In ambito industriale, le celle di carico costituiscono il cuore di sistemi di pesatura e controllo, grazie alla loro precisione e affidabilità.
Nel corso degli anni si sono sviluppate numerose tipologie di celle di carico, classificabili sia per tecnologia di rilevamento (analogiche vs digitali, estensimetriche, idrauliche, pneumatiche, ecc.) sia per la modalità con cui la forza viene applicata e misurata (compressione, trazione, flessione, taglio, ecc.).
Parlando di sistemi di pesatura si fa spesso riferimento alle celle di carico. Ma cosa sono esattamente questi dispositivi e perché sono così importanti nelle bilance?
Una cella di carico è un trasduttore utilizzato per misurare forze o pesi convertendoli in un segnale (generalmente elettrico) proporzionale alla forza applicata.
Le celle di carico sono dispositivi molto versatili e utilizzati nella pesatura industriale grazie alla loro precisione e praticità.
La cella di carico, infatti, rilascia un segnale proporzionale alla forza misurata che viene poi tradotto in un valore numerico.
Tipologie di Celle di Carico
Esistono talmente tante tipologie e varietà di celle di carico che è praticamente impossibile elencarne tutti gli impieghi.
Questi strumenti possono essere classificati in base a diverse qualità, una di queste è la loro capacità di carico.
Celle di Carico a Bassa Capacità
Esistono, dunque, celle di carico a bassa capacità che vanno da un minimo di 25 grammi a un massimo di 70 chili.
Queste celle di carico sono ideali per essere utilizzate quando è necessaria un’elevata accuratezza, come ad esempio nel caso delle bilance da laboratorio oppure nelle bilance contapezzi.
Celle di Carico a Media Capacità
Le celle di carico a media capacità, invece, possono misurare dai 90 chilogrammi alle 9 tonnellate circa e sono particolarmente affidabili e, quindi, utilizzate per le bilance da pavimento industriali, le bilance per la pesatura degli automezzi, le bilance a piattaforma, posizionate sotto dei silos ecc.
Celle di Carico ad Alta Capacità
In ultimo abbiamo le celle di carico ad alta capacità che arrivano alle 400 tonnellate e vengono utilizzate nell’industria pesante e per le bilance che misurano i grossi carichi come ad esempio una pesa a ponte per automezzi.
Celle di Carico Digitali
Le celle di carico digitali rappresentano l’evoluzione tecnologica delle classiche celle analogiche e rappresentano, attualmente, i dispositivi più diffusi sul mercato.
Rispetto alle celle di carico meccaniche, quelle digitali sono caratterizzate da un segnale più forte.
Il segnale, infatti, si origina comunque come un voltaggio elettrico analogico, ma poi viene automaticamente convertito in digitale: in genere utilizza dai due ai sei volt di energia, decisamente più potente rispetto a quello analogico.
Le celle di carico digitali, inoltre, hanno una maggiore velocità di lettura del segnale.
Questo tipo di celle di carico, infatti, può registrare accuratamente centinaia di misurazioni da centinaia di singole celle molteplici volte al secondo.
Questa caratteristica le rende adatte a essere utilizzate nelle applicazioni che richiedono maggiore precisione.
Celle di Carico Single Point (Off-Center)
Vediamo quindi i vari tipi partendo dalle versioni più utilizzate per realizzare una bilancia a piattaforma, le celle di carico denominate single point o off-center largamente diffuse e presenti in qualsiasi tipo di bilancia con piattaforma di pesata fino a 300 kg.
Celle di Carico a Compressione
Le celle di carico a compressione sono molto frequentemente utilizzate nella pesatura industriale grazie alla loro semplicità di installazione.
Questi dispositivi, però, hanno un punto debole che è la loro estrema sensibilità ai carichi laterali: ciò li rende utilizzabili solo in condizioni di perfetta staticità e perpendicolarità nell’applicazione del carico.
Per esempio, le celle di carico a compressione sono utilizzate per la pesatura dei silos, serbatoi, tramogge, mescolatori anche di dimensioni considerevoli.
