Cos’è una cella di carico e come funziona

Una cella di carico (o load cell) è un trasduttore che trasforma la forza applicata – tipicamente il peso di un oggetto – in un segnale elettrico misurabile. Questo segnale viene poi elaborato da un indicatore di peso o da un sistema di controllo per visualizzare il valore della massa.

Il principio di funzionamento più diffuso si basa sugli estensimetri (strain gauge): sottili resistenze elettriche applicate su un corpo elastico in acciaio o alluminio. Quando il corpo si deforma sotto carico, gli estensimetri variano la propria resistenza elettrica in modo proporzionale alla deformazione. Questa variazione viene rilevata da un circuito elettronico (ponte di Wheatstone) e convertita in un segnale in millivolt (mV/V).

Elementi strutturali di una cella di carico

• Corpo meccanico: realizzato in acciaio inossidabile, acciaio nichelato o alluminio anodizzato, progettato per deformarsi elasticamente sotto carico
• Estensimetri: applicati in punti strategici del corpo per rilevare la deformazione con massima sensibilità
• Cavo elettrico: trasmette il segnale analogico agli strumenti di lettura
• Protezione ambientale: grado IP (Ingress Protection) da IP65 a IP68 per ambienti industriali o esterni

Tipologie di celle di carico e applicazioni

Esistono diverse tipologie di celle di carico, ciascuna progettata per specifiche configurazioni meccaniche e applicazioni industriali.

Celle di carico a compressione

Progettate per lavorare esclusivamente a compressione, sono utilizzate in bilance a piattaforma, pese a ponte, silos e serbatoi. Hanno forma cilindrica o a disco e supportano carichi da poche centinaia di kg fino a centinaia di tonnellate. Sono robuste, affidabili e ideali per installazioni dove il carico agisce verticalmente.

Celle di carico a trazione

Operano in trazione e sono impiegate per la pesatura di carichi sospesi: gru, paranchi, sistemi di sollevamento industriale. Hanno forma allungata con occhielli o filettature per l’ancoraggio. La portata varia da pochi kg a oltre 100 tonnellate.

Celle di carico a singolo punto (single point)

Sono celle asimmetriche progettate per piattaforme di pesatura compatte, come bilance da banco, bilance per pacchi e sistemi di controllo peso. Garantiscono una buona precisione anche con carichi non perfettamente centrati.

Celle di carico a doppio taglio (double bending beam)

Utilizzate in bilance a piattaforma e sistemi di pesatura per nastri trasportatori. Hanno struttura a trave con due zone di deformazione, garantendo elevata linearità e stabilità nel tempo.

Celle di carico a taglio (shear beam)

Progettate per applicazioni su pese a ponte, pesatrici per serbatoi e sistemi industriali pesanti. Sono insensibili ai carichi laterali e ai momenti flettenti, offrendo misure affidabili anche in condizioni operative critiche.

La Bilanciai S.r.l. fornisce assistenza tecnica, sostituzione e taratura per tutte le tipologie di celle di carico, con interventi programmati o in urgenza su Novara e nelle province di Vercelli, Biella e Verbano-Cusio-Ossola.

Parametri tecnici di una cella di carico

La scelta di una cella di carico dipende da diverse specifiche tecniche, che devono essere compatibili con l’applicazione finale.

Portata nominale (capacità)

È il carico massimo che la cella può sopportare in condizioni di sicurezza. Le portate disponibili vanno da pochi kg fino a 500 tonnellate o più per applicazioni industriali pesanti.

Sensibilità nominale

Espressa in mV/V (millivolt per volt di alimentazione), indica il segnale elettrico fornito dalla cella a portata massima. Valori tipici: 2 mV/V o 3 mV/V.

Classe di precisione

Definita secondo le norme OIML R60 o EN 45501, indica l’accuratezza della cella. Le classi più comuni sono:

• Classe C1-C2: precisione standard, per applicazioni industriali
• Classe C3: alta precisione, per bilance commerciali e industriali certificate
• Classe C4-C6: altissima precisione, per applicazioni metrologiche e controllo qualità

Errore combinato e non linearità

L’errore combinato include non linearità, isteresi e ripetibilità. Per celle di qualità è inferiore a ±0,02% della portata nominale.

Grado di protezione IP

Indica la resistenza della cella a polvere e liquidi. Per ambienti industriali e installazioni esterne si utilizzano celle IP66, IP67 o IP68.

Installazione e manutenzione delle celle di carico

Una corretta installazione è essenziale per garantire precisione, stabilità e durata nel tempo del sistema di pesatura.

Posizionamento e vincoli meccanici

Le celle di carico devono essere installate su superfici rigide e planari. È fondamentale utilizzare kit di montaggio (supporti, sferette, piastre) forniti dal costruttore per garantire un corretto trasferimento del carico e compensare eventuali disallineamenti.

Per le pese a ponte, le celle vengono posizionate agli angoli della struttura, con attenzione alla distribuzione uniforme del carico e al corretto collegamento elettrico in parallelo.

Protezione da sovraccarichi e urti

Sovraccarichi accidentali, urti o vibrazioni eccessive possono danneggiare irreversibilmente la cella. È buona norma installare limitatori meccanici che impediscano deformazioni oltre il limite elastico.

Manutenzione preventiva

La manutenzione programmata delle celle di carico include:

• Controllo visivo di ossidazione, corrosione o danni meccanici
• Verifica del serraggio dei bulloni di fissaggio
• Test elettrico di resistenza degli estensimetri
• Controllo della linearità e della ripetibilità con masse campione
• Taratura periodica del sistema di pesatura completo

La Bilanciai S.r.l. offre contratti di manutenzione preventiva personalizzati, con interventi programmati per garantire continuità operativa e conformità normativa.

Taratura e verifica delle celle di carico

La taratura delle celle di carico è un’operazione metrologica che confronta il segnale fornito dalla cella con masse campione certificate. Questo processo garantisce la tracciabilità delle misure e la conformità agli standard di qualità.

Quando è necessaria la taratura

• Dopo l’installazione di una nuova cella o sistema di pesatura
• In seguito a manutenzione straordinaria o sostituzione componenti
• Periodicamente, secondo le normative di settore (es. ogni 12-24 mesi)
• In caso di derive o anomalie nelle misure

Metodi di taratura

La taratura può essere eseguita con masse campione dirette (pesi certificati) o con sistemi di taratura indiretta per impianti di grande portata (es. pese a ponte da 60-80 tonnellate). In quest’ultimo caso si utilizzano celle di riferimento o si applica il metodo della pesata sostitutiva.

Diagnosi guasti e anomalie comuni

Le celle di carico possono manifestare anomalie che compromettono l’affidabilità del sistema di pesatura.

Letture instabili o derivanti

Possibili cause:

• Umidità o condensa all’interno della cella o della scatola di giunzione
• Corrosione degli estensimetri o dei collegamenti elettrici
• Vibrazioni o correnti d’aria
• Interferenze elettromagnetiche da macchinari vicini

Letture errate o fuori scala

Cause frequenti:

• Sovraccarico meccanico con deformazione permanente
• Rottura di uno o più estensimetri
• Cortocircuito o interruzione del cavo di segnale
• Errore di taratura o di parametrizzazione dell’indicatore

Nessun segnale dalla cella

Problemi tipici:

• Cavo danneggiato o scollegato
• Rottura interna degli estensimetri
• Guasto dell’alimentazione elettrica

In caso di anomalie, è consigliabile affidarsi a tecnici specializzati per la diagnosi e la riparazione. La Bilanciai S.r.l. dispone di strumentazione di test e ricambi originali per interventi rapidi e risolutivi.

Celle di carico digitali vs analogiche

Le celle di carico tradizionali (analogiche) forniscono un segnale in millivolt, mentre le celle digitali integrano un convertitore A/D e un microprocessore che trasmette direttamente il valore numerico del peso via protocolli digitali (RS485, Modbus, Profibus).

Vantaggi delle celle digitali

• Maggiore precisione e stabilità del segnale
• Compensazione automatica di temperatura e non linearità
• Possibilità di diagnostica remota e calibrazione software
• Riduzione delle interferenze elettromagnetiche

Vantaggi delle celle analogiche

• Costo inferiore
• Compatibilità con qualsiasi indicatore analogico
• Semplicità di installazione e manutenzione

La scelta dipende dall’applicazione: per sistemi complessi con più celle, integrazione con PLC e necessità di tracciabilità avanzata, le celle digitali sono preferibili. