Pesaje en Básculas Pesacamiones (III)

Siguiendo con la serie de artículos dedicados al pesaje en básculas pesacamiones, nos iniciamos en las distintas tecnologías de pesaje:

TECNOLOGÍAS DE PESAJE

Una  Báscula  para  pesar  vehículos  es  simplemente  una  plataforma  soportada  por  uno  o  más  elementos sensores de peso que producen una salida directamente proporcional a la carga aplicada sobre la plataforma.

En las secciones previas, hemos visto las variaciones existentes en la construcción y tamaño de la plataforma, mientras  que  en  esta  sección  analizaremos  las  diferentes  tecnologías  para  censar  el  peso  que podemos utilizar.

En  general,  las  tecnologías  pueden  dividirse  en  dos  grandes  categorías:  mecánicas  y  electrónicas.  Las versiones  mecánicas  usan  una  serie  de  sistemas  de  palanca  para  reducir  la  fuerza  hasta  lograr  un  nivel compatible  con  la  barra  de  lectura  o  una  célula  de  carga  tipo  tensión  mientras  que  en  las  totalmente electrónicas se usan una serie de sensores que soportan la plataforma.Estos sensores son los llamados células de carga 

célula de carga para pesa camiones C150

Mecánicas

Las  Básculas  mecánicas  han  sido  durante  mucho  tiempo  la  norma  para  pesar  vehículos,  pero  en  la actualidad son mas bien una  excepción  a nivel mundial. Esto se debe al hecho  de que a pesar de ser un excelente  instrumento  para  pesar vehículos,  es  generalmente mucho más  costosa  que  una  Báscula  con

células  de  carga  múltiples.  La  Báscula  mecánica consiste  en  una  serie  de  palancas  reductoras  de fuerzas  que  reducen  la  carga  a  aplicada  a  valores compatibles con la barra graduada de medición o fiel

de la Báscula.

Las  Básculas  tienen  además  una  pesa  flotante deslizante y otras pesas que se aplican al aumentar la  carga.  La  distancia  a  que  se  mueve  la  pesa deslizante  alejándola  del  punto  de  apoyo,  es proporcional a la carga aplicada sobre la plataforma.

Se requiere de un mínimo de habilidad para operar debidamente una de estas Básculas mecánicas, las que  sin embargo pueden proporcionar lecturas de muy alta precisión.  Este tipo de Báscula es  inmune a daños  por  descargas  atmosféricas  debido  a  que  no  contiene  componentes  eléctricos/electrónicos  y  en consecuencia no requiere energía eléctrica.  Lógicamente, no es posible conectar la Báscula directamente a

modernos equipos informáticos.

El mayor inconveniente de una bascula mecánica es su altísima vulnerabilidad a ser modificada la lectura de peso (por este motivo es no aconsejado para uso comercial) 

Electromecánicas

Las  Básculas  electromecánicas  (llamadas  también  híbridas)  son  similares  a  las  mecánicas  mencionadas anteriormente  pero con una  importante adición: una celula de carga tipo tensión  instalada en el último brazo de fuerza que conecta el sistema de palancas de la plataforma con la barra indicadora de peso,  proporcionando una señal eléctrica directamente  proporcional al peso aplicado a la plataforma.  Este adicional,  permite conectar  la báscula  mecánica  con  un  Indicador  Digital  y  a  su  vez  a  impresoras  y ordenadores para el procesamiento de la información  y/o su envío a ubicaciones remotas.  Hay muchos fabricantes  que  ofrecen  esta  opción.  El  inconveniente  con  estas  Básculas  es  que  tiene  partes  móviles, sujetas a fricción y desgaste y que en consecuencia requieren un mantenimiento periódico y eventualmente su  reemplazo.  La  re-potenciación  de  una  de  estas  Básculas  puede  ser  un  trabajo  largo  y  costoso,  sin embargo, la simplicidad  y durabilidad de estas Básculas las convierten en muchas casos en una excelente alternativa, a pesar de estos inconvenientes. La mayor parte de las básculas de este tipo que podemos encontrar en el mercado son adaptaciones de básculas mecánicas.

Electrónicas

La   Báscula para vehículos más común, es la que tiene una plataforma suspendida sobre  múltiples celdas de carga.  En este tipo de báscula, una parte del peso  aplicado  sobre  la  plataforma  es  aplicada  a  cada  celda de  carga,  generando  una  señal  eléctrica directamente proporcional a la carga. Las señales de todas las celdas son  sumadas en una caja de uniones y la señal  combinada es  llevada a un Indicador Digital  de Peso, donde esta señal análoga se  convierte en digital y es mostrada en la pantalla como peso para uso del operador.
Las celdas usadas en Básculas  para pesar vehículos están  disponibles en  un gran número de configuraciones,  pero  las  más  comunes son la célula de doble cortadura y la célula de compresión.

célula de doble cortadura

 

célula de carga de compresión

Ambos tipos de celda cumplen similar función, pero sensan la carga aplicada internamente de diferente forma.

