Verificación de una celda de carga

Cuando se trabaja con celdas de carga podría decirse que, como cualquier equipo, el primer paso es la verificación del funcionamiento correcto, pero, ¿cómo se lleva a cabo esta verificación? y ¿qué significan los resultados obtenidos?

Vamos a revisarlo. Utilizaremos una celda LTH500 y un multímetro.

Verificación de las resistencias internas

Las celdas de carga basadas en galga extensiométrica, utilizan la tecnología de un puente de resistencias que se afectan por la deflexión física de un material semiconductor, es por eso que si confirmamos el estado de las resistencias en la entrada y salida del puente, tendremos una idea del estado y salud de la celda de carga.

No debe ser perfecto, unos cuantos Ohms de diferencia no terminan por afectar pero si nos encontramos con cambios drásticos, mayores al 2%, entonces tendremos que considerar ampliamente deshacernos de ese equipo y adquirir uno nuevo.

Para la verificación de esta característica es necesario un multímetro.

Vamos a realizar la medición de resistencia entre los cables de alimentación o excitación. Estos cables suelen ser de color negro para el negativo y rojo para el positivo, pero puede variar dependiendo de la región.

El valor obtenido debe acercarse al valor de la hoja de datos o certificado de calibración. Más o menos una pequeña tolerancia.

Posteriormente mediremos la resistencia de salida entre los cables de señal. Estos cables suelen ser de color verde para el positivo y blanco para el negativo, pero puede variar dependiendo de la región.

El valor obtenido debe acercarse al valor de la hoja de datos o certificado de calibración.

Las principales causas de estas discrepancias suelen ser sobrecargas, alimentación de voltaje fuera de rango, o fuerzas cortantes al ángulo de medición; revisaremos estos factores con más profundidad en la verificación del cero.

Verificación del cero de la celda

Uno de los pasos más importantes al verificar el funcionamiento de una celda de carga, es intentar verificar el 0 de la celda, es decir, el comportamiento del equipo cuando se encuentra completamente estático y descargado.

Para este paso requerimos una fuente de alimentación que se encuentre dentro de los valores indicados por la hoja de datos para añadir excitación al equipo y que podamos medir los milivoltios.

Una vez conectada la excitación, el resultado de milivoltios en los cables de señal (verde y blanco generalmente) se podrá observar la sensibilidad de la celda multiplicada por el valor de la excitación.

Por lo tanto la salida de la celda, se verá algo así:

Excitación * sensibilidad = valor en la salida.

Luego de hacer la prueba práctica con una celda de carga de 2mV/V de sensibilidad y excitación de 10V, obtuvimos un valor de 0.03 mV lo cuál era un valor aceptable para el 0.

Variaciones en el cero pueden deberse a varias razones:

Desgaste de la celda: El mal uso de una celda de carga puede llevar a que la galga extensiométrica no pueda recuperar completamente su forma original, alejándose un poco del cero. Siempre puede realizarse un ajuste en el instrumento para eliminar la discrepancia cuando la celda se encuentra descargada y de esta forma puede ser utilizada. En casos extremos (arriba del 10% de desfase) se recomienda reemplazar la celda de carga.
Sobrecarga del equipo: Cuando se rebasa la capacidad de la celda la galga sufre alteraciones de las que difícilmente se recupera, por lo que también puede generarnos un cero muy distinto al esperado.
Cargas fuera del eje: Al imprimir fuerzas en un sensor de forma errónea, podemos generar momentos o torques que actúen de forma cortante sobre el material. La mayoría de celdas tienen una pequeña protección sobre estas fuerzas, sin embargo, la mayor parte del tiempo, son letales para la celda de carga. Esta es la causa más común de cortocircuitar un sensor de fuerza.

Verificación del desplazamiento con pesos conocidos

Aunque con los pasos anteriores ya podemos tener una buena idea de la salud y estatus de nuestra celda de carga, es necesario aplicar esta prueba para conocer el rendimiento que da la misma.

Si se cuenta con pesos conocidos, podemos hacer pruebas matemáticas con la sensibilidad de la celda para conocer cuánto voltaje deberíamos esperar a la salida del sensor. Si se cuenta con un certificado de calibración o rendimiento, este caso se vuelve más fácil de resolver. Si ninguno de estos factores está disponible, podemos realizarlo con fuerzas arbitrarias y verificar el comportamiento de la celda; aún así esto no acredita el funcionamiento correcto ya que no se está comparando contra un peso conocido.

Para el ejemplo que utilizamos en esta celda sería una sensibilidad de 2mV/V por lo que a la salida debemos esperar valores menores a esta sensibilidad multiplicada por la excitación.