes mecánicas incorporados para la protección de sobrecargas tanto de tracción como de compresión y están disponibles en capacidades desde 10 gramos hasta 100 lbs. Este modelo innovador se puede encontrar en cajas de tamaños inferiores a una moneda de un cuarto, lo que lo hace particularmente adecuado y altamente utilizadas en bolsas para aplicaciones médicas en procesos de diálisis (celda de carga para diálisis). Visite nuestra URL sobre células de carga miniatura.

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Celda de Carga Tipo Botón

Las celdas de carga de tipo botón están diseñadas para aplicaciones de compresión y son conocidas por su pequeño tamaño. Son utilizadas en espacios ajustados y limitados. Las celdas diseñadas para uso general están diseñadas con una construcción en diafragma, sin embargo, en el caso de aplicaciones de alta precisión, están diseñadas con vigas de doblado para bajas capacidades y diseños de cizalladura o columna para altas capacidades. Para obtener mejores prestaciones, la carga debe ser aplicada sin que existan cargas laterales o pares. En algunas ocasiones el ensamblaje de las celdas de carga tipo botón puede ser un reto. Para superar este desafío, algunos modelos están disponibles con puntos de montaje previstos en la base. Las celdas que no se suministran con puntos de montaje previstos son retenidas normalmente por una pared exterior o intercaladas entre dos conjuntos. Algunas versiones también están disponibles con un perno roscado en el centro para una carga tipo sonda.

Las celdas de carga tipo botón están disponibles en varias capacidades desde 1 lb a 100,000 lbs y carcasas desde ¼" (6mm) a 3" (76mm) OD. Los sensores de fuerza de botón de carga son ampliamente utilizados en aplicaciones médicas, así como en automatización, cuando son necesarios tamaños pequeños y donde el espacio es limitado. Si el espacio no es un problema y una mayor precisión es necesaria, utilice una celda de carga de tipo pastel. La medición de carga en rodamientos es una aplicación en la que se utilizan los botones de carga.

celda de carga tipo botón de carga personalizado QLA367

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Celda de Carga de Punto Único

(También conocida como Celda de Carga de Montaje Lateral, Sensor tipo Paralelogramo o Celda de Carga de Viga a Cizalladura)

Normalmente Las Celdas de Carga de Punto Único están diseñadas para aplicaciones en procesos que requieren plataformas de control de peso, generalmente del tipo de básculas de pequeño tamaño. Reciben este nombre porque pueden ser utilizadas para aplicaciones de plataformas que soportan cargas excéntricas utilizando solo un sensor. Las ventajas del diseño de este tipo particular de celdas de carga frente otras son su bajo perfil, la alta precisión y la capacidad de ajustarse a cargas excéntricas. Este tipo particular de celda de carga es generalmente fácil de instalar. Otros productos para aplicaciones similares como los botones de carga no son tan fáciles de montar. Este sensor de fuerza está además diseñado para aplicaciones OEM de alto volumen y se suministran en un rango de capacidades desde gramos hasta 500 lbs con el mismo diseño compacto.

La línea de Sensores de Fuerza de Punto Único de FUTEK es más compacta que los mismos tipos de sensores producidos por otros fabricantes. Estos promedian unas dimensiones de 2 x 0.5 x 2 pulgadas frente a 4 x 1 x 3 pulgadas. Además ofrecen una protección de sobrecarga, lo que les hace adecuadas tanto para el control de procesos como para aplicaciones de ensayo de materiales, dado que la sobrecarga ocurre normalmente durante la instalación. Debido a su tamaño y precisión han sido ampliamente utilizadas en equipos de mano y portátiles, así como en varias máquinas de ensayo de materiales. Otras aplicaciones populares son el procesado en línea de alimentos o el control de procesos de materiales o de sistemas de lotes. Las celdas de carga de montaje lateral, como el modelo de Celda de Carga de Alta Precisión LSM300, están recomendadas para soluciones OEM de medidas de peso en amáquinas automática de llenado de botellas.

AAdemás, debido a su tamaño compacto, alta precisión y largos Tiempos Medios Entre Fallos (que superan holgadamente los 100 millones de ciclos), han sido la selección ideal para aplicaciones médicas como los sistemas de control de sangre automatizados, diálisis y aplicaciones de pesaje de bolsas para aplicaciones de dosificación de medicamentos.

