Células de pesaje de Wipotec -
Extremadamente rápidas, muy precisas, ahorran costes y espacio

Las células de pesaje se utilizan para la medición de pesos. La ejecución técnica de las células de pesaje es variada: una variante para la implementación técnica se basa en la medición con una galga extensiométrica (DMS), colocada en un elemento de muelle. Las células de pesaje que miden según este principio se utilizan cuando el factor tiempo tiene una importancia secundaria en la medición del peso, por ejemplo, en las básculas del comercio minorista. Si los productos deben pesarse dentro de un proceso de fabricación automatizado (que suele ser muy rápido), se utilizan células de pesaje que funcionan según el principio de la compensación de fuerza electromagnética (EMFR). Dichas células proporcionan valores precisos de medición del peso incluso a altas velocidades. En la literatura especializada y en las especificaciones técnicas, el principio de la compensación de fuerza electrodinámica se denomina también EMFR por sus siglas en inglés ("Electromagnetic force restauration"). El término que se utilizan en alemán "Wägezelle mit elektrodynamischer Kraftkompensation (EDK)" (célula de pesaje con compensación fuerza electromagnética) es equivalente. Se pueden medir pesos con (micro)gramos o (mili)gramos, pero también pesos de 50 kg a 200 kg.

La estructura clásica de una célula de pesaje (mecatrónicamente compleja) (EMFR) se compone del mecanismo de pesaje, un indicador de posición, un regulador, un accionamiento electromagnético (bobina e imán permanente) y un elemento de indicación. La base constructiva puede estar formada, por ejemplo, por un monobloque de fabricación CNC de aluminio. El funcionamiento de la célula de pesaje propiamente dicha es comparable al de una controladora de peso de brazos sencilla: si se coloca un peso en un lado de la barra (brazo de bobina), una bobina fijada en el lado opuesto del brazo de pesaje se mueve fuera del campo magnético del imán. Una barrera óptica (indicador de cero) registra esta desviación y, a través de la bobina, se envía exactamente la corriente necesaria para que vuelva a estar en equilibrio. Dado que la corriente se comporta de manera proporcional a la fuerza del peso y se puede medir mediante una resistencia, es posible la conversión a una señal digital que se utiliza para el procesamiento posterior. Este principio de acción asegura que las células de pesaje que funcionan según la compensación fuerza electromagnética garanticen tanto altas resoluciones como una buena repetibilidad, y ofrezcan tiempos de medición reducidos. El sistema magnético y la electrónica, por ejemplo, circuitos de escaneo, placas de regulador y filtro, así como interfaces de comunicación específicas, son la base principal para lograr tiempos de estabilización extremadamente cortos y frecuencias de escaneo de 1 milisegundo, que son necesarias sobre todo en procesos de pesaje muy dinámicos.

Las células de pesaje se utilizan en casi todos los sectores, dependiendo del tipo de construcción (ver el apartado "¿Qué es una célula de pesaje?"). Las tareas de medición típicas para las DMS (galgas extensiométricas) son el registro único del peso de un recipiente o el pesaje continuo, por ejemplo, para registrar el flujo de entrada y de salida de un material en un contenedor (depósito de reserva) mediante una célula de pesaje, como suele ser necesario, entre otras, en la industria química. El pesaje dinámico y la detección del peso de medicamentos que requieren un pesaje exacto, de alimentos sensibles o de componentes electrónicos muy pequeños mediante EMFR se utiliza en la industria de producción siempre que hay correlación entre pesos muy bajos y velocidades de producción muy altas como, por ejemplo, en el sector automovilístico, en la fabricación de electrónica, en la industria farmacéutica, en la fabricación de alimentos o en la industria aeroespacial.

Hay células de pesaje con muchas construcciones diferentes. Las células de pesaje son sistemas electromecánicos, a menudo con procesamiento digital de las señales (electrónica de evaluación), que sirven para medir fuerzas o pesos. Son necesarias para la construcción de dispositivos de pesaje (básculas). Dependiendo del tipo de báscula (de plataforma, de suelo, de mesa, estática, controladora de peso o capturadora de peso), hay diferentes tipos de células de pesaje que se optimizan para la aplicación respectiva. Los principales parámetros en este caso son la precisión, la velocidad, el tipo (tracción, compresión, dinámica, estática) y la cantidad de la carga.