Negli anni, le celle di carico a compressione sono state superate dalle celle di carico a taglio e doppio taglio.
Celle di Carico a Taglio e Doppio Taglio
Le celle di carico a taglio sono state studiate per superare il problema dei carichi laterali che compromettono la precisione della pesata nel caso delle celle di carico a compressione.
Questa tipologia di celle di carico, infatti, è insensibile sia ai carichi laterali che alle vibrazioni e consente minimi spostamenti di carico per eventuali compensazioni.
Questo le rende particolarmente adatte per esempio ad essere applicate nelle miscelazioni, sotto rulliere, nastri trasportatori.
Le celle di carico a doppio taglio sono particolarmente precise ma anche robuste, ciò le rende adatte ad essere utilizzate nell’industria in presenza di grossi carichi, tipicamente per pesare camion ed autoveicoli di grandi dimensioni.
Anche in circostanze estreme, infatti, le celle di carico a doppio taglio riescono a garantire alte performance.
Celle di Carico a Flessione (Bellows)
Le celle di carico a flessione sono anche dette a soffietto e hanno un intervallo di pesatura che va da 5 a 2500 chilogrammi circa.
Questi dispositivi sono utilizzati per lo più in applicazioni monocella ma possono anche essere usate in gruppi di tre o quattro per sistemi di pesatura più evoluti.
Le celle di carico a flessione sono adatte per piccoli carichi in impieghi che richiedano pesature ad alta precisione, ad esempio piccoli serbatoi, tramogge, nastri, sistemi di riempimento, insaccatrici, piattaforme e carichi sospesi.
Gli impieghi di queste celle di carico così versatili e performanti sono molteplici.
Celle di Carico a Trazione
Nei casi in cui i carichi da pesare non possano essere poggiati ma debbano venire sospesi, in particolar modo, dunque, in certe tipologie di industrie o cantieri, si rivela molto utili le celle di carico a trazione.
Si tratta di celle di carico che misurano le forze tendenti.
Disponibili in varie dimensioni, questi dispositivi sono impiegati, ad esempio, nei dinamometri per carroponte e in qualsiasi altra applicazione in cui un oggetto da pesare sia appeso ad un gancio.
Questa tipologia di celle di carico consente la pesatura anche di decine di tonnellate.
Le celle di carico a trazione sono disponibili in varie dimensioni e tipologie e si applicano nelle bilance a gancio e in tutti quei casi in cui un corpo da pesare possa essere appeso ad un supporto.
Celle di Carico a Perno
Un’applicazione simile a quella delle celle di carico a trazione ce l’hanno le celle di carico a perno che, poste su carri ponte o argani, riescono a rilevare il peso in tutte quelle situazioni i cui non esiste un appoggio ma è necessario misurare la forza di sollevamento su carrucole, capofisso ecc.
Altre Tipologie
Altre tipologie sono le celle di carico a colonna, con una capacità fino a 250 tonnellate, adatte in particolare alle bilance a tramoggia o per una pesa a ponte e le celle di carico a bottone e rondella, con un intervallo di pesatura tra gli 0 e i 100 chilogrammi, particolarmente utilizzate in piccoli sistemi per pesare.
Celle di Carico Idrauliche: Funzionamento e Specifiche
Una particolare tipologia di celle di carico è rappresentata dalle celle idrauliche che utilizzano un meccanismo formato da un pistone a cilindro immerso in un liquido che, muovendosi in base al carico da pesare, produce un cambiamento di pressione che viene registrato da un apposito diaframma.
L’incremento della pressione è direttamente proporzionale al peso del carico applicato al cilindro e viene trasmessa all’interno di un tubo Bourdon connesso alla cella di carico stessa.
Le celle di carico idrauliche misurano il peso sfruttando la variazione di pressione di un fluido in conseguenza di una forza applicata.
In una cella idraulica tipica, il carico esercitato preme su un pistone collegato a una camera chiusa contenente un liquido (olio o glicerina); la forza comprime il fluido all’interno di una membrana elastica, generando un aumento di pressione proporzionale al peso.
