La cella di carico a compressione è uno dei trasduttori di forza più diffusi nell’automazione industriale. Tuttavia, scegliere il tipo corretto richiede un’analisi precisa dell’applicazione, della geometria del sistema e delle condizioni operative.
Infatti, esistono quattro principi meccanici principali: compressione, trazione, flessione e taglio. Ciascuno risponde a esigenze diverse.
Pertanto, conoscerne le caratteristiche è il primo passo per una progettazione affidabile.
La cella di carico a compressione misura forze che agiscono lungo l’asse verticale, schiacciando il corpo elastico. Inoltre, garantisce elevata rigidità e stabilità sotto carichi statici e dinamici.
Questo tipo di cella è adatto a bilance industriali, presse, dosatori e silos. Di conseguenza, la si trova frequentemente nei sistemi di pesatura di serbatoi e tramogge, dove il carico grava direttamente sul sensore.
Tra i vantaggi principali si trovano:
Tuttavia, la cella di carico a compressione richiede un perfetto allineamento verticale. Carichi eccentrici o momenti flettenti non compensati possono ridurre l’accuratezza della misura.
La cella a trazione misura forze che allungano il corpo elastico. Quindi, la si impiega in applicazioni come pesatura di contenitori sospesi, dinamometri per sollevamento e sistemi con gancio.
Inoltre, è indicata quando il punto di applicazione del carico si trova al di sopra della cella stessa. In questi casi, la forza agisce in senso opposto rispetto alla compressione.
Le celle a flessione sfruttano la deformazione di una trave a sbalzo o doppiamente incastrata. Di conseguenza, trovano impiego in bilance di precisione, nastri trasportatori e piattaforme di pesatura.
Le celle a taglio, invece, misurano la forza di scorrimento tra le sezioni del corpo elastico. Pertanto, risultano particolarmente adatte a carichi elevati con spazi di installazione ridotti, come nelle piattaforme pesapersone industriali o nei ponti di pesatura.
Le celle a doppio taglio, in particolare, offrono elevata tolleranza ai carichi off-center. Sono quindi preferibili quando non è possibile garantire una distribuzione perfettamente centrata del carico.
Di seguito uno schema orientativo per abbinare tipologia di cella e applicazione:
Inoltre, è necessario considerare la classe di precisione richiesta, le condizioni ambientali (temperatura, umidità, presenza di agenti aggressivi) e l’eventuale necessità di certificazione ATEX per ambienti potenzialmente esplosivi.
Oltre alla tipologia meccanica, la scelta di una cella di carico a compressione o di qualsiasi altro trasduttore di forza richiede di verificare alcuni parametri fondamentali.
Innanzitutto, occorre definire la portata nominale con un adeguato margine di sovraccarico. Anche se la portata teorica è sufficiente, le sollecitazioni dinamiche possono superarla temporaneamente.
Inoltre, il segnale di uscita deve essere compatibile con la strumentazione collegata: amplificatori, indicatori di peso, trasmettitori con protocolli come Modbus, Profinet o 4-20 mA. Per approfondire le normative di riferimento per la metrologia legale, è possibile consultare OIML.
Infine, per le applicazioni in zone classificate, il tema della certificazione ATEX richiede un’analisi specifica del rischio e la scelta di componenti idonei.
La scelta corretta di una cella di carico a compressione o di qualsiasi altro tipo di trasduttore non si riduce alla sola portata nominale. Pertanto, è essenziale coinvolgere il team di progettazione fin dalle prime fasi del progetto.
NBC Elettronica Group affianca progettisti e costruttori di macchine con competenze tecniche consolidate, dalla selezione del sensore alla progettazione di celle custom, fino alla taratura e all’assistenza. Di conseguenza, anche le applicazioni più complesse trovano una risposta concreta.
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