Las básculas dinámicas, como las controladoras o las capturadoras de peso, son atravesadas a gran velocidad por los objetos a pesar. Por eso necesitan células de pesaje que no solo sean capaces de medir con mucha precisión, sino que además proporcionen resultados en muy poco tiempo. Por tanto, además de su precisión, su velocidad es el parámetro de aplicación más importante. Estas células de pesaje, entre las que se incluyen también las células de pesaje de Wipotec, están diseñadas casi siempre según el principio de la compensación fuerza electromagnética (EMFR). Las células de pesaje EMFR de Wipotec están formadas por un monobloque fresado de aluminio. No tienen un elemento de muelle que se deforma con carga, sino que se basan en una controladora de peso de brazos. Su desviación mínima se compensa electrodinámicamente. Las células de pesaje de Wipotec que se basan en el principio de la EMFR proporcionan resultados de medición muy precisos en muy poco tiempo. Debajo de plataformas, como célula de pesaje de plataforma, miden la carga por compresión, pero si se colocan invertidas también pueden medir fuerzas de tracción.

Especialmente las controladoras de peso dinámicas se enfrentan a menudo a sacudidas provocadas por el movimiento de los objetos a medir o por las máquinas en el entorno inmediato. Aquí sirve de ayuda la tecnología de compensación activa de vibraciones AVC (Active Vibration Compensation) de Wipotec, realizada como sensor independiente o instalada directamente en la célula de pesaje. Las sacudidas y vibraciones en los tres ejes espaciales son filtradas eficazmente por la AVC sin que se pierda tiempo ni precisión.

En el caso de las básculas estáticas, en las que el objeto a pesar está prácticamente quieto, los parámetros de aplicación importantes son el rango de pesaje y la precisión de medida a conseguir, y a menudo también el tamaño o la dirección de montaje. Estas controladoras de peso suelen tener un elemento de muelle. La acción de fuerzas mecánicas provoca su deformación. Las galgas extensiométricas (DMS) instaladas en el elemento de muelle registran la magnitud de la deformación y la convierten en una señal eléctrica. Un elemento de muelle utilizado con frecuencia en las células de pesaje de carga a flexión es la barra de flexión doble, para cargas mayores son adecuadas las células de pesaje de cizalladura. En el caso de los elementos de muelle en forma de columna que se deforman mediante compresión, hablamos de células de pesaje de fuerza de compresión (carga por compresión). Las células de pesaje de plataforma se colocan debajo de plataformas. Los elementos de muelle en forma de S se utilizan siempre que hay que medir fuerzas de tracción.

Las células de pesaje digitales son una forma especial de transductores de fuerza (sensores de fuerza, en inglés, "load cells") para construir dispositivos de pesaje, es decir, para pesar con controladoras de peso. Las células de pesaje digitales disponen de un procesamiento de señales digital y electrónica de evaluación. En las células de pesaje digitales predominan dos formas de construcción: una tiene un elemento de muelle cuya geometría se modifica por el efecto del peso. En las células de pesaje digitales, esta deformación elástica se registra mediante galgas extensiométricas y se convierte en una señal eléctrica. El segundo principio constructivo utiliza una controladora de peso de brazos mecánica, cuya desviación se compensa de manera electrodinámica con ayuda de una bobina móvil. Sus tiempos de medición son considerablemente más cortos que en el caso de las células de pesaje digitales que funcionan con galgas extensiométricas.