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Celdas de Carga Multieje

Un sensor multicomponente (conocido también comúnmente como sensor de fuerza y par o celda de carga multicomponente) está diseñado para registrar medidas en todas las direcciones espaciales: tanto fuerzas de tensión y compresión (±Fx, ±Fy, y ±Fz) como pares o momentos tanto en el sentido de las agujas de reloj como en el contrario (±Mx, ±My or ±Mz).

Sensores multiaxiales - Un sensor multieje es un sensor de fuerza y par que mide hasta 6 fuerzas (Fx, Fy, Fz) y pares (Mx, My, Mz) diferentes en 3 direcciones espaciales y las convierte en una señal eléctrica de salida. Los sensores multieje son también conocidos como transductores multicomponente o sensores de fuerza/par. (por ejemplo: sensor de fuerza de biaxial, sensor de fuerza de 4 ejes, sensor de fuera de 6 ejes, celda de carga de 6 DoF-grados de libertad)

Estos sensores especiales de par/fuerza están equipados con varios puentes de galgas extensiométricas que miden con exactitud las fuerzas y los pares aplicados en una dirección con interferencias cruzadas (diafonía) muy bajas o nulas de los momentos o fuerzas aplicados en otras direcciones.

En aplicaciones donde varios vectores de fuerza y par deben ser medidos simultáneamente en las direcciones x, y e z, los sensores multieje son las opciones preferibles. Gracias a su diseño compacto, los transductores multicomponente proporcionan un gran ahorro de espacio en el montaje y de tiempo de instalación en comparación con una solución alternativa que consista en la instalación de varias celdas de carga y sensores de par de un solo eje.

Celda de Carga Triaxial con Protección de Sobrecarga

sensor de celda de carga tipo multiaxial

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¿Cómo elegir un sensor de fuerza para tu aplicación?

Comprendemos que elegir el transductor de carga correcto es una tarea abrumadora, ya que no existe ningún estándar en la industria real sobre cómo debe ser seleccionado. Existen además algunos retos a los que se podría enfrentar, incluyendo el encontrar el amplificador de celda de carga o el acondicionador de señal compatible o la necesidad de un producto personalizado que aumentaría el plazo de entrega.

Para ayudarle a seleccionar su sensor de fuerza, FUTEK ha desarrollado una “Guía de 5 pasos” fácil de seguir. Aquí tiene un vistazo para ayudarle a acotar su selección. Para más información, consulte nuestra guía completa “Cómo seleccionar una celda de carga”.

Paso 1: Entender su aplicación y qué está midiendo. Un sensor de carga es diferente a un sensor de presión, un sensor de par o un sensor de fuerza de torsión y está diseñado para medir cargas de tracción y compresión.
Paso 2: Definir las características de montaje del sensor y su ensamblaje. ¿Existen cargas estáticas o son de tipo dinámico? Defina el tipo de montaje ¿Cómo va a realizar el montaje del sensor de fuerza?
Paso 3. Definir sus requisitos de capacidad máxima y mínima. Asegúrese de seleccionar una capacidad superior a la máxima carga de funcionamiento y previamente a la selección de capacidad determine todas las cargas externas (cargas adicionales cargas no centradas) y momentos.
Paso 4. Definir los requisitos de tamaño y geometría (anchura, peso, altura, longitud, etc.) y los requisitos de prestaciones mecánicas (salida, no-linealidad, histéresis, fluencia, resistencia del puente, resolución, frecuencia de respuesta, etc.) Otras características que considerar son: sumergible (resistente al agua), criogénico, alta temperatura, puentes múltiples o redundantes y TEDS IEEE1451.4.
Paso 5. Defina el tipo de señal de salida que requiere su aplicación. Los voltajes de salida de los circuitos de los transductores de fuerza son de mv/V. Así que, si su PLC o DAQ requiere una señal de salida analógica, una salida digital de la celda de carga o una comunicación en serie, usted necesitará obligatoriamente un amplificador de señal para la célula de carga o un acondicionador de señal. Asegúrese de seleccionar el amplificador correcto y de calibrar el sistema completo de medición (transductor de carga + acondicionador de señal). Esta solución preconfigurada se traduce en una mayor compatibilidad y precisión del sistema completo de medida de fuerza.

Para más detalles sobre nuestra “Guía de 5 pasos”, por favor visite nuestro enlace “Cómo seleccionar una celda de carga” para consultar las instrucciones completas.