Celle di Carico Idrauliche: Funzionamento e Applicazioni

Le celle di carico sono strumenti necessari per chi desidera ottimizzare i propri sistemi di pesatura. Risultano importanti soprattutto nel settore industriale, dove devono essere sempre garantite la massima precisione e anche una più facile pratica di pesatura. In particolar modo, tali strumenti sono dotati di un estensimetro, ovvero di un apposito elemento capace di comprendere la portata ed il valore massimo misurabile.

Principi Fondamentali e Tecnologie di Misurazione

I principi fondamentali di funzionamento degli strumenti di misura della forza, dell'accelerazione e della coppia sono strettamente collegati ai dispositivi piezoelettrici ed estensimetri utilizzati per misurare pressioni statiche e dinamiche. Le specifiche di configurazione e di elaborazione del segnale determinano l'uscita di misurazione. Il rilevatore più comune della forza dinamica e dell'accelerazione è il sensore piezoelettrico. Il termine piezo è di origine greca e significa "spremere".

Questo significato è molto appropriato in quanto un sensore piezoelettrico produce una tensione quando è "spremuto" da una forza che è proporzionale alla forza applicata. La differenza fondamentale tra questi dispositivi statici e dispositivi di rilevamento di forza come gli estensimetri è che il segnale elettrico generato dal cristallo decade rapidamente dopo l'applicazione della forza. Questo fattore rende tali dispositivi adatti per il rilevamento della forza statica.

Un accelerometro rileva il movimento della superficie su cui è montato e produce un segnale elettrico di uscita relativa a tale movimento. L'accelerazione è misurata in piedi al secondo quadrato; il prodotto dell'accelerazione per la massa misurata, produce la forza. La coppia è una forza di torsione, di solito operante su alberi, barre, pulegge e dispositivi di rotazione. Essa è definita come il prodotto della forza per il raggio su cui agisce.

Il Circuito a Ponte di Wheatstone

Nel 1843, il fisico inglese Sir Charles Wheatstone mise a punto un circuito a ponte in grado di misurare le resistenze elettriche. Il circuito a ponte di Wheatstone è ideale per misurare le variazioni di resistenza che si verificano in estensimetri. Anche se il primo misuratore di deformazione o estensione a resistenza a filo è stato sviluppato nel 1940, non è stato utilizzato fino a quando la moderna elettronica non comprese che tale nuova tecnologia era diventata tecnicamente ed economicamente fattibile.

Celle di Carico: Tipi e Funzionamento

Le celle di carico sono utili per rilevare l’eventuale presenza di una deformazione meccanica in un oggetto. Per quanto riguarda il funzionamento delle celle di carico, dovete tenere a mente che questi strumenti emettono un apposito segnale proporzionale al peso caricato. Le celle di carico disponibili sul mercato sono di molteplici tipi, ma le più apprezzate sono quelle elettroniche. Si può optare però anche per le celle idrauliche, le quali risultano perfette in moltissime situazioni e contesti industriali.

Celle a Compressione, Trazione e Flessione

• Celle a compressione: sono quelle che vengono maggiormente impiegate soprattutto nel settore industriale, per via della loro elevata facilità di installazione.
• Celle di carico a trazione: vengono utilizzate in tutti quei casi in cui il carico è sospeso e/o di grandi dimensioni.
• Celle di carico a flessione: per chi ha bisogno di un alto livello di pressione nei carichi piccoli, la scelta più giusta ricade sulle celle di carico a flessione.
• Celle di carico con pesatura off-center: garantisce un peso preciso anche quando il carico non è situato al centro.
• Celle di carico universale: infine una universale.

Celle di Carico Idrauliche: Principio e Vantaggi

Le celle di carico idrauliche sono dispositivi a forza bilanciata che misurano il peso come una variazione della pressione del fluido di riempimento interno. In una cella di carico idraulica a tipo membrana di rotolamento, un carico o la forza agisce su una testa di carico e la stessa viene trasferita ad un pistone che a sua volta comprime un fluido di riempimento confinato all'interno di una camera di membrana elastomerica. Come la forza aumenta, la pressione del fluido idraulico si innalza.

Questa pressione può essere visualizzata localmente o trasmessa per la segnalazione a distanza o di controllo. L'uscita è lineare e relativamente indipendente dalla quantità del fluido di riempimento o dalla sua temperatura. Se le celle di carico sono state installate correttamente e calibrate, la precisione può essere inferiore allo 0,25% del fondo scala o migliore, e comunque risulta essere sempre accettabile per la maggior parte dei processi di pesatura delle applicazioni.

Uno svantaggio è che la membrana elastomerica limita la forza massima che può essere esercitata sul pistone di circa 1000 psig. Le celle di carico completamente in metallo sono anche disponibili e possono gestire pressioni molto più alte. Il principale vantaggio di questa tecnologia è l’assenza totale di componenti elettrici o elettronici nel sensore. Ciò rend...

Le celle di carico idrauliche sono abitualmente impiegate in ambienti ad alto rischio, come ad esempio nelle aree classificate ATEX a rischio di esplosione, grazie alla loro sicurezza garantita dal fatto che non comprendono parti elettriche o elettroniche. Le celle di carico pneumatiche, infatti, utilizzano una tecnologia simile ma la pressione viene esercitata su un gas.

Applicazioni delle Celle di Carico Idrauliche

Le tipiche applicazioni idrauliche delle celle di carico sono serbatoi, f... Le celle di carico idrauliche sono progettate per essere collocate alla base di strutture di armatura per controllare e misurare il carico che esse trasmettono al loro piede, ad esempio del monitoraggio delle gallerie oppure nel controllo delle pile dei ponti e varie. Tale controllo è indispensabile per garantire la sicurezza di opere di sostegno provvisorie o permanenti.

Dagli anni ’90 produciamo celle di carico per soddisfare le esigenze dei nostri clienti. Dinamica Generale offre una gamma completa di sensori di pesatura per applicazioni agricole come carri per cereali, carri per foraggio, rimorchi e spandiliquame. Realizzate in acciaio legato di alta qualità, queste celle di carico sono sottoposte a un trattamento speciale che ne garantisce la stabilità a lungo termine. Sono dotate di un rivestimento altamente resistente, testato per 480 ore di esposizione alla nebbia salina, che le rende perfette per gli ambienti più difficili. Specificamente progettata per ganci di traino a flangia, può essere utilizzata sia sulle attrezzature montate in fabbrica che su quelle installate successivamente.

Altri Sensori e Dispositivi di Misura

Inizialmente i sensori di accelerazione e di vibrazioni erano complessi congegni meccanici ed erano adatti ad uso più da laboratorio che da impianti. I primi accelerometri erano dispositivi elettronici analogici che sono stati successivamente convertiti in digitale con microprocessore. I controlli degli air bag nel settore automobilistico utilizzano micro sistemi ibridi elettromeccanici (MEMS). Questi dispositivi si basano su quello che un tempo era considerato un difetto nella progettazione dei semiconduttori, uno "strato liberato" o frammento di materiale del circuito nel microspazio al di sopra della superficie del chip.

Un estensimetro può essere installato direttamente su un albero. Poiché l'albero è in rotazione, il sensore di coppia può essere collegato alla fonte di alimentazione ed all'elettronica di condizionamento del segnale tramite un anello di contatto. Gli estensimetri possono anche essere collegati tramite un trasformatore, eliminando la necessità della manutenzione degli anelli di slittamento.

Tabella Comparativa dei Tipi di Celle di Carico

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