Las células de pesaje de Wipotec funcionan según el principio de la compensación fuerza electromagnética (EMFR). Su compensación de fuerza electrodinámica de una controladora de peso de brazos mecánica funciona con desviaciones mínimas del brazo de pesaje, lo que provoca un tiempo de estabilización extremadamente corto. De este modo, es posible pesar de forma segura en muy poco tiempo el peso colocado encima. El procesamiento digital de las señales, en combinación con reguladores de posición ultraprecisos, permite intervalos de escaneado de un milisegundo y, por tanto, el uso de las células de pesaje en procesos industriales de alta velocidad. Este tipo de procesos se encuentran frecuentemente en la industria farmacéutica, sanitaria y cosmética, en la industria de los alimentos, y en procesos químicos de fabricación y llenado, en especial en las áreas de material de construcción e industria mineral. También se producen altas velocidades en el sector de CEP (mensajería, envíos urgentes y paquetería), en la venta por correo y en la logística interna. Las interfaces digitales de las células de pesaje digitales están diseñadas para la comunicación con todos los mandos y sistemas de bus de campo que se encuentran en el mercado. La gama de células de pesaje digitales de Wipotec cubre un margen de medición desde un microgramo hasta 120 kilogramos.

Las células de pesaje digitales se utilizan en controladoras y capturadoras de peso, así como en escáneres de rayos X y aparatos combinados que reúnen la tecnología de pesaje con sistemas de rayos X (Weigh and Ray). Todos estos sistemas están diseñados para altas velocidades de producción. Otros ámbitos de aplicación son los sistemas de trazabilidad para la serialización farmacéutica, así como aplicaciones en el sector de logística. Junto con detectores de metales, forman combinaciones de controladora de peso y sistema de detección de metales que permiten ahorrar espacio. Las células de pesaje digitales de Wipotec se integran también como componentes de primer equipamiento (OEM) en máquinas empaquetadoras y dispositivos de llenado.

Muchas células de pesaje digitales de Wipotec están disponibles también en versión Wash-Down. Las ejecuciones especiales de las células de pesaje digitales son adecuadas para el uso en zonas con riesgo de explosión, o están equipadas con una compensación activa de vibraciones AVC (Active Vibration Compensation).

Células de pesaje digitales de varias pistas

Desde el punto de vista de la tecnología de pesaje, las células de pesaje digitales de varias pistas de Wipotec se pueden suministrar con un sistema electrónico instalado en una carcasa separada. Especialmente en el caso de las aplicaciones de varias pistas, se evita así la formación de calor perjudicial para el pesaje rápido de alta precisión. Por tanto, no es necesaria una refrigeración costosa.

Como alternativa a la caja electrónica, las células de pesaje de Wipotec se pueden utilizar en componentes de sistema MMS2 (MMS2 = sistema modular multipista). Todos los componentes están realizados con la clase de protección IP65 y no es necesario instalarlos en un armario eléctrico adicional.

Si las células de pesaje digitales de varias pistas de Wipotec están diseñadas como sistemas modulares multipista (MMS2), se pueden configurar individualmente. Un sistema modular a nivel de pistas permite la agrupación compacta de módulos de pistas por parte del usuario, en los cuales se conectan los módulos electrónicos para las células de pesaje y el sensor de AVC. Un módulo básico adicional proporciona todas las conexiones para la tensión de servicio y las interfaces de análisis y bus de campo. Las interfaces digitales son compatibles con todos los sistemas de bus de campo corrientes.

Las células de pesaje digitales de varias pistas se pueden equipar con la compensación de vibraciones activa AVC (Active Vibration Compensation). Proporciona valores de medición seguros y precisos incluso con fuertes vibraciones, como las que se pueden producir en los equipos de producción rápidos y de varias pistas. Generalmente, se puede prescindir de un bastidor de báscula separado. Las células de pesaje digitales de varias pistas están disponibles con plataforma de pesaje delante o arriba.

Las células de pesaje de plataforma están previstas casi siempre para el uso en básculas de plataforma con una o varias células de pesaje. Se utilizan a menudo en el sector de alimentación y en la industria farmacéutica para procesos de llenado, envasado o pesaje. Lo importante en este caso son las altas velocidades de pesaje, la robustez y la facilidad de limpieza. En caso de carga nominal baja, las células de pesaje de plataforma para aplicaciones dinámicas deben ser capaces proporcionar resultados rápidos, para poder utilizarlas en las líneas de producción muy rápidas de las empresas productoras de alimentos o en los sistemas de alta velocidad del sector farmacéutico. En el área de la electromovilidad se pesan componentes de baterías con células de pesaje de plataforma, al igual que los productos farmacéuticos en el sector del cuidado de la salud. Aquí se comprueba la integridad de los productos ya envasados. En la industria química, las células de pesaje de plataforma supervisan los procesos de fabricación y llenado. En controladoras de peso de cinta se emplean para la detección dinámica del peso, por ejemplo, en la medición continua de material a granel.

Las células de pesaje de plataforma de Wipotec, con su ejecución ajustada a GMP, son ideales para el uso en aplicaciones dinámicas en plantas de producción farmacéuticas y en los sectores de alimentación. Las células de pesaje de plataforma diseñadas según el principio de compensación fuerza electromagnética son muy compactas y, por tanto, también son adecuadas para la instalación en aplicaciones de varias pistas, o siempre que se necesiten tamaños constructivos pequeños o distancias reducidas entre centro de pistas. Realizadas como componente incorporado listo para conectar, las células de pesaje de plataforma proporcionan de manera estándar valores de peso finales a través de una interfaz CAN. Otras interfaces compatibles son EtherNet/IP, EtherCAT, Profinet IO y Powerlink.

Célula de pesaje de carga (fuerza) de tracción

Generalmente, en las células de pesaje la introducción de la carga tiene lugar desde arriba. Sin embargo, las células de pesaje de Wipotec, que funcionan según el principio de compensación fuerza electromagnética (EMFR), se pueden usar también para medir fuerzas de tracción. En ese caso, la introducción de la carga desde arriba se sustituye por la fuerza de tracción desde abajo. Para medir cargas de tracción, las células de pesaje de Wipotec se instalan invertidas. En la dirección de carga, el producto a pesar se puede colgar directamente en la célula de pesaje.

Las células de pesaje de carga (fuerza) de tracción se utilizan en la industria de procesos y para aplicaciones de transporte y una dosificación de alta precisión. Esto incluye, por ejemplo, la medición del nivel de llenado de recipientes suspendidos. Con las interfaces correspondientes, la electrónica de pesaje suministra resultados de pesaje digitales para los sistemas habituales de gestión de procesos.

Célula de pesaje de carga (fuerza) de compresión

Las células de pesaje de carga de compresión son los tipos de células de pesaje más extendidos. Las células de pesaje de carga de compresión se colocan generalmente debajo del objeto a medir o a pesar. En el caso de las células de pesaje de Wipotec que miden mediante carga de compresión, y que funcionan según el principio de la compensación fuerza electromagnética (EMFR), la fuerza de compresión actúa sobre un lado de una controladora de peso de brazos mecánica. El otro lado del brazo de palanca se fija a través de una bobina móvil. La corriente necesaria para la compensación del brazo de palanca es proporcional a la carga de compresión Se convierte en una señal digital y se procesa en una electrónica de evaluación digital. Con frecuencias de escaneo de 1000 valores de medición por segundo, las células de pesaje de Wipotec se incluyen entre las células de pesaje de carga de compresión más rápidas para uso industrial.

Por su principio de acción, las células de pesaje EMFR de Wipotec que miden mediante carga por compresión ofrecen altas resoluciones y una buena repetibilidad, además de tiempos de medición muy cortos. Una pesa de comprobación integrada permite un Self Check (colocación de pesa) en cualquier momento, que permite comprobar la capacidad de funcionamiento de la célula de pesaje. Dependiendo de la especificación, las células de pesaje de carga de compresión de Wipotec cumplen también los requisitos Wash-Down según las clases de protección IP65 e IP69K. Las células de pesaje de Wipotec que miden la carga de compresión también pueden medir con precisión pesos muy pequeños. Por eso se emplean también en básculas de precisión, así como en microbásculas y básculas de análisis.