Solução de Problemas com Células de Carga

Artigo interessantíssimo da VPG Transducers, traduzido para o português, para auxiliar sua equipe técnica a resolver problemas com células de carga e suportes de pesagem.

Escopo

As células de carga são projetadas para sentir a força ou o peso sob uma ampla gama de condições adversas; elas não são apenas a parte mais essencial de um sistema de pesagem eletrônica, mas também as mais vulneráveis. As células de carga podem ser danificadas devido a sobrecarga, queda de raios ou sobretensão elétrica em geral, entrada de produtos químicos ou umidade, manuseio incorreto (queda, elevação do cabo, etc.), vibração ou mau funcionamento interno do componente. Como resultado direto, a escala ou sistema pode derivar (zero), fornecer leituras instáveis/não confiáveis ou não registrar. Esta Nota Técnica foi escrita para auxiliar os usuários com possíveis problemas de células de carga. Descreve testes de campo básicos que podem ser realizados no local e fornece as informações necessárias para interpretar os resultados. Uma avaliação de campo adequada é absolutamente essencial para evitar danos induzidos de maneira semelhante no futuro! Sob nenhuma circunstância a localização da falha, como descrito abaixo, deve ser tentada em células de carga instaladas em uma área perigosa!

Verifique cuidadosamente a integridade do sistema antes de avaliar as células de carga:

• Verifique os desvios de força (podem ser causados por sujeira, desalinhamento mecânico ou componentes associados, como hastes de retenção ou verificação).
• Verifique se há danos, corrosão ou desgaste significativo nas áreas de introdução da carga.
• Verifique as conexões dos cabos na caixa de junção e no indicador.
• Verifique o dispositivo de medição ou indicador com um simulador de célula de carga preciso.
• Inspecione visualmente as células de carga antes de executar o testes, conforme descrito nas páginas a seguir. Preste especial atenção aos sinais de corrosão (especialmente ao redor da área crítica do medidor), a integridade do cabo (pode estar comprometida devido a cortes, abrasões, etc.) e a condição da entrada do cabo.

O seguinte equipamento de teste é necessário para avaliar adequadamente uma célula de carga:

• Um voltímetro digital e ohmímetro calibrado de alta qualidade com uma precisão de medição de ± 0,5 Ω e ± 0,1 mV, para medir o equilíbrio e a integridade do circuito da ponte;
• Um megôhmetro, capaz de ler 5000 MΩ com uma precisão de 500 MΩ a 50 volts, para medir a resistência do isolamento. Não use megôhmetros que forneçam mais de 50 volts à célula de carga, para evitar danos permanentes!
• Um meio de levantar a carga morta (balança, tanque, tremonha, transportador, etc.) da célula de carga para medir o balanço zero ou remover a (s) célula (s) de carga, ou seja, um guindaste, macaco hidráulico, etc.

As células de carga são produzidas de acordo com as especificações e tolerâncias descritas na folha de dados aplicável. Informações mais detalhadas podem ser encontradas no certificado de calibração que é embalado com cada célula de carga. O certificado de calibração menciona os valores exatos para a resistência de entrada e saída, resistência de isolamento, balanço zero, saída nominal e o código de fiação correto; Ele fornece uma referência importante para os valores que podem ser medidos e devem ser arquivados com o conjunto de documentação do sistema.

Procedimentos de Teste e Análise

Teste #1: Balanceamento de zero

O balanceamento de zero é definido como a saída da célula de carga em uma situação de “sem carga”. Portanto, todo o peso (incluindo carga morta) deve ser removido da célula de carga. Células de carga de baixa capacidade devem ser medidas na posição em que a célula de carga é projetada para medir a força para evitar que o peso do elemento dê resultados errados.

A célula de carga deve ser conectada a uma fonte de alimentação estável, preferencialmente um indicador de célula de carga com uma tensão de excitação de pelo menos 10 volts. Desconecte qualquer outra célula de carga em sistema que tenham várias células de carga.

