Balanzas y Sistemas de Pesaje Electrónico
FRALIB S.A.C. - Av. Aviación 2814 Of. 201 - San Borja - Lima, 15036 - PERÚ - Tel. (51 1) 224 2151 - 224 9809 - 224 98111 INFORMACIÓN TÉCNICA
Celdas de Carga - Aplicación de Fuerzas en una Celda de Carga
El   entendimiento   de   la   forma   exacta   en   que   una   carga   o   fuerza   debe   ser   aplicada   a   la   celda   de   carga   es   de   vital   importancia   para   el   buen   diseño de   una   balanza   o   sistema   de   peso   en   tanques,   tolvas   y   silos,   permitiendo   además   una   correcta   selección   del   modelo   de   celda   de   carga   adecuado para su aplicación.   EL IDEAL... Las    especificaciones    técnicas    de    las    celdas    de    cargas    han    sido determinadas    bajo    condiciones    de    laboratorio,    aplicando    la    carga    o fuerza    a    la    celda    bajo    condiciones    lo    más    cercanas    posibles    a    la perfección. En   la   figura   vemos   una   simple   aplicación   con   una   celda   de   carga   de   tipo vega   de   flexión.   Uno   de   los   lados   está   firmemente   fijado   a   una   base rígida,   con   el   extremo   opuesto   libre   para   flexionar   de   acuerdo   al   peso   o carga      aplicada.      Bajo      condiciones      ideales,      la      superficie      será perfectamente plana, horizontal y totalmente rígida. La   carga   F   se   introduce   en   forma   vertical   con   un   mínimo   de   fuerzas extrañas   aplicadas.   Las   celdas   de   carga   están   preparadas   para   ser insensibles en lo posible a todas las fuerzas distintas a la vertical. Lamentablemente,   en   el   mundo   real,   el   montaje   de   las   celdas   y   las condiciones   de   aplicaciones   de   fuerzas   están   generalmente   alejados   del ideal.   La   incorrecta   aplicación   de   fuerzas   es   muchas   veces   la   causa encontrada    por    un    buen    técnico    en    problemas    de    precisión    de    una balanza.   Entendiendo   los   problemas   de   aplicación   de   fuerzas   descritos   a   continuación   le   permitirá   prevenir   la   mayoría   de   los   problemas   en   la instalación de sus sistemas de pesaje.  Aunque   en   este   caso   la   discusión   está   centrada   en   las   celdas   tipo   viga   de   flexión,   la   mayoría   de   estos   principios   son   igualmente   aplicables   para otros tipos de celdas.
FUERZAS ANGULARES Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   F   es   introducida   al   orifico de   recepción   de   carga   en   un   ángulo   en   relación   con   el   eje   central. Esta   fuerza   se   anula   si   el   componente   angula   llega   a   los   90°   en relación   con   el   eje   central.   Este   componente   horizontal   es   una fuerza lateral, a la que la celda de carga es totalmente insensible. Por   ejemplo,   si   la   fuerza   F   está   inclinada   en   4°   en   relación   a   al   eje central,   en   ese   caso   la   fuerza   registrada   por   la   celda   de   carga   se reduce en un 0.4° pues se aplica una fuerza lateral de 0.1F Si   esta   dirección   de   la   fuerza   aplicada   es   constante,   la   calibración compensará   este   error   y   la   balanza   será   precisa.   En   cambio,   si este   ángulo   varía   al   aplicar   el   peso,   se   producirá   falta   de   linealidad en   la   balanza,   fricciones   en   el   sistema   mecánico   y   errores   por histéresis.. Las    fuerzas    angulares    se    pueden    producir    por    accesorios    de montaje     no     alineados     debidamente,     una     base     poco     rígida, expansión o contracción térmica, deflexión al aplicar la carga, etc.
CARGAS EXCÉNTRICAS   Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   es   aplicada   a   la   celda   en forma   vertical   pero   la   línea   del   aje   de   acción   está   apartado   del   eje del orificio de carga de la celda de carga. Esta   condición   no   afectará   el   normal   funcionamiento   de   la   balanza   o sistema   de   pesaje   si   la   posición   es   constante,   pues   al   calibrar   se compensará el error. En     cambio,     si     este     punto     de     aplicación     varía     durante     el funcionamiento   del   sistema,   se   producirán   errores   de   linealidad   e histéresis. Las   cargas   excéntricas   se   producen   generalmente   por   accesorios de    montaje    defectuosos    o    mal    diseñados    y    por    expansión    / contracción por acción térmica.
