Compensação Térmica em Células de Carga: Como Evitar Erros

As células de carga podem trabalhar bem em temperaturas de até 300°C a 400°C. Mas, variações de temperatura podem alterar muito a precisão delas. Isso afeta a confiabilidade das medições e a qualidade dos produtos.

Ajustar as células de carga para lidar com mudanças de temperatura é vital para evitar erros. Usar strain gauges que se ajustam sozinhos e circuitos especiais ajuda a manter as medições precisas e confiáveis.

Este texto vai discutir o que afeta as células de carga pelo calor e como reduzir esses efeitos. Assim, mantém-se a precisão das células de carga e evita-se erros nos processos industriais.

Importância da Compensação Térmica em Células de Carga

É crucial usar compensação térmica nas células de carga para medições exatas. A temperatura máxima para strain gauges fica entre 300°C e 400°C. Isso mostra como é importante usar técnicas de compensação para prevenir erros grandes.

Precisão na Medição

Variações de temperatura afetam diretamente a precisão das células de carga, fazendo os materiais se expandirem ou contraírem. Por exemplo, o aço se expande cerca de 11 µm/m para cada mudança de ±1°C. Para manter a precisão, é necessário compensar essas mudanças e evitar resultados incorretos.

Efeitos das Variações de Temperatura

As mudanças de temperatura também impactam a aderência dos adesivos em strain gauges. O uso de adesivos como X280 e EP310N, resistentes até 280°C e 310°C, é essencial. Se ultrapassar esses limites, não haverá transferência de deformação eficiente. Por isso, escolher adesivos e strain gauges para cada temperatura é vital.

Impacto na Qualidade do Produto

A qualidade do produto final depende muito da precisão das medições. Sem ela, podem ocorrer perdas financeiras e danos à reputação da empresa. Utilizar técnicas de compensação térmica ajuda a manter a qualidade dos produtos. Isso evita custos extras e mantém a alta qualidade na fabricação.

Principais Fatores de Influência Térmica

A precisão nas medições de células de carga pode ser afetada por vários fatores. Entre eles, destacam-se a expansão dos materiais, a resistência dos cabos, o coeficiente de temperatura do gauge factor, além das condições climáticas, como o clima e a umidade. Esses fatores são cruciais para a precisão das células de carga.

Expansão do Material

A expansão dos materiais é causada por mudanças de temperatura. O aço, alumínio e plásticos têm coeficientes de expansão térmica diferentes. Isso pode levar a deformações nas células de carga. Por exemplo, o aço ferrítico expande a uma taxa de 10,8 × 10^-6 / °K, enquanto o alumínio tem um coeficiente de 23 × 10^-6 / °K. Essas diferenças podem afetar a precisão das medições.

Resistência dos Cabos

A temperatura pode mudar a resistência dos cabos, influenciando os resultados das medições. É necessário compensar essa variação para assegurar a precisão. Circuitos de três e quatro fios podem ajudar, ao ajustar o impacto da temperatura na resistência dos cabos.

Coeficiente de Temperatura do Gauge Factor

Cada strain gauge usado nas células de carga tem seu próprio coeficiente de temperatura. Esse coeficiente mostra como a sensibilidade do gauge muda com a temperatura. É importante conhecer esse coeficiente para manter a precisão das medições. Por exemplo, um valor típico para esse coeficiente é 0,01%/K.

Clima e Umidade Relativa

O clima e a umidade afetam diretamente a precisão das células de carga. A umidade pode interferir na adesão dos strain gauges, prejudicando a medição. Por isso, controlar o ambiente de medição é essencial para reduzir essas variações.

Métodos de Compensação Térmica

Aceitar compensação térmica em células de carga é essencial para manter medições acuradas. Um erro sistemático pode mudar significativamente os resultados. Isso pode causar desvios de até 10% em medições sensíveis. Escolher técnicas e equipamentos certos ajuda a reduzir esses erros.

Uso de Strain Gauges Auto-Compensados

Os strain gauges auto-compensados ajustam seu comportamento térmico ao material em que são colocados. Esse método diminui erros aleatórios, com uma repetitividade de até 95% em certas medições. É vital manter a estabilidade do zero dentro de ±0,5% para assegurar medições precisas.

Diagramas de Circuitos

Os circuitos de compensação são chave para diminuir os efeitos térmicos. Utilizando a ponte de Wheatstone, é possível ter uma estrutura equilibrada. Isso pode cortar incertezas em até 40%. Usar corretamente os circuitos pode baixar o erro para menos de 1% na faixa de medição.

Amplificadores de Frequência-Portadora

Usar amplificadores de frequência-portadora é outro método eficaz. Eles ajudam a manter leituras precisas em várias temperaturas. Escolher o sistema certo de medição pode diminuir o erro de medição até 25%. A calibragem ‘in loco’ pode cortar a incerteza até 30% em condições variáveis.

Estes amplificadores, quando usados em sistemas modernos, aumentam a sensibilidade das células de carga. Isso garante que os desvios fiquem abaixo de 0,2%. A combinação desses métodos assegura medições confiáveis e precisas, cruciais em engenharia e controle de processos.

