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Capacidade nominal

A força máxima que ela deverá medir (Os fatores de segurança, 50% de sobrecarga contra danos de funcionamento e 300% para a ruptura, são intrínsecos a própria célula).

Sensibilidade

A medição do desbalanceamento da ponte de Wheatstone é feita através da variação da tensão de saída em função da tensão de excitação aplicada na entrada da ponte. Quando a célula de carga esta carregada, este valor é dado em milivolt por volt aplicado e, normalmente, entre 2 e 3 mV/V. Isto significa que uma célula de carga de 30kg de capacidade nominal e 2mV/V de sensibilidade, com uma tensão de excitação na entrada de 10 V, quando sujeita a uma força de 30Kg apresentará na saída uma variação de tensão de 20mV.

Precisão

É o erro máximo admissível relacionado em divisões da capacidade nominal. As células de carga neste caso podem ser divididas em:
Baixa precisão: até 1.000 divisões (ou 0,1% da capacidade nominal)

Boa precisão: de 3.000 a 5.000 divisões (ou 0,03 a 0,02% da capacidade nominal)

Formato

De acordo com a aplicação, determinados formatos são requeridos, considerando-se se a carga é apoiada (células tipo viga) ou se a carga é sustentada (célula tipo Z), ou ainda se a carga introduz momentos torsores na célula (células tipo single point).

Ambiente de trabalho

Ambientes úmidos quimicamente agressivos requerem células de carga herméticas, com grau de proteção IP67, que se consegue normalmente nas do tipo shear-beam. Dever ser evitado o uso de células de carga em ambientes sujeito à vibração intensa, apesar do projeto das mesmas incluir uma verificação de frequência natural, no sentido de se evitar o fenômeno de ressonância. O uso de células de carga em ambientes explosivos deve ser acompanhado por barreiras de segurança intrínseca. Alerta-se que o uso de barreiras de segurança intrínseca inserem resistências em série nos circuitos, o que poderia baixar as tensões do excitação. É recomendável o uso de indicadores que compensem esta diminuição através de ligações a 7 fios (tipo Kelvin).

Dispositivos de montagem

Devem ser escolhidos visando não transmitir à célula de carga nenhum outro esforço que não seja o da força a medir e, portanto, visando assegurar para a carga todos os graus de liberdade de deslocamento possíveis, à exceção do relativo à direção da força a medir.

Tempo do pesagem

Muitas vezes dispõe-se de um tempo limitado para se efetuar a pesagem. Neste caso deve-se considerar 1 segundo como um tempo mínimo para cada pesagem, considerando-se o amortecimento das oscilações que a célula sofre ao receber o carregamento. Eventualmente este tempo pode ser reduzido através do uso de sistemas de amortecimento.

Conceitos Básicos

O uso de células de carga como transdutores de medição de força abrange hoje urna vasta gama de aplicações: desde nas balanças comerciais até na automatização e controle de processos industriais. A popularização do seu uso decorre do fato que a variável peso é Interveniente em grande parte das transações comerciais e de medição das mais frequentes dentre as grandezas físicas de processo. Associa-se, no caso particular do Brasil, a circunstância que a tecnologia de sua fabricação, que antes era restrita a nações mais desenvolvidas, é hoje amplamente dominada pelo nosso País, que desponta como exportador importante no mercado internacional.

Princípios de Funcionamento

O princípio de funcionamento das células de carga baseia-se na variação da resistência ôhmica de um sensor denominado extensômetro ou strain gage, quando submetido a uma deformação. Utiliza-se comumente em células de carga quatro extensômetros ligados entre si segundo a ponte de Wheatstone e o desbalanceamento da mesma, em virtude da deformação dos extensometros, é proporcional à força que a provoca. É através da medição deste desbalanceamento que se obtém o valor da força aplicada.

Os extensometros são colados a uma peça metálica (alumínio, aço ou liga cobre-berílio), denominada corpo da célula de carga e inteiramente solidários à sua deformação. A força atua portanto sobre o corpo da célula de carga e a sua deformação é transmitida aos extensometros, que por sua vez medirão sua intensidade. Obviamente que a forma e as características do corpo da célula de carga devem ser objeto de um meticuloso cuidado, tanto no seu projeto quanto na sua execução, visando assegurar que a sua relação de proporcionalidade entre a intensidade da força atuante e a consequente deformação dos extensometros seja preservada tanto no ciclo inicial de pesagem quanto nos ciclos subsequentes, independentemente das condições ambientais. A forma geométrica  portanto, deve conduzir a uma “linearidade” dos resultados.

Considerando-se que a temperatura gera deformações em corpos sólidos e que estas poderiam ser confundidas com a provocada pela ação da força a ser medida, há necessidade de se “compensar” os efeitos de temperatura através da introdução no circuito de Wheatstone de resistências especiais que variem com o calor de forma inversa a dos extensometros.
Um efeito normalmente presente ao ciclo de pesagem e que deve ser controlado com a escolha conveniente da liga da matéria-prima da célula de carga é o da “histerese” decorrente de trocas térmicas com o ambiente da energia elástica gerada pela deformação, o que acarreta que as medições de cargas sucessivas não coincidam com as descargas respectivas.

Outro efeito que também deve ser controlado é a “repetibilidade” ou seja, indicação da mesma deformação decorrente da aplicação da mesma carga sucessivamente, também deve ser verificada e controlada através do uso de materiais isotrópicos e da correta aplicação da força sobre a célula de carga.

Finalmente, deve-se considerar o fenômeno da “fluência” ou creep, que consiste na variação da deformação ao longo do tempo após a aplicação da carga. Este efeito decorre de escorregamentos entre as faces da estrutura cristalina do material e apresenta-se como variações aparentes na intensidade da força sem que haja incrementos na mesma .

Limites de sobrecarga e deslocamentos

Em células de carga tipo flexão ou bending, normalmente de baixa capacidade, é necessário prever-se limites de sobrecarga que impeçam a célula de carga de deformar-se além de um dado valor. Nas células tipo cisalhamento (shear beam) e compressão (canister), é difícil aplicar limites de sobrecarga, tendo em vista o pequeno valor da flecha produzida em função da carga nominal aplicada e, portanto, cabe ao usuário precaver-se quanto a eventualidade do uso de cargas excessivas. Outros limites de deslocamento usados são os tirantes, necessários para limitar o deslocamento de tanques e silos, quando as células de carga estão situadas abaixo do centro de gravidade dos mesmos (portanto, não são autocentrantes), sujeitos a ação dos ventos ou com misturadores instalados. O objetivo destes tirantes é obstar deslocamentos não verticais.

Conclusão

As células de carga são transdutores bastante precisos e de vida útil muito longa (são projetados e testados em protótipo para dez milhões de ciclos de pesagem). Esta longevidade e precisão podem ser facilmente obtidas desde que sejam convenientemente especificadas e instaladas. A assessoria técnica do fabricante é sempre muito útil e evita falhas de projeto muito custosas. Procurou-se dar aqui algumas informações fundamentais,
que não excluem porém a eventual necessidade daquela consulta, a qual fortemente recomenda-se não renunciar.