CARGAS LATERALES Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   F   (   la   que   usted   desea   medir) está   acompañada   por   otra   fuerza   R   aplicada   a   90°   en   relación   a   F. Esta   fuerza   podría   ser   constante,   pero   casi   siempre   varia   en   el   tiempo produciendo   errores   de   linealidad   e   histéresis.   La   celda   de   carga   ideal debe   ser   totalmente   insensible   a   estas   fuerzas   laterales,   sin   embargo en   la   práctica   se   producen   errores   de   precisión   por   esta   causa   y generalmente no todas las celdas reaccionan de Un   problema   similar   es   la   fuerza   P,   similar   a   la   anterior   pero   que   actúa sobre   el   extremo   de   la   celda   de   carga.   Las   fuerzas   laterales   son causadas   por   expansión   7   contracción   térmica,   montajes   no   nivelados y movimientos de los contenedores (silos, tanques, tolvas).
FUERZAS GIRATORIAS O DE TORQUE Generalmente,    las    fuerzas    laterales    no    actúan    directamente sobre   un   eje   neutro,   causando   una   fuerza   de   torque,   adicional   a la   fuerza   lateral.   Una   celda   puede   ser   afectada   por   fuerzas   de torque   (T)   de   muchas   maneras.   En   la   figura   (a)   se   ilustra   una condición    en    que    la    línea    de    acción    de    la    fuerza    lateral,    es apartada   del   eje   neutro   por   una   distancia   h   resultante   del   torque sobre Rh. La   figura   (b)   ilustra   una   condición   en   que   el   peso   cuelga   del   eje de   la   celda   por   medio   de3   un   perno.   Cualquier   fuerza   lateral aplicad   a   este   sistema   tendrá   un   efecto   de   trorque   mucho   mayor, aumentado por la distancia h1 en relación al eje de fuerzas.
Finalmente   vemos   una   fuerza   de   torque   de   magnitud   F   y   como   causa   de   la   fuerza aplicada    fuera    del    eje    de    carga    de    la    celda.    La    causa    esta    generalmente determinada   por   accesorios   de   montaje   no   nivelados,   expansión   /   contracción térmica,    deflexión    de    las    estructuras    de    soporte,    fuerzas    dinámicas    laterales causadas por acción de agitadores o batidores en los tanques, etc. Teniendo   en   cuenta   que   estas   fuerzas   son   generalmente   variables,   no   es   posible predeterminar   la   forma   en   que   pueden   degradar   la   precisión   del   sistema   de pesaje.
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Celdas de Carga - Aplicación de Fuerzas en una Celda de Carga
El   entendimiento   de   la   forma   exacta   en   que   una   carga   o   fuerza debe   ser   aplicada   a   la   celda   de   carga   es   de   vital   importancia para   el   buen   diseño   de   una   balanza   o   sistema   de   peso   en tanques,    tolvas    y    silos,    permitiendo    además    una    correcta selección   del   modelo   de   celda   de   carga   adecuado   para   su aplicación.   EL IDEAL... Las   especificaciones   técnicas   de   las   celdas   de   cargas   han sido   determinadas   bajo   condiciones   de   laboratorio,   aplicando la   carga   o   fuerza   a   la   celda   bajo   condiciones   lo   más   cercanas posibles a la perfección. En   la   figura   vemos   una   simple   aplicación   con   una   celda   de carga    de    tipo    vega    de    flexión.    Uno    de    los    lados    está firmemente   fijado   a   una   base   rígida,   con   el   extremo   opuesto libre   para   flexionar   de   acuerdo   al   peso   o   carga   aplicada.   Bajo condiciones   ideales,   la   superficie   será   perfectamente   plana, horizontal y totalmente rígida. La   carga   F   se   introduce   en   forma   vertical   con   un   mínimo   de fuerzas    extrañas    aplicadas.    Las    celdas    de    carga    están preparadas    para    ser    insensibles    en    lo    posible    a    todas    las fuerzas distintas a la vertical. Lamentablemente,   en   el   mundo   real,   el   montaje   de   las   celdas y     las     condiciones     de     aplicaciones     de     fuerzas     están generalmente   alejados   del   ideal.   La   incorrecta   aplicación   de fuerzas   es   muchas   veces   la   causa   encontrada   por   un   buen técnico     en     problemas     de     precisión     de     una     balanza. Entendiendo   los   problemas   de   aplicación   de   fuerzas   descritos a     continuación     le     permitirá     prevenir     la     mayoría     de     los problemas en la instalación de sus sistemas de pesaje.  Aunque   en   este   caso   la   discusión   está   centrada   en   las   celdas tipo    viga    de    flexión,    la    mayoría    de    estos    principios    son igualmente aplicables para otros tipos de celdas.