Meça a voltagem através dos cabos de saída da célula com um milivoltímetro e divida este valor pela entrada ou tensão de excitação para obter o balanceamento de zero em mV/V. Compare o saldo zero com o certificado de calibração da célula original (se disponível) ou com a ficha técnica.

Análise

Alterações no Balanceamento de Zero geralmente ocorrem se a célula tiver sido permanentemente deformada por sobrecarga e/ou choques excessivos. Células de carga que sofrem mudanças
de saída zero progressivas por um período de tempo estão provavelmente passando por uma mudança na resistência do strain gage, por causa da infiltração de umidade ou química. No entanto, neste caso, a resistência de isolamento e/ou a integridade da ponte também serão comprometidas.

Teste #2: Resistência de Isolamento

A resistência de isolamento é medida entre o circuito da célula de carga e o elemento ou blindagem do cabo. Desconecte a célula de carga da caixa de junção ou do indicador e conecte todas as entradas, saídas e sensores (se aplicável) juntos.
Meça a resistência do isolamento com um megômetro entre esses quatro ou seis conectores conectados e o corpo da célula de carga. Repita a medição entre os mesmos 4 ou 6 condutores e a blindagem do cabo. Finalmente, meça a resistência de isolamento entre o corpo da célula de carga e a
blindagem do cabo.

Nunca use um megaohmímetro para medir a resistência de entrada ou saída, pois ele normalmente opera com uma tensão que excede em muito a tensão máxima de excitação!

Análise

A resistência de isolamento de todas as células de carga deve ser de 5000 MΩ ou mais para o circuito da ponte na carcaça, circuito da ponte para a blindagem do cabo e alojamento para a blindagem do cabo.
Um valor menor indica vazamento elétrico, que geralmente é causado por umidade ou contaminação dentro da célula de carga ou cabo. Valores extremamente baixos (≤1 kΩ) indicam um curto-circuito em vez de umidade.
Os resultados de vazamento elétrico normalmente ocorrem em células de carga instáveis ou saídas de leitura de escala. A estabilidade pode variar com a temperatura.

Teste #3: integridade da ponte

A integridade da ponte é verificada medindo a resistência de entrada e saída, bem como o equilíbrio da ponte. Desconecte a célula de carga da caixa de junção ou dispositivo de medição.
A resistência de entrada e saída é medida com um ohmímetro em cada par de fios de entrada e saída. Compare a resistência e entrada e saída com o certificado de calibração original (se disponível) ou com as especificações da folha de dados.
O equilíbrio de ponte é obtido comparando a resistência de (–) Saída a (–) Entrada e (–) Saída a (+) Entrada. A diferença entre os dois valores deve ser menor ou igual a 1 Ω.

Análise

As alterações na resistência da ponte ou no equilíbrio da ponte
são mais frequentemente causadas por um fio partido ou
queimado, uma falha do componente elétrico ou curto curcuito
interno. Isto pode resultar de sobretensão (relâmpago ou
soldagem), danos físicos causados por choque, vibração ou fadiga,
temperatura excessiva ou por inconsistências de produção.

Teste #4: resistência ao choque

A célula de carga deve ser conectada a uma fonte de alimentação estável, preferencialmente um indicador de célula de carga com uma tensão de excitação de pelo menos 10 volts. Desconecte
todas as outras células de carga de sistemas que tenham várias células de carga.
Com um voltímetro conectado aos fios de saída, bata levemente na célula de carga com um pequeno martelo para suavemente chocá-la. Tenha muito cuidado para não sobrecarregar as células de carga de baixa capacidade enquanto testa a resistência ao choque.
Assista as leituras durante o teste. As leituras não devem se tornar erráticas, devem permanecer razoavelmente estáveis e retornar às leituras originais.

Análise

Leituras irregulares podem indicar uma falha na conexão elétrica
ou uma camada de cola danificada entre o strain gage e o
elemento como resultado de um transiente elétrico.

Para consultar a documentação original em inglês, clique aqui.