Transductores de fuerza | Células de carga

Rango de fuerza

5 N - 2.500 kN (cuasiestáticos)
1 kN - 1.000 kN (dinámicos)

Clase de precisión

ISO 7500-1
ASTM E4

Células de carga en comparación Requisitos Ventajas y características Precisión Accesorios opcionales

En el ensayo de materiales se utilizan células de carga (también denominados transductores de fuerza) para caracterizar las propiedades mecánicas de un material, midiendo la fuerza necesaria para deformarlo o romperlo. Los sensores de la célula de carga convierten la magnitud física Fuerza en una tensión eléctrica que se puede medir. Las células de carga pueden utilizarse para ensayos de tracción, compresión, flexión y torsión, así como para ensayos cíclicos.

Por los requisitos a menudo extremos y diversos que exigen los ensayos de materiales, se considera la célula de carga el corazón del sistema de ensayo. Sus características ofrecen el requisito previo para obtener resultados de ensayo fiables e interpretables. Para que este corazón se integre de forma óptima en el sistema de ensayos, ZwickRoell ha desarrollado y fabricado su propia serie patentada de células de carga Xforce, que cumple con las más altas exigencias en términos de precisión y robustez.

Células de carga en comparación
Xforce	Precision P	High Precision HP	High Precision HP+ ¹	K	K+ ¹	High Capacity	Dynamic ^₂
Fuerza nominal F_nom	5 N a 150 kN	5 N a 10 kN	5 N a 10 kN	10 kN a 250 kN	10 kN a 250 kN	330 kN a 2.500 kN	1 kN a 1.000 kN
Clase de precisión 1 a partir de x% de F_nom	0,4 %	0,2 %	0,1 %	0,2 %	0,1 %	a partir del 0,2% de Fnom	a partir del 0,4% de Fnom
Clase de precisión 0,5	2 %	1 %	0,1 %	1 %	0,1 %	a partir del 1% de Fnom	a partir del 1% de Fnom
Campo de aplicación	cuasiestáticos	cuasiestáticos	cuasiestáticos	cuasiestáticos	cuasiestáticos	cuasiestáticos	ensayos cuasiestáticos y de fatiga

¹ Las células de carga Plus disponen de un rango de medición ampliado en el que la calibración es válida.
² La célula de carga Xforce Dynamic está equipado con un acelerómetro integrado (a partir de 5 kN).

Requisitos para una célula de carga

Límites de fuerza axial

Los límites de fuerza axial son límites y rangos de fuerza en la dirección del eje de medición de la célula de carga. Una fuerza excesiva en la dirección del eje de medición de la célula de carga puede limitar la precisión de medición y provocar una deformación permanente de la célula de carga.

La célula de carga Xforce puede soportar un 300% de la fuerza nominal sin fallo mecánico y hasta un 150% sin desplazamiento del cero. Gracias al exclusivo sistema electrónico de identificación de la célula de carga, nuestro software de ensayo testXpert identifica automáticamente la célula de carga y sus características y establece los límites de fuerza y desplazamiento adecuados para el ensayo.

Fuerzas transversales

Las fuerzas transversales son fuerzas externas que actúan sobre la superficie de fijación de la banda extensométrica perpendicularmente al eje de ensayo. Estas fuerzas pueden influir negativamente en los resultados del ensayo.

Las células de carga Xforce (HP y K) están diseñadas y fabricadas para ensayos en los que pueden producirse fuerzas transversales. Una fuerza lateral del 10% de la fuerza nominal provoca una desviación de sólo ±0,02% del valor medido.

Temperatura

Las fluctuaciones de temperatura en la célula de carga pueden causar deformaciones e influir en el resultado de la medición.

Nuestras células de carga Xforce HP y K disponen de una función integrada de compensación de temperatura.

Momentos de flexión

Los momentos flectores o de flexión se producen cuando una fuerza transversal se aplica desplazada por una palanca o cuando la fuerza axial se aplica desplazada por una excentricidad.

Las células de carga Xforce están diseñadas para reducir al mínimo los momentos flectores. Los elementos de deformación presentan una elevada rigidez a la flexión ante fuerzas transversales, momentos flectores o pares superpuestos.

Momento de giro

Si una fuerza transversal no incide directamente en el eje de medida, se produce un par de giro. Los pares de torsión se producen por el montaje de ensayo o la probeta, p. ej. en ensayos de compresión de muelles helicoidales.

En las células de carga Xforce, el par de torsión corresponde al 0,2% (P y HP) o al 0,005% (K) de la fuerza nominal por mm por cada mm de desplazamiento paralelo.

Vídeo de la célula de carga Xforce

Robusta y de máxima precisión. No se conforme con nuestra palabra, ¡compruébelo usted mismo!

Células de carga patentadas Xforce, una exclusividad de ZwickRoell

Ventajas y características del transductor de fuerza Xforce

El ambiente de ensayo para células de carga en el software testXpert III

Función única de autoidentificación

Ahorra tiempo, evita errores y se asegura de que su célula de carga está protegida.

Una vez conectada, nuestro software de ensayos testXpert importa e identifica automáticamente el modelo y las características de la célula de carga, incluidos los límites de fuerza y desplazamiento.
No es necesario introducir esta información manualmente, por lo que se evitan errores de entrada por parte del usuario.
La información crítica, como las sobrecargas del sensor y la fecha en que se produjeron, queda registrada en la memoria del sistema de identificación.

Calibración de fábrica normalizada

¡Confíe en la precisión de su célula de carga!

Calibración de fábrica certificada según ASTM E4 e ISO 7500
Antes de la entrega, cada célula de carga se calibra con el sistema de ensayos completo, incluidos el accionamiento y la electrónica de medición y control.
La información de calibración se documenta en un certificado de calibración de fábrica adjunto.

más información sobre ISO 7500-1 / ASTM E4

Excelente linealidad

Maximice el valor de sus resultados de ensayo

La linealidad o no linealidad indica el error de la célula de carga en todo el rango de funcionamiento.

La norma ASTM E4 especifica que la desviación relativa a la visualización no debe superar el 1% del valor medido (normalmente del 1% al 100% de la fuerza nominal de la célula de carga):

Células de carga Xforce HP y Xforce K: La desviación máxima de visualización es 1% del valor medido a partir del 0,1% de la fuerza nominal y 0,25% del valor medido a partir del 0,4% de la fuerza nominal.
Célula de carga Xforce Dynamic: La desviación máxima de visualización es 1% del valor medido a partir del 0,5% de la fuerza nominal y 0,5% del valor medido a partir del 1% de la fuerza nominal.

La norma ISO 7500-1 define clases de precisión de 0,5 a 3, correspondiendo la calibración más común de las máquinas de ensayos de materiales a la clase 1:

Las células de carga Xforce cumplen los cinco criterios de la norma ISO 7500-1, la clase de precisión 1 y la clase de precisión 0,5.

Amplio rango de medición con una sola célula

No es necesario adquirir y calibrar varias células de carga.

Cubra varios requisitos de múltiples aplicaciones con una sola célula de carga, con un rango de medición del 0,1% al 100% de la fuerza nominal de la célula de carga.
El rango de medición disponible no se ve afectado por los pesos de los dispositivos de ensayo o de las mordazas hasta el 45% de la fuerza nominal.

Robustez y seguridad

Confianza ciega en sus ensayos

Protección integrada de sobrecarga
A través del software de ensayos testXpert, pueden ajustarse los límites de fuerza que provocan la desconexión automática del sistema de ensayo.
Los finales de carrera de software y hardware limitan el recorrido del travesaño. De este modo, quedan protegidas las células de carga y los útiles de ensayo.
Las células de carga Xforce pueden soportar cargas de hasta el 300% de la fuerza nominal sin rotura y cargas de hasta el 150% de la fuerza nominal sin desviación del punto cero, por lo que resultan innecesarias las protecciones de sobrecarga, tales como los paquetes de muelles pretensados, los topes mecánicos o las barras de absorción de fuerzas transversales.