Questa pressione può essere indicata localmente tramite un manometro collegato oppure trasdotta a distanza tramite un tubo o un sensore di pressione.
La risposta in pressione di una buona cella idraulica è lineare e relativamente indipendente dalla quantità di fluido o dalle variazioni di temperatura dello stesso.
Il principale vantaggio di questa tecnologia è l’assenza totale di componenti elettrici o elettronici nel sensore.
Vantaggi delle Celle di Carico Idrauliche
- Sicurezza in ambienti pericolosi: Le celle di carico idrauliche sono abitualmente impiegate in ambienti ad alto rischio, come ad esempio nelle aree classificate ATEX a rischio di esplosione, grazie alla loro sicurezza garantita dal fatto che non comprendono parti elettriche o elettroniche. Le celle di carico pneumatiche, infatti, utilizzano una tecnologia simile ma la pressione viene esercitata su un gas.
- Robustezza e durata: Realizzate in acciaio legato di alta qualità, queste celle di carico sono sottoposte a un trattamento speciale che ne garantisce la stabilità a lungo termine.
- Resistenza ambientale: Sono dotate di un rivestimento altamente resistente, testato per 480 ore di esposizione alla nebbia salina, che le rende perfette per gli ambienti più difficili.
Svantaggi delle Celle di Carico Idrauliche
- Precisione limitata: Hydraulic load cells are not very accurate and not very common these days.
- Tecnologia obsoleta: The advantage of robustness that they offered in times when electronics were not as accurate are long gone.
Applicazioni delle Celle di Carico Idrauliche
Le celle di carico idrauliche sono progettate per essere collocate alla base di strutture di armatura per controllare e misurare il carico che esse trasmettono al loro piede, ad esempio del monitoraggio delle gallerie oppure nel controllo delle pile dei ponti e varie.
Tale controllo è indispensabile per garantire la sicurezza di opere di sostegno provvisorie o permanenti.
Le tipiche applicazioni idrauliche delle celle di carico sono serbatoi, f...
Classe di Precisione OIML delle Celle di Carico
Per ogni tipologia di cella di carico esiste un apposita classificazione OIML in base al grado di precisione.
L'accuratezza quindi varia da applicazione ad applicazione ed i requisti di precisione / velocità sono diversi.
Quando valutate l'acquisto di una cella singola o volete comprendere di più circa il prezzo di una bilancia industriale, dovrete certamente fare riferimento alla classe di precisione classificata commercialmente secondo questa tabella:
| Classe di Precisione OIML | Accuratezza | Esempi di Applicazione |
|---|---|---|
| D1, C1 e C2 | Bassa | Pesatura del calcestruzzo |
| C3, C3RM e C6 | Alta | Bilance di precisione, checkweighers, sistemi di pesatura OMOLOGATI CE-M, sistemi di miscelazione e dosaggio |
Utilizzo delle Celle di Carico
Esistono talmente tante tipologie e varietà di celle di carico che è praticamente impossibile elencarne tutti gli impieghi.
In realtà quasi tutti i settori industriali e manifatturieri utilizzano, in diversi modi, la tecnologia delle celle di carico.
Questi dispositivi, infatti, sono stati progettati per adattarsi alle situazioni e alle condizioni più diverse mantenendo comunque un altissimo livello di precisione e di affidabilità nella pesatura.
Per questo motivo le celle di carico vengono utilizzate non solo durante i processi di pesatura, ma anche durante tutte le operazioni di controllo e gestione dei processi.
Per quanto riguarda la vendita, le celle di carico possono essere acquistate singolarmente o già assemblate in kit di pesatura per essere montate più facilmente e subito utilizzate.
Ad esempio un Kit per pese a ponte comprende un indicatore digitale di peso, le celle di carico analogiche, un kit di montaggio e una scatola di equalizzazione.
Si tratta, dunque, di una tecnologia molto diffusa che garantisce alti standard nella produzione e di cui i diversi settori industriali difficilmente riuscirebbero a fare a meno.
TAG: #Idrauliche