Las celulas usadas en Básculas para camiones tienen generalmente un rango  de capacidad entre 20,000 y 50,000 kg, formando cada par de células una sección de la Báscula. Las  células de carga,  debido  a  sus  características  eléctricas  son  sensibles  a  daño  por  descargas  y  picos eléctricos,  rayos,  etc.  por  lo  que  los  fabricantes  tratan  de  minimizar  estos  riesgos  incluyendo  elementos supresores de picos alrededor de las basndas extensométricas, como descargadores de gas y otro elementos. A pesar de los mejores esfuerzos de los  fabricantes, muchas celdas de carga son destruidas por rayos cada año. Si la Báscula  seleccionada por usted usa  celdas  de  carga,  asegúrese  de  seguir  todas  las  recomendaciones  del  fabricante  para minimizar este peligro. 

Otros enemigos de las celdas de carga son el óxido y la corrosión. Cuando compare modelos  de  Básculas  prefiera  siempre  las  que  ofrezcan  celdas  de  carga  fabricadas  con  materiales resistentes a la corrosión, de preferencia de acero inoxidable con sellos herméticos y cables integrados a la celula. 
La  entrada  de  humedad  al  interior  de  la  celda  de  carga,  causa  generalmente  problemas  desde lecturas de pesos inestables hasta la completa inoperatividad de la Báscula. 

Las células de carga C150, DC1 y DC2 del fabricante Senel Technologies  son de acero inoxidable, con el cable integrado en la misma célula e incorporan elementos de proteccion ante descargas; además se suministran completamente selladas, con un grado de estanqueidad IP68 y una doble protección especial frente a rayos y sobretensiones.

Pesaje en Básculas Pesa Camiones (II)

Seguimos con la entrada dedicada al pesaje en básculas pesa camiones, en esta ocasión con el tema orientado no tanto al instalador como al usuario final

Tamaño de la plataforma

El tamaño de la plataforma es un factor importante, pues después de comprada e instalada la Báscula,  es prácticamente imposible  cambiar el tamaño de la plataforma. El cliente deberá considerar los vehículos  que usualmente se pesarán en la Báscula, así como también los que podrían ingresar a la Báscula en el futuro. Considerando  que  la  vida  útil  de  una  Báscula  para  camiones  es  de  20  años  o  significativamente  más, deberá considerar que vehículos se van a pesar en la Báscula en los próximos cinco, siete o diez años a partir de la fecha.

Las  Báscula  para  pesar  vehículos  se  fabrican  típicamente  con  anchos  de  3.0  o  3,2    o  3,5  m  y excepcionalmente mayores. El largo puede variar entre 3 y 40 m . Lógicamente si el tamaño  aumenta, el costo también, por lo que hay que seleccionar el menor tamaño que se adapte a los vehículos que se pesan actualmente,  pero  que  sea  lo  suficientemente  larga  para  acomodar  sin  problemas  los  vehículos  que  se

puedan presentar en el futuro.

Un tamaño típico es de 3.0 m   de  ancho x 20 m  de largo, pero su  aplicación podría necesitar una  Báscula con una plataforma de mayores dimensiones.

Cuando seleccione una Báscula  también deberá considerar el área donde será instalada. Muchos  países especifican  el  largo  y  características  de  las  pistas  de  acceso  y  salida  de  la  Báscula  que  deberán estar correctamente  niveladas.  Normalmente  el  largo  de  estos  accesos  es  de  3m  pero  podría  ser mayor.

Hay que considerar también el espacio requerido por los camiones para maniobrar antes de entrar y después de salir de la Báscula. Uno termina por darse cuenta que una Báscula  de 20 m requiere en realidad un espacio aproximado de 45 m para operar sin problemas.

Capacidad de la Báscula

Hay que empezar por echar una mirada a los camiones que van a ser pesados en su Báscula. Habitualmente no se  necesita  una  mayor  capacidad  máxima de 50 o 60.000 kg. y con un escalón de 20 Kg. Par uso en minería u otras aplicaciones que necesiten mayores capacidades 100.000 a 120.000 kg con una graduación de 50 kg.

Material de la plataforma

Normalmente  las  plataformas  están  disponibles  con  uno  de  dos  materiales:  acero  o  hormigón

(antiguamente con plataforma de madera). Ambas tienen sus ventajas y desventajas. 