Trabajo en dos estaciones de ensayo con una célula de carga con perno de conexión

Montaje sencillo, rápido y preciso de las mordazas

Fácil cambio y alineación de los dispositivos de ensayo

Todas las células de carga están dotadas de un bulón de conexión de encaje perfecto, lo que permite aplicar mordazas y útiles de ensayo de forma rápida, sin holgura y en óptima alineación con el eje de ensayo.
Las posiciones de referencia (por ejemplo, la distancia entre los útiles de ensayo) se ajustan una sola vez y se almacenan en el software de ensayo testXpert.
La célula de carga Xforce K dispone de un bulón de conexión opcional que permite utilizarla en dos áreas de ensayo.
Las células de carga Xforce Dynamic tienen siempre bridas para garantizar una resistencia dinámica a la fatiga.

Cambio rápido de células de carga

Ahorro de tiempo cuando se utilizan varias células de carga en la misma máquina

En caso de de cambio frecuente o de utilizar varias células de carga / transductores de fuerza, recomendamos el uso de la opción "Bulón de conexión". El bulón de conexión le permite conectar una segunda célula de carga a la existente del sistema de ensayos, del mismo modo que fijaría un dispositivo a la célula de carga existente. En lugar de atornillar o desatornillar la célula de carga cada vez que se cambia, la célula de carga original permanece en su sitio y se complementa mediante el bulón de conexión. Esta opción ofrece las siguientes ventajas:

Los cables de las células de carga no sufren cargas innecesarias al enroscar y desenroscarlas.
Flexibilidad y ahorro de tiempo.
Alineación inmediata con el eje de ensayo.

¿Cómo funciona una célula de carga?

La célula de carga industrial más común es la banda extensométrica. Funciona con la ayuda un elemento mecánico de deformación al que se fijan bandas extensométricas en forma de puente de medición.

Cuando se aplica una fuerza a la célula de carga, el elemento mecánico al que está fijada la banda extensométrica se deforma elásticamente. La deformación en forma de alargamiento mecánico y compresión hace que se alargue o se comprima la banda extensométrica. La electrónica de medición convierte este cambio de resistencia condicionada por la deformación (y, por tanto, dependiente de la fuerza) en una señal de medición y la procesa.

Una célula de carga de compresión mide las fuerzas de compresión y suele instalarse debajo del dispositivo de ensayo. Una célula de carga de tracción mide las fuerzas de tracción.

¿Cómo funciona una célula de carga? Gráfico de una célula de carga con bandas extensométricas estiradas y comprimidas — Alargamiento / compresión de bandas extensométricas

Precisión de una célula de carga

La precisión de una célula de carga se determina en función del error de medición. Cuanto menor sea el error de medición, más precisa será la célula de carga. La especificación de precisión más común es la linealidad (o no linealidad).

Representación gráfica para explicar la linealidad de una célula de carga

Linealidad (o no linealidad)

¹ Potencia ² Carga ³ Ajuste a cero ⁴ Potencia nominal ⁵ No linealidad ⁶ Histéresis

La linealidad es una relación matemática representada por una línea recta. En el caso de una célula de carga, es la relación entre la fuerza aplicada y el resultado del sensor. La precisión de una célula de carga suele expresarse en términos de ±x% del valor indicado.

Ejemplo: Una Xforce HP+ de 1000N está calibrada en clase 0,5. La precisión es de ±0,5% del valor indicado de la célula de carga de 1N a 1000N. 1N puede medirse con una precisión de ±0,005N.

Histéresis

La histéresis es la diferencia máxima entre dos resultados de la célula de carga para la misma carga aplicada, donde un valor de medición se obtiene aumentando la carga desde cero y el otro disminuyendo la carga desde la carga nominal máxima de la célula de carga.

Reproducibilidad

La diferencia máxima entre los resultados de medición de la célula de carga en aplicaciones de carga repetidas bajo las mismas condiciones de carga y ambientales.

Margen de variación de temperatura y punto cero

El cambio de potencia o del punto cero debido a un cambio en la temperatura de la célula de carga.

Obtenga más información sobre nuestras células de carga como solución para sus ensayos.

Póngase en contacto con nuestros expertos: resolveremos todas sus dudas.

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Accesorios opcionales para células de carga

Dispositivo Daily Check

El dispositivo Daily Check sirve para la verificación periódica de células de carga hasta 500 N con valores comparativos, medidos tras una nueva calibración o un nuevo ajuste. El dispositivo está formado por dos patrones de verificación (máster/esclavo).

