Vigas de tensão: indispensáveis na tecnologia de pesagem

Você já parou para pensar como uma balança indica seu peso? Provavelmente, mas na verdade as balanças domésticas não medem seu peso diretamente. Em vez disso, a célula de carga integrada converte a força que é exercida em um sinal. Em muitas aplicações industriais, as vigas de tensão são frequentemente usadas para tais medições.

Contexto: Como esse processo funciona?

Seja uma balança comum, uma balança de laboratório calibrada ou um monitor de nível gravimétrico de um silo: em todos os casos, estes são instrumentos de medição que determinam certa massa. Como regra, eles medem a força que está sendo aplicada. Mas, diferentemente de, por exemplo, um balanço de viga ou um balanço de mola, as células de carga usadas para esse fim determinam a força-peso indiretamente.

O princípio: na célula de carga, a força deforma uma mola embutida ou uma viga de tensão. A intensidade dessa deformação fornece informações relevantes, sobre a força aplicada, neste exemplo sobre a força-peso.

O “núcleo” das vigas de tensão

Os tipos de transdutores de força na tecnologia de pesagem: vigas de tensão, sensor de deformação de ponto único e transdutor de força “S”.

Como você pode determinar o quanto os corpos das vigas de tensão se deformam? Neste ponto, medidores especiais de tensão ou sensores “thin-film” entram em ação. Estes estão ligados ou montados nas células de medição. No processo de medição, eles atuam em um estágio mecânico intermediário.

Exemplos de sensores de deformação: estes são colados na célula de medição. Se a célula se deforma, essa variação é transferida para os sensores de deformação. Estes convertem as deformações elásticas proporcionalmente em sinais elétricos. Tais mudanças na resistência podem ser medidas com facilidade e precisão: com uma precisão de medição entre 0,01% e 0,05% da F_nom. A calibração é feita em gramas, quilogramas ou toneladas.

Como alternativa a estes sensores de deformação, existem transdutores de força com sensores “thin-film” soldados: uma tecnologia que o Grupo WIKA se destaca no campo de medição de força, sendo o único fornecedor no mercado. A tecnologia “thin-film” oferece uma alta qualidade e robustez, uma medição exata diretamente no fluxo de força, resistente as variações de temperatura e uma alta estabilidade a longo prazo. Com vigas de tensão, o sensor é soldado ao elemento de medição usando um “laser”, que permite a produção em série e automatizada.

Campos de aplicação para vigas de tensão

As vigas de tensão são usadas na tecnologia de pesagem para determinar o peso de embarcações de pequeno e médio porte e também são frequentemente usadas na medição de força. No campo da engenharia agrícola, por exemplo, tais células de carga são frequentemente encontradas, por exemplo, na pesagem do gado, dosando ração animal, em monitoramento gravimétrico de nível de tanques e silos ou na pesagem de palhas e fenos ou diretamente no processo de enfardamento.

Além desses campos de aplicação, as vigas de tensão podem ser usadas em uma ampla variedade de opções, por exemplo, na construção tradicional de balanças, plataforma de pesagem (balanças de plataforma), pesagem em processo e sistemas de dosagem, balanças de tanques, balanças de guindaste e balanças de caminhão. De modo geral são frequentemente instaladas e aplicadas na industrial de construção, química, alimentícia e medicinal.

Exemplo prático: Monitoramento de nível com células de carga tipo viga de tensão

Verificação dos níveis de enchimento medindo o peso da embarcação e seu conteúdo: a altura de enchimento de um container ou tanque pode ser calculada a partir dos dados medidos desse monitoramento do nível gravimétrico. Este método de medição oferece várias vantagens:

• Nível e massa podem ser medidos simultaneamente com muita exatidão
• Acesso ao tanque ou container não é necessário (isso elimina contato com o meio)
• A medição é independente do material, de suas propriedades e da geometria do container
• A viga de tensão pode ser facilmente substituída, se necessário

Na medição de nível, as células de carga devem funcionar independentemente da natureza e condição do meio. Líquido ou sólido, agressivo, condutor ou não-condutor, formando espuma ou poeira, vapor, quente ou frio, com granulometria pequena ou grande, independentemente da geometria do tanque e se o meio no tanque é distribuído de maneira uniforme ou desigual: Tais fatores não devem afetar o resultado da medição e a função permanente. Isso também se aplica em aplicações críticas de temperatura e onde são necessárias robustez e alta durabilidade – por exemplo, na indústria siderúrgica.

Vigas de tensão na indústria agrícola

Em outro exemplo prático, o aço inoxidável se destaca também: na indústria agrícola, as vigas de tensão para pesagem são muito procuradas. Ao semear ou fertilizar, por exemplo, muito dinheiro pode ser economizado através da distribuição exata dos produtos. A base para isso, como em muitos casos de automação, são valores medidos exatos, razão pela qual as vigas de tensão de alta precisão (que também são insensíveis a cargas laterais) são perfeitamente adequadas.

Vigas de tensão e outras células de carga: solucionadores de problemas versáteis

As vigas de tensão estão entre as células de carga mais utilizadas. Dependendo do campo de aplicação, existem outros transdutores de força que podem ser utilizados. Nosso programa inclui células de carga projetadas para faixas entre 0,3 kg e 300 t.

• Células de carga de ponto único. Utilizados na tecnologia de pesagem para balanças de plataforma com tamanhos menores e médios. Elas também são chamadas de “pontos únicos” e também são adequadas para introdução de cargas excêntricas.
• Células de carga de compressão de força. Assim como as células de carga para serviço pesado, elas são adaptadas à pesagem de tanques e silos de médio e grande porte. A introdução da força é tão fácil quanto a instalação. Além disso, o design é robusto.
• Células de carga de tensão/compressão. São utilizadas principalmente para pesagem de cargas suspensas. A medição é feita diretamente no sentido da força. Além disso, a instalação é muito simples.

Nota
Mais informações sobre a gama de produtos para medição de força, por ex. nossas vigas de tensão podem ser encontrados no site da WIKA.

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