¿Cómo funciona una célula de carga a flexión de viga?

Las células de carga a flexión de viga son las más habituales. Este artículo explica las ventajas y propiedades de las vigas de flexión.

Durante una medición, el peso actúa sobre el elemento de muelle metálico de la célula de carga, produciendo una deformación elástica.

Esta extensión (que puede ser positiva o negativa) se convierte en una señal eléctrica por medio de una galga extensométrica instalada en el elemento de muelle. El tipo más sencillo de célula de carga consiste en una viga de flexión con una galga extensométrica. A menudo, los elementos básicos (obligatorios), es decir, el elemento de muelle y la galga extensométrica, se complementan con elementos adicionales (como una carcasa, juntas, etc.).

Células de carga a flexión de viga

Las células de carga de flexión de viga son la mejor solución para numerosas tareas de medición. En principio, la señal depende del momento de flexión. Pero si, para una misma carga varía el punto de aplicación en la dirección longitudinal de la viga de flexión, se generan señales diferentes.

Por esta razón, la viga de flexión simple rara vez se utiliza en células de carga porque requiere medidas especiales que garanticen un punto de aplicación de carga constante (efecto de brazo de palanca).

Vigas de flexión múltiples

Las vigas de flexión múltiples se utilizan con frecuencia como elementos de muelle para cargas de hasta 5 toneladas. Este tipo de célula suele emplear dos o tres vigas de flexión (vigas de flexión dobles y triples). Las vigas se acoplan entre sí por medio de elementos rígidos en el punto de anclaje y en el lado de aplicación de la carga. El acoplamiento rígido fuerza un desplazamiento estrictamente vertical del punto de aplicación de la carga y una deformación en forma de S de las dos vigas.

Fig. 1: Principio de la viga de flexión doble

Este sistema es mucho menos sensible a los cambios en el punto de aplicación de la carga que la viga de flexión simple. La deformación en S genera zonas de extensión positivas y negativas en la superficie. Las extensiones están próximas entre sí, lo cual facilita considerablemente la instalación y el cableado de la galga extensométrica. La Fig. 2 muestra distintos tipos de viga de flexión doble.

Fig. 2: Elemento de muelle tipo viga de flexión doble

Células de carga con compensación de presión

Cuando se utilizan células de carga con carcasa cerrada para la medición de cargas pequeñas, las fluctuaciones de la presión atmosférica pueden ser suficientes para causar variaciones en la señal de medición, para una carga constante. Para evitar este problema, la presión atmosférica debe compensarse empleando medidas de diseño oportunas, que garanticen que la célula de carga se vea sometida a la misma presión por todos los lados.

Fig. 3: Célula de carga digital FIT ®/4

Células de carga a flexión de viga de HBM

La gama de células de carga HBM utiliza diversas variantes de vigas de flexión. Disponemos, por ejemplo de células monoplato como la PW15AH y de células digitales como las FIT®/4.

Fig. 4: Células de carga monoplato de HBM

Además de las vigas de flexión existen distintos diseños de célula de carga. Por ejemplo:

  • Células de carga con elementos de muelle en forma de columna para cargas elevadas
  • Células de carga cilíndricas huecas para cargas muy grandes
  • Células de carga con elementos de muelle unidos directamente al soporte de medición
  • Células de carga de torsión anular
  • Células de carga a cizallamiento de viga
  • Células de carga con elemento de muelle de membrana.
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