Celle di carico: funzionamento e applicazioni industriali
Le celle di carico sono componenti utilizzati nei sistemi di pesatura per misurare il peso di un materiale o la forza esercitata su una struttura. In ambito industriale trovano applicazione in numerose apparecchiature, tra cui silos verticali, tramogge in linea, serbatoi e sistemi destinati al dosaggio dei materiali.
Applicate a un silo o a una tramoggia, permettono di conoscere la quantità di prodotto contenuta attraverso la misurazione del peso. Questa informazione può essere utilizzata per controllare le scorte, programmare le operazioni di carico e scarico, gestire il dosaggio oppure integrare la pesatura all’interno del processo produttivo.
Poggi progetta e realizza sistemi di stoccaggio per materiali sfusi configurabili con sistemi di pesatura selezionati in funzione del materiale, della capacità richiesta e delle specifiche esigenze operative.
Cosa sono le celle di carico?
Una cella di carico è un trasduttore, cioè un dispositivo che trasforma una forza meccanica in un segnale elettrico misurabile.
Quando viene sottoposta a un peso, la cella subisce una deformazione estremamente ridotta. Gli elementi sensibili presenti al suo interno rilevano questa variazione e generano un segnale proporzionale alla forza applicata.
Il segnale viene successivamente elaborato da un indicatore di peso o da un sistema di controllo e trasformato in un valore leggibile. In questo modo è possibile determinare il peso del materiale presente all’interno di un silo, di una tramoggia o di un altro contenitore industriale.
A cosa servono le celle di carico?
Le celle di carico permettono di rilevare il peso in modo continuo o in momenti prestabiliti del processo. La loro funzione non si limita quindi alla semplice visualizzazione di un valore, ma può contribuire alla gestione delle diverse fasi operative.
In un sistema destinato allo stoccaggio e alla movimentazione di materiali sfusi possono essere utilizzate per:
- verificare la quantità di materiale presente;
- controllare il riempimento del contenitore;
- monitorare il consumo del prodotto;
- programmare le operazioni di rifornimento;
- misurare la quantità scaricata;
- gestire processi di dosaggio;
- rilevare eventuali variazioni anomale;
- trasmettere i dati ai sistemi di controllo.
Il sistema di pesatura può quindi offrire informazioni utili sia durante il carico sia durante l’utilizzo del materiale stoccato.
Come funzionano le celle di carico?
Nelle applicazioni industriali le celle di carico vengono posizionate in corrispondenza dei punti di appoggio della struttura da pesare. Il carico viene distribuito sulle diverse celle, che rilevano la forza esercitata dal peso complessivo.
I segnali prodotti vengono raccolti ed elaborati per determinare il peso totale. Sottraendo il peso della struttura vuota, chiamato tara, è possibile ricavare la quantità effettiva di materiale contenuta.
Un sistema di pesatura è generalmente composto da:
- una o più celle di carico;
- elementi di montaggio e distribuzione del carico;
- dispositivi per il collegamento dei segnali;
- un indicatore o trasmettitore di peso;
- eventuali sistemi di controllo e automazione.
La configurazione deve essere definita considerando la struttura, la capacità, il numero dei punti di appoggio e le condizioni nelle quali avviene la pesatura.
Celle di carico per silos
Le celle di carico per silos permettono di determinare la quantità di materiale stoccato attraverso la pesatura dell’intera struttura. Generalmente vengono installate sotto i punti di sostegno del silo. Ogni cella rileva una parte del carico e l’insieme delle misurazioni permette di calcolare il peso complessivo.
Questa soluzione può essere utilizzata con differenti materiali sfusi, tra cui cemento, calce, ceneri volanti, premiscelati, farine, granulati, additivi e altri prodotti in polvere o granulari.
La pesatura di un silo può risultare utile per:
- conoscere la disponibilità effettiva del materiale;
- controllare le quantità caricate e prelevate;
- pianificare gli approvvigionamenti;
- evitare interruzioni dovute alla mancanza di prodotto;
- integrare il dato di peso nei processi produttivi;
- monitorare l’andamento dei consumi.
Le celle di carico rientrano tra i principali accessori per silos disponibili per adattare il sistema di stoccaggio alle necessità di monitoraggio e gestione del materiale.
Celle di carico e indicatori di livello: quali differenze?
Celle di carico e indicatori di livello svolgono funzioni differenti, anche se entrambi contribuiscono al monitoraggio del materiale presente nel silo.
Gli indicatori di livello rilevano generalmente il raggiungimento di una determinata altezza oppure misurano la distanza tra il sensore e la superficie del prodotto. Possono essere utilizzati per segnalare livelli minimi, massimi o intermedi.
Le celle di carico misurano invece il peso esercitato dal silo e dal materiale contenuto. Il risultato non dipende direttamente dalla forma assunta dal prodotto all’interno del contenitore.
La scelta tra i due sistemi dipende dal tipo di informazione richiesta. In alcune configurazioni possono essere utilizzati entrambi: gli indicatori per controllare specifiche soglie di riempimento e le celle di carico per misurare il peso complessivo.
Celle di carico per tramogge
Le celle di carico possono essere applicate anche alle tramogge utilizzate per ricevere, contenere e scaricare materiali sfusi.
In questo caso la pesatura consente di conoscere la quantità caricata nella tramoggia oppure di misurare il materiale rilasciato durante lo scarico. Il dato può essere impiegato per controllare singoli lotti, alimentare le successive fasi di lavorazione o gestire operazioni di dosaggio.
Nelle tramogge dotate di pesatura a sottrazione, la quantità erogata viene determinata misurando la diminuzione del peso durante lo scarico. Questo principio permette di controllare il materiale trasferito verso nastri trasportatori, elevatori, miscelatori o altre apparecchiature poste a valle.
Poggi realizza tramogge configurabili con celle di carico e sistemi di controllo, sviluppate in relazione alle caratteristiche del materiale e alle modalità previste per carico, pesatura e scarico.
Quali sono i vantaggi della pesatura con celle di carico?
Controllo delle quantità
La misurazione del peso consente di conoscere la quantità di materiale disponibile e di seguirne le variazioni durante l’utilizzo.
Gestione delle scorte
Il monitoraggio permette di programmare i rifornimenti e ridurre il rischio di arresti dovuti all’esaurimento del prodotto.
Dosaggio del materiale
Nei processi che richiedono quantità definite, il dato di peso può essere utilizzato per gestire il dosaggio e controllare il materiale scaricato.
Integrazione con i sistemi di controllo
I valori rilevati possono essere trasmessi a indicatori, quadri di comando o sistemi di supervisione, rendendo disponibili le informazioni necessarie alla gestione del processo.
Applicazione a materiali differenti
La pesatura può essere impiegata con numerosi materiali in polvere o granulari, purché il sistema venga dimensionato correttamente in relazione alla struttura e alle condizioni operative.
Quali fattori possono influenzare la pesatura?
Per ottenere misurazioni affidabili non è sufficiente scegliere la capacità nominale delle celle di carico. È necessario considerare l’intera configurazione della struttura.
Tra i principali elementi da valutare rientrano:
- peso proprio del silo o della tramoggia;
- quantità massima di materiale;
- numero e posizione dei punti di appoggio;
- corretta distribuzione del carico;
- eventuali vibrazioni;
- collegamenti rigidi con altre apparecchiature;
- sollecitazioni dovute al vento o alle condizioni ambientali;
- temperatura e caratteristiche dell’area di installazione;
- modalità e frequenza delle operazioni di carico e scarico.
Tubazioni, passerelle e collegamenti meccanici devono essere considerati già durante la progettazione, perché possono trasferire forze alla struttura e influire sulla misurazione.
Come scegliere le celle di carico per un silo o una tramoggia?
La scelta deve partire dalla capacità della struttura e dal livello di precisione richiesto, ma deve considerare anche il materiale, il processo e le condizioni di utilizzo.
Occorre valutare:
- il carico massimo previsto;
- la tara della struttura;
- la tipologia di applicazione;
- il numero delle celle necessarie;
- le condizioni ambientali;
- la presenza di vibrazioni o carichi laterali;
- la frequenza delle operazioni;
- il tipo di controllo e visualizzazione richiesto;
- l’eventuale integrazione con altri sistemi.
Non esiste quindi una configurazione universale. Il sistema di pesatura deve essere dimensionato insieme al silo o alla tramoggia affinché struttura, celle di carico e componenti di controllo operino in maniera coordinata.
La pesatura può inoltre essere coordinata con le modalità attraverso cui il materiale viene estratto dalla struttura. Per approfondire questa fase è possibile consultare l’articolo Come si svuota un silos?.
Sistemi di pesatura per silos e tramogge Poggi
La pesatura deve essere considerata durante la progettazione del sistema di stoccaggio e movimentazione, insieme alle modalità di carico, contenimento e scarico del materiale.
Poggi sviluppa silos e tramogge configurabili con celle di carico, indicatori e sistemi di controllo in funzione delle caratteristiche del prodotto e delle specifiche necessità operative.
La definizione della soluzione parte dall’analisi del materiale, della capacità richiesta, degli spazi disponibili e del processo nel quale il prodotto deve essere integrato. Questo permette di realizzare una configurazione coerente con le effettive esigenze di stoccaggio, monitoraggio e dosaggio.
Per valutare la configurazione più adatta alla propria applicazione è possibile contattare Poggi.
Domande frequenti sulle celle di carico
Cosa misurano le celle di carico?
Le celle di carico misurano la forza esercitata da un peso. Il segnale generato viene elaborato e convertito in un valore utilizzabile dal sistema di pesatura.
Come si pesa il materiale contenuto in un silo?
Il silo può essere sostenuto da più celle di carico installate in corrispondenza dei punti di appoggio. Dalla misurazione complessiva viene sottratto il peso della struttura vuota per determinare la quantità di materiale contenuta.
Le celle di carico possono essere utilizzate nelle tramogge?
Sì. Possono misurare il materiale caricato nella tramoggia oppure la quantità scaricata, anche attraverso sistemi di pesatura a sottrazione.
Qual è la differenza tra una cella di carico e un sensore di livello?
La cella di carico determina la quantità attraverso il peso, mentre il sensore di livello rileva la presenza o l’altezza del materiale. Le due tecnologie possono anche essere utilizzate insieme.
Le celle di carico sono adatte a tutti i silos?
La possibilità di installarle dipende dalle caratteristiche strutturali, dalla capacità, dai punti di appoggio e dalle condizioni operative. Il sistema deve quindi essere valutato e dimensionato per la specifica applicazione.
