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Celdas de carga – Galgas de carga – Células de carga

La esencia de cualquier sistema de pesaje es la celda de carga o célula de carga o galga de carga. Estas celdas de carga son transductores de alta precisión donde proporcionan una información general, clara precisa y concreta, la cual no se puede obtener por otro medio tecnológico. Las celdas de carga están diseñadas para tomar la fuerza o el peso bajo una amplia gama de condiciones. Con el fin de obtener el mayor beneficio de una celda de carga, el usuario debe tener un conocimiento básico y profundo relacionado con la tecnología, construcción y funcionamiento del dispositivo utilizado. La celda de carga es uno de los elementos más importantes de una báscula electrónica o digital, se encarga de traducir la fuerza en una señal de voltaje (celda de carga analógica) o en un valor digital (celda de carga digital). La celda de carga analógica con galgas extensométricas es la que más se utiliza. Además, hay que tener en cuenta la clase y selección de la celda de carga correcta para la aplicación que se desea usar y de esta forma proporcione la información correcta; adicionalmente a esto, hay que tener un cuidado en el uso de la celda de carga durante su vida útil.

Antes de que las celdas de carga con tensión se volvieran el método principal para aplicaciones de medición de peso industrial, las básculas mecánicas se usaban ampliamente; pueden pesar todo lo que se desee utilizando la celda correcta, donde se puede estar pesando desde un gramo de oro hasta toneladas o cualquier elemento que se requiera tener un peso exacto y pueden hacerlo de manera precisa. El método de operación puede implicar el uso de un mecanismo de equilibro de peso o la detección de la fuerza generada por palancas mecánicas. Los primeros sensores de fuerza previos de calibración de tensión eran diseños hidráulicos y neumáticos. En 1843, el físico inglés Sir Charles Wheatstone ideó un circuito en puente que pudiera medir las resistencias eléctricas. El circuito de puente de Wheatstone es ideal para medir los cambios de resistencia que ocurren en la calibración de tensión. El primer sistema de peso de tensión de resistencia soldada se creó 1940, pero no fue hasta que llegó la electrónica moderna que la nueva tecnología se volvió técnica y económicamente factible, en su momento. En la actualidad, excepto por ciertos laboratorios en los que se siguen usando básculas mecánicas de precisión, las celdas de carga de tensión dominan la industria de la medición de peso.

Una celda de carga por lo general se compone de 4 galgas extensiométricas conectadas en una configuración tipo puente, es posible adquirir celdas de carga con solo una o dos galgas extensiométricas. La señal eléctrica de salida es típicamente del orden de unos pocos milivoltios y debe ser amplificada mediante un amplificador de instrumentación antes de que pueda ser utilizada. La salida del transductor después de ser amplificada es procesada por un convertidor analógico/digital, a esta conversión se le aplica un algoritmo adecuado y se consigue calcular la fuerza aplicada al transductor.

Las celdas de carga se fabrican bajo unas medidas y condiciones específicas con un metal bien sea en acero aleado o acero inoxidable y este metal sufre una deformación conforme se le aplica una fuerza. Este metal se calcula para soportar un rango de fuerza (que va desde 0 fuerza hasta la capacidad máxima). La deformación se realiza en la “parte elástica”, esto es lo que limita la capacidad de una celda de carga. Al momento de sobrepasar la parte elástica del metal, sufre una deformación permanente, así como un resorte que se estira de más y ya no regresa a su punto inicial (cuando detecta la fuerza cero).

Las celdas o galgas extensométricas consisten en un metal que al flexionarse varía su resistencia. Las celdas o galgas se conectan en un arreglo de puente wheatstone, de tal forma que al alimentarse con un voltaje entregan una señal de voltaje proporcional a la fuerza aplicada. La señal de voltaje entregada es en milivolts. Éste voltaje es proporcional al voltaje de alimentación y a la máxima carga.

La señal de la celda, galga o celula de carga se lleva a un indicador análogo-digital para convertirla a un valor numérico digital, este valor se multiplica por un factor para convertirlo en unidades de pesaje como kg, lb, etc.; las básculas miden la fuerza que genera un objeto y como la Fuerza es igual a la Masa por la aceleración (F=m.a) y la aceleración es una constante (la gravedad de la tierra) se puede decir que la Masa es directamente proporcional a la Fuerza. El factor es el que se ajusta en una calibración de ganancia y de esta forma nos da un dato exacto.

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