 

Pesaje en Básculas Pesa Camiones (I)

Iniciamos con éste una serie de artículos dedicados a las básculas pesa camiones (básculas puente), no se trata de hacer una serie de artículos técnicos, sino una visión más próxima al ususario final de la báscula pesa camiones o pesa vagones.

Para muchas empresas, la adquisición de una báscula para pesar camiones representa una inversión significativa que requiere de una investigación detallada con el fin de asegurar en lo posible el retorno de su inversión.Al igual que en muchas decisiones comerciales, adquirir una báscula para pesar camiones involucra la consideración previa de varios factores.

Asesoramiento

Es prioritario que la empresa que quiera instalar una báscula de estas características contacte con un instalador que le asesore en cuanto a normas  y  regulaciones  municipales,  provinciales  y  nacionales.  Las  regulaciones  municipales  incluyen  generalmente  permisos  de  construcción,  otros.  Hay  normas metrológicas    legales  que  regulan  el  uso  de  básculas en  operaciones  comerciales.
El instalador estará familiarizado  con  las normas legales involucradas en la instalación y uso de una báscula para pesar camiones, siempre es mejor conversar con él de este tema y pedir su asesoramiento para librarse de ingratas sorpresas de  última hora, generalmente cuando es tarde y la báscula ya está instalada.




Justificación económica de la inversión

Siempre la inversión que está haciendo en la Báscula tendrá un rendimiento económico favorable.
En muchos casos el cliente no tendrá alternativas y deberá comprar la Báscula de todos modos, mientras  que en  otros  casos  se  trata  de  controlar  los  costos  y  calidad  de  su  producción.  Teniendo  en  cuenta  estos factores  se puede evaluar un rápido retorno económico de la inversión en una Báscula.

Para hacer un pequeño cálculo, hay que empezar  por  determinar  los  ahorros  esperados  por  la  mayor  precisión  de  sus  pesos.  Si  se usa la Báscula en la compra de materia prima, hay que estimar el costo del material faltante. Por otro lado, si  se  usa  la  Báscula  para  controlar  sus  ventas  de  material,  se podrá  determinar  cual  es  el  exceso despachado antes de comprar la nueva Báscula.

También se deberá estimar el promedio neto del material pesado y cuantas pesadas se hacen  mensualmente.
Con esta información se podrá calcular el ahorro potencial asociado con la adquisición de la nueva Báscula.

Una vez que se ha determinado el importe del ahorro que se obtendrá con el uso de la nueva Báscula, el
siguiente paso es determinar su costo y calcular la amortización de la misma. Para ello primero habrá que decidir qué tipo de báscula se va a montar.

Tipos de Básculas pesa camiones

Las  Básculas  para  pesar  vehículos  están  disponibles  en  dos  tipo  básicos  con  algunas  variaciones  para cada uno de ellos.

Una Báscula para pesar camiones puede ser instalada en una fosa  con la plataforma a nivel del piso o sobre piso y generalmente con rampas de acceso.

báscula sobre piso con rampas de acceso

báscula en fosa

Las  Básculas  en  fosa  las  encontramos  muchas  veces  en  regiones  de  clima  muy  frío  y  ofrecen   algunas importantes ventajas. Una  Báscula en fosa es   más costosa que  una plataforma  sobre piso, pero facilita el acceso a sus componentes y no requiere generalmente de rampas de ingreso  y salida para que el vehículo suba a la plataforma por encontrarse esta al mismo nivel de la pista.
Por  otro  lado,  una  Báscula  en  fosa  requiere  de  otras  consideraciones  adicionales,  como  p.ej.  la acumulación  de  agua,  que  obliga  a instalar  un  eficiente  sistema  de  desagüe  o  al  uso  de  un  sistema de bombeo y es lógicamente más costosa, pues su construcción requiere de la excavación previa de una fosa, vaciado y fragua de piso y paredes laterales, etc.
Otra ventaja de la instalación en fosa es que se evita el riesgo de que el camión caiga por un lado de la Báscula por una mala maniobra del conductor.

Las Básculas  para camiones instaladas sobre el piso, generalmente llamadas como modelos de bajo  perfil,
pueden  ser instaladas  en una mini-fosa  con la plataforma a nivel del piso o sobre piso, con rampas  de acceso. En este caso  será necesario instalar rampas en ambos extremos de la plataforma. Este tipo  de Báscula está equipada muchas veces con guardarieles para evitar que el conductor caiga por un lado  al hacer una mala maniobra.