Uso de los accesorios y el software en las máquinas que desee gracias a su fácil instalación y desmontaje.
Detección de errores sistemáticos en la dirección de compresión y tracción en la célula de carga.
Resultados fiables: Gracias a la verificación entre las calibraciones periódicas se garantiza que la célula de carga no tiene ningún fallo sistemático.
Los resultados de la verificación diaria se documentan en el protocolo de testXpert.
Trazabilidad: Todos los ensayos críticos en términos de seguridad fijan unos requisitos especiales en trazabilidad y documentación. Con el software de ensayos de ZwickRoell, el administrador puede especificar qué puede incluir en el protocolo y para qué procedimientos y eventos debe introducir argumentos o explicaciones.

Dispositivo Daily Check para la verificación de células de carga hasta 500 N

Sistema de medición de fuerza Xforce con unidad de carga bypass

Las células de carga con unidad de carga bypass son especialmente adecuadas cuando

Ensayos a mayor velocidad, porque existe el riesgo de que los límites de carga ajustados no se detecten lo suficientemente rápido.
Ensayos con distancias mínimas entre útiles de ensayo o con recorridos cortos; por ello, también son ideales para ensayos de muelles y resortes y de componentes.

En ensayos en sentido de compresión las células de carga del modelo Xforce HP se protegen mediante una protección mecánica de sobrecarga y una unidad de carga bypass:

Con la protección mecánica contra sobrecargas, un tope mecánico se bloquea antes de que se alcance la fuerza límite máxima admisible de la célula de carga. De este modo, se evitan daños por sobrecarga en la célula.
La unidad de carga bypass integrada protege todo el dispositivo de ensayo: A partir del umbral de fuerza 120+6/-4% F_nom, se transmite la fuerza disponible a varios muelles, lo que hace que todo el dispositivo de ensayo se mueva por inercia. Este movimiento por inercia evita que se produzca un aumento de fuerza en la célula de carga que comportaría una sobrecarga o, incluso, su destrucción.

Recorrido(s) postensayo de la con unidad de carga bypass con tope mecánico

Ejemplos de máquinas de ensayos que utilizan células de carga

Descargas transductores de fuerza

Información del producto: Células de carga Xforce K PDF 3 MB
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Información del producto: Célula de carga Xforce HP PDF 383 KB
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Información del producto: Xforce HP+ y Xforce K+ células de carga PDF 3 MB
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Información del producto: Célula de carga Xforce P PDF 1 MB
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Información del producto: Célula de carga 330 kN -2.500 kN PDF 244 KB
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Información del producto: Células de carga Xforce para ensayos dinámicos PDF 314 KB
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Información del producto: Sistema de medición de fuerza Xforce con unidad de carga bypass PDF 389 KB
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Daily Check PDF 750 KB
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Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cómo funciona una célula de carga?

El sensor de la célula de carga funciona con la ayuda de un elemento de deformación mecánico al que se fijan bandas extensométricas en forma de puente de medida. Cuando se aplica una fuerza a la célula de carga, el elemento mecánico al que está fijada la banda extensométrica se deforma elásticamente. La deformación en forma de alargamiento mecánico y compresión hace que se alargue o se comprima la banda extensométrica. La electrónica de medición convierte este cambio de resistencia condicionada por la deformación (y, por tanto, proporcional a la fuerza) en una señal de medición y la procesa.

¿Para qué sirve una célula de carga?

Una célula de carga convierte las fuerzas generadas por la tracción, la compresión, la compresión o la torsión en una señal eléctrica que puede medirse, leerse y registrarse.

¿En qué consiste una célula de carga?

El componente principal de una célula de carga es un elemento mecánico de deformación al que se fijan bandas extensométricas.

¿Cómo funciona una banda extensométrica?

Una banda extensométrica es un sensor que mide la deformación a través de un cambio en la resistencia eléctrica. En el ensayo de materiales, se utilizan bandas extensométricas en células de carga.

¿Qué mide la célula de carga?

Una célula de carga mide la fuerza que actúa sobre el sensor. Se utilizan para determinar fuerzas de compresión o tracción, pero también son adecuadas para mediciones dinámicas.

Células de carga / transductores de fuerza