FUERZAS ANGULARES Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   F   es   introducida   al orifico   de   recepción   de   carga   en   un   ángulo   en   relación   con   el eje   central.   Esta   fuerza   se   anula   si   el   componente   angula llega    a    los    90°    en    relación    con    el    eje    central.    Este componente    horizontal    es    una    fuerza    lateral,    a    la    que    la celda de carga es totalmente insensible. Por   ejemplo,   si   la   fuerza   F   está   inclinada   en   4°   en   relación   a al   eje   central,   en   ese   caso   la   fuerza   registrada   por   la   celda de   carga   se   reduce   en   un   0.4°   pues   se   aplica   una   fuerza lateral de 0.1F Si    esta    dirección    de    la    fuerza    aplicada    es    constante,    la calibración   compensará   este   error   y   la   balanza   será   precisa. En    cambio,    si    este    ángulo    varía    al    aplicar    el    peso,    se producirá   falta   de   linealidad   en   la   balanza,   fricciones   en   el sistema mecánico y errores por histéresis.. Las   fuerzas   angulares   se   pueden   producir   por   accesorios   de montaje   no   alineados   debidamente,   una   base   poco   rígida, expansión    o    contracción    térmica,    deflexión    al    aplicar    la carga, etc.
CARGAS EXCÉNTRICAS   Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   es   aplicada   a   la   celda en   forma   vertical   pero   la   línea   del   aje   de   acción   está   apartado del eje del orificio de carga de la celda de carga. Esta    condición    no    afectará    el    normal    funcionamiento    de    la balanza   o   sistema   de   pesaje   si   la   posición   es   constante,   pues al calibrar se compensará el error. En    cambio,    si    este    punto    de    aplicación    varía    durante    el funcionamiento     del     sistema,     se     producirán     errores     de linealidad e histéresis. Las     cargas     excéntricas     se     producen     generalmente     por accesorios   de   montaje   defectuosos   o   mal   diseñados   y   por expansión / contracción por acción térmica.
CARGAS LATERALES Esta   es   una   condición   en   que   la   fuerza   F   (   la   que   usted desea   medir)   está   acompañada   por   otra   fuerza   R   aplicada   a 90°   en   relación   a   F.   Esta   fuerza   podría   ser   constante,   pero casi    siempre    varia    en    el    tiempo    produciendo    errores    de linealidad    e    histéresis.    La    celda    de    carga    ideal    debe    ser totalmente   insensible   a   estas   fuerzas   laterales,   sin   embargo en    la    práctica    se    producen    errores    de    precisión    por    esta causa y generalmente no todas las celdas reaccionan de Un   problema   similar   es   la   fuerza   P,   similar   a   la   anterior   pero que   actúa   sobre   el   extremo   de   la   celda   de   carga.   Las   fuerzas laterales   son   causadas   por   expansión   7   contracción   térmica, montajes   no   nivelados   y   movimientos   de   los   contenedores (silos, tanques, tolvas).
FUERZAS GIRATORIAS O DE TORQUE Generalmente,   las   fuerzas   laterales   no   actúan   directamente sobre   un   eje   neutro,   causando   una   fuerza   de   torque,   adicional a   la   fuerza   lateral.   Una   celda   puede   ser   afectada   por   fuerzas de   torque   (T)   de   muchas   maneras.   En   la   figura   (a)   se   ilustra una   condición   en   que   la   línea   de   acción   de   la   fuerza   lateral,   es apartada   del   eje   neutro   por   una   distancia   h   resultante   del torque sobre Rh. La   figura   (b)   ilustra   una   condición   en   que   el   peso   cuelga   del eje   de   la   celda   por   medio   de3   un   perno.   Cualquier   fuerza lateral   aplicad   a   este   sistema   tendrá   un   efecto   de   trorque mucho   mayor,   aumentado   por   la   distancia   h1   en   relación   al eje de fuerzas.
Finalmente   vemos   una   fuerza   de   torque   de   magnitud   F   y como   causa   de   la   fuerza   aplicada   fuera   del   eje   de   carga   de la    celda.    La    causa    esta    generalmente    determinada    por accesorios   de   montaje   no   nivelados,   expansión   /   contracción térmica,    deflexión    de    las    estructuras    de    soporte,    fuerzas dinámicas   laterales   causadas   por   acción   de   agitadores   o batidores en los tanques, etc. Teniendo   en   cuenta   que   estas   fuerzas   son   generalmente variables,    no    es    posible    predeterminar    la    forma    en    que pueden degradar la precisión del sistema de pesaje.
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