Circuito de Ponte de Wheatstone e Compensação de Cabos

O circuito de ponte de Wheatstone é muito usado para medir resistência de forma precisa. Ele é essencial para achar pequenas mudanças provocadas por alterações de temperatura em circuitos de célula de carga. Usam-se várias configurações, como ponte de 1/4, 1/2 e ponte completa, para melhor eficiência. Cada uma tem suas próprias vantagens, dependendo do que se precisa medir e compensar.

Circuito de 1/4, 1/2 e Ponte Completa

Na análise de circuitos de célula de carga, a configuração de 1/4 de ponte usa só um strain gauge. Isso é bom para checar deformações em lugares específicos. A de 1/2 ponte usa dois strain gauges. Isso ajuda a lidar com efeitos térmicos, aumentando a precisão. Já a ponte completa usa quatro strain gauges. Isso dá a maior sensibilidade e precisão, além de compensar melhor as mudanças térmicas.

Circuito com Três e Quatro Fios

Em circuitos de célula de carga, usar cabos de três e quatro fios ajuda muito. Um circuito de três fios faz uma compensação parcial da resistência dos cabos. Um circuito de quatro fios consegue compensar totalmente essa resistência. Esse método aumenta a precisão, pois diminui o efeito de variações indesejadas na resistência do cabo. Assim, as medições ficam mais confiáveis.

Soluções Digitais para Compensação Térmica

As soluções digitais melhoram muito a compensação térmica em células de carga. Elas trazem mais precisão e permitem um monitoramento constante em locais industriais desafiadores.

Módulos PowerMount^TM e Diagnósticos Preditivos

Os módulos PowerMount^TM oferecem melhorias importantes. Eles usam diagnósticos preditivos. Isso ajuda a descobrir e arrumar problemas antes que eles afetem os resultados.

Com alertas antecipados, fica mais fácil fazer manutenção e melhorar a eficiência.

CalFree™ Plus para Calibração Automática

O CalFree™ Plus permite calibrar as células de carga automaticamente. Este processo não precisa de pesos de teste. Assim, os dispositivos ficam sempre precisos, com menos esforço manual e menos paradas na produção.

Compensação Térmica em Células de Carga: Como Evitar Erros

Usar métodos de compensação térmica corretamente é fundamental para manter a precisão das medições em células de carga. Sem a compensação adequada, os erros de medição em sistemas de pesagem dinâmica podem chegar a 10%. Para evitar esses erros, é crucial entender e aplicar os métodos de compensação térmica com atenção.

Segundo a Portaria Inmetro nº 157/2022, as regras e procedimentos para fiscais metrológicos foram atualizados. Isso garante que as verificações feitas estejam nos limites aceitáveis de erro. Com essas novas regras, busca-se eliminar totalmente os erros de medição usando tecnologia de compensação térmica avançada.

Reduzir os erros operacionais em 30% é possível com o uso de métodos de compensação térmica eficazes. Mudanças de temperatura, mesmo de apenas 5°C, podem afetar muito as células de carga. Por isso, é essencial fazer manutenção e calibração com regularidade. Uma diferença de 0,5% na precisão das medições entre células com e sem compensação térmica mostra a importância de se aplicar esses métodos corretamente.

Cerca de 70% das indústrias que usam células de carga enfrentaram problemas de deriva térmica. Isso aumentou os custos de manutenção em 15%. Geralmente, os erros por temperatura são percebidos em dois meses, até que se implementem sistemas de compensação. Cerca de 25% dos usuários precisaram fazer ajustes nas calibrações devido aos efeitos térmicos, quando a compensação não foi aplicada.

Para prevenir erros de compensação, é recomendado usar métodos de compensação térmica desde o começo, no design e manutenção dos sistemas de pesagem. Com tecnologia adequada e normas atualizadas, podemos garantir medições precisas e proteger os equipamentos de variações térmicas. Isso assegura processos industriais sustentáveis e eficientes.

Conclusão

Para manter a precisão nas medições, a compensação térmica em células de carga é fundamental. É importante usar técnicas corretas e entender os fatores que influenciam esse processo. Isso garante o sucesso em aplicações industriais e científicas que precisam de medições precisas.

Na conversa sobre compensação térmica, vimos que temperature limits for strain gauges range from 300°C to 400°C. Para cada tipo, os limites variam. Por exemplo, os da HBM vão de 150°C (com fios) até 300°C (série M). Os adesivos vão de 60°C (X60) a 310°C (EP310N). Essas informações ajudam a escolher o melhor para cada caso.

Deve-se considerar também os coeficientes de expansão dos materiais. O aço e o alumínio, por exemplo, têm coeficientes distintos. Rapidity, o circuito de ponte de Wheatstone ajuda a ajustar as variações de temperatura. Isso é essencial para medições exatas.

Em resumo, usar strain gauges que se ajustam à temperatura e amplificadores especiais são práticas essenciais. Técnicas modernas, como os módulos PowerMount™ e o CalFree™ Plus, oferecem calibração automática e diagnósticos antecipados. Esses métodos garantem medições precisas e controlam as variações térmicas com eficácia.