Una Báscula de bajo perfil requiere además mayor gasto de mantenimiento, pues es necesario mantener la zona  libre  de  piedras  y  desperdicios  que  puedan  afectar  su funcionamiento.  Esta  limpieza  tiene  que ser efectuada en forma periódica y generalmente es necesario levantar la plataforma con una grúa para  una limpieza efectiva.

Una Báscula de bajo perfil es más popular por su menor  costo, pero hay que considerar y evaluar comparativamente todas las ventajas y desventajas de todos los modelos.

Errores Máximos Permitidos en Células de Carga (III)

Seguimos con la recomendación OIML R60, que sirve de marco para los ensayos en la certificación de células de carga en Europa.

Dentro de este constexto, hoy vamos a abordar los ensayos de fluencia (Creep).

La fluencia o Creep viene definida como el cambio en la indicación de una celda que carga que ocurre con el tiempo mientras se encuentra bajo una carga constante y mientras todas las condiciones ambientales y otras variables también permanecen constantes.

Habitualmente, cuando se realiza un ensayo de Creep se toman valores también de retorno a cero después de creep. Veamos en qué consiste este ensayo y cuales son los errores máximos permitidos.

El ensayo de Creep debe repetirse en cada temperatura, -10, 20 y 40º, antes de realizarlo es conveniente realizar una serie de precaras y que la célula lleve suficiente tiempo alimentada para tener una lectura estable.

 Variación permitida de resultados

 Creep

Con una carga máxima constante, D_max, entre 90% y 100% de la carga máxima que soporta la célula de carga (E_max), aplicada a la celda de carga, la diferencia entre la lectura inicial y cualquier lectura obtenida durante los próximos 30 minutos no deberá exceder en 0,7 veces el valor absoluto del mpe para la carga aplicada (si vemos las tablas del primer artículo de esta serie tendremos estos valors). La diferencia entre la lectura obtenida a los 20 minutos y la lectura obtenida a los 30 minutos no deberá exceder 0,15 veces el valor absoluto de mpe.

  Retorno de cero

La diferencia entre la lectura inicial de la indicación de carga mínima y la lectura realizada al retornar a la carga mínima, D_min, posterior a la carga máxima, D_max, entre el 90% y el 100% de E_max, que ha sido aplicada durante 30 minutos, no deberá exceder la mitad del valor de la división de verificación de la celda de carga (0,5 v).

 

Errores Máximos permitidos en Células de Carga (II)

Siguiendo con el repaso a la recomendación OIML R60 sobre células de carga, entramos hoy en el tema de temperaturas.

Se definen dos inicaciones básicas a tener en cuenta:

 Efecto de temperatura sobre la indicación de peso muerto mínimo

Cambio en la indicación del peso muerto mínimo debido a un cambio en la temperatura ambiente.

  Efecto de temperatura sobre la sensibilidad

Cambio en la sensibilidad debido a un cambio en la temperatura ambiente.

Los límites de temperatura habituales son de -10 a 40ºC

A la hora de hacer un ensayo es importante otorgar el tiempo suficiente para conseguir la estabilización de temperatura de la celda de carga. Se debe prestar particular atención a este requerimiento para celdas de carga grandes. El sistema de carga deberá tener un diseño tal que no introducirá gradientes térmicos significativos dentro de la celda de carga. La celda de carga y sus medios conectores (cables, tubos, etc.) que son integrales o contiguos deberán estar a la misma temperatura de prueba. El indicador deberá mantenerse a temperatura ambiente. El efecto de la temperatura sobre los medios conectores auxiliares deberá ser considerado al determinar los resultados. 

 1.- efecto de temperatura sobre la indicación de peso muerto mínimo

Tomar lecturas sin carga a distintas temperaturas que incluyan -10º y 40ºC

Calcular la diferencia entre las indicaciones de prueba promedio para cada temperatura en secuencia y dividir f para obtener el cambio en términos de v.

C_M = (indicación en T₂ – indicación en T₁) / f

Dividir C_M por (T₂ – T₁)  y multiplicar el resultado por 5 para las clases B, C y D, o por 2 para la clase A. Esto da el cambio en v a los 5ºC para las clases B, C y D, o en v a los 2ºC para la clase A.

Multiplicar el resultado precedente [(D_max – D_min) / n] / v_min para dar el resultado final in unidades de v_min a los 5ºC para las clases B, C y D, o en unidades de v_min a los 2ºC para la clase A; este resultado final no debe exceder p_LC.

p_LC ≤ [(D_max – D_min) / n] / v_min

que habitualmente es 0,7

  

2.-   Efecto de temperatura sobre la sensibilidad

Se realiza una carga/descarga como la indicada en el artículo anterior pero para cada temperatura, tipicamente un ensayo en 40º, otro en 20º y un tercero en -10ºC.

En ningún caso el error debe superar los límites establecidos como mep.

 

Errores Máximos Permitidos en Células de Carga (I)

Vamos a hablar de los errores máximos permitidos según la recomendación OIML R60, la norma que sirve de marco a la certificación de las células de carga.


Errores máximos permitidos para cada clase de precisión

Los máximos errores permitidos de la celda de carga para cada clase de precisión (la indicación de la celda de carga que ha sido ajustada a cero en el peso muerto mínimo, E_min) se refieren al número máximo de divisiones de verificación de la celda de carga especificados para cada celda de carga (ver artículo anterior) y al valor real de la división de verificación de la celda de carga, v.

Máximo Error Permitido
El mpe (maximo error permitido)  deberá tener los valores derivados que utilizan las expresiones contenidas en la columna izquierda de la tabla adjunta. El factor de distribución, p_LC, acostumbra a ser 0,7
Los errores máximos permitidos para las celdas de carga pueden ser positivos o negativos y se aplican tanto a cargas crecientes como decrecientes.
Los límites de error indicados incluyen errores debidos a no-linealidad, histéresis y efecto de temperatura sobre la sensibilidad de ciertos rangos de temperatura, habitualmente de -10 a 40ºC en células de carga C3

Errores máximos permitidos (mpe) en la aprobación de modelo

Tomemos un ejemplo para ver como se aplican estas tablas.

Tenemos una célula de carga FLE1 de 100 kg, clase C3, 3000 divisiones.
Se hace una carga descarga a 100 kg con los siguientes resultados:

La gráfica resultante de carga y descarga tiene esta forma

en rojo están los valores de los errores máximos permitidos
Se calculan del siguiente modo:
Primero se calcula el escalon de verificación = lectura a plena carga / numero de divisiones (en este caso 3000)


A partir de aquí el mep de las primeras 500 divisiones será 0.35 x escalon
de la 500 a la 2000:  0.7 x escalón
a partir de la 2000: 1.05 x escalón



Según la normativa OIML R60, el cálculo correcto sería trabajar en vez de a plena carga, a una carga del 75%. De la carga mínima (0kg) a esa carga se definiría la recta ideal, sobre la que se delimitarían los errores máximos. Las lecturas deberían hacerse en una carga a 20ºC. En este ejemplo, para simplificar y a título ilustrativo el cálculo se ha hecho al 100% de la carga.

Clases de precisión en células de carga

Clases de precisión de las células de carga según normativa OIML R60

La recomendación OIML R60 es el marco normativo utilizado para la certificación de las células de carga en Europa. Iniciamos en esta entrada una serie de artículos destinados a conocer los puntos esenciales de esta normaitva.

Principio de clasificación de la celda de carga

La clasificación de celdas de carga dentro de clases de precisión específicas se proporciona para facilitar su aplicación a varios sistemas de medición de masa. En la aplicación de esta Recomendación, se debería reconocer que el desarrollo efectivo de una celda de carga particular podría ser mejorado por compensación dentro del sistema de medición con el cual este se aplica. Por lo tanto, no es la intención de esta Recomendación requerir que una celda de carga sea de la misma clase de precisión que el sistema de medición en la cual podría ser utilizada. Tampoco requiere que un instrumento de medición, que da indicaciones de masa, use una celda de carga que ha sido aprobada separadamente.

Clases de precisión

Las celdas de carga deberán ser clasificadas, de acuerdo a sus capacidades de desempeño general, en cuatro clases de precisión cuyas designaciones son las siguientes:

Clase A;

Clase B;

Clase C;

Clase D.

Número máximo de divisiones de verificación de la celda de carga

El número máximo de divisiones de verificación de la celda de carga, n_max, en el cual el rango de medición de la celda de carga puede ser dividido, deberá estar dentro de los límites fijados en la tabla 1.

 

Tabla 1 -  Número máximo de divisiones de verificación (n_max) de acuerdo a la clase de precisión

	Clase A	Clase B	Clase C	Clase D
Límite más bajo	50000	5000	500	100
Límite más alto	ilimitado	100000	10000	1000

En el caso de las células de carga utilizadas para la mayoría de aplicaciones de pesaje, lo habitual es trabajar en clase C, en 3000, 4000 o 6000 divisiones. La clase D prácticamente no se utiliza ya que el coste de las células de carga es similar a las de clase C. 

Las células de carga fabricadas por Senel Technologies   son de clase C, de 3000 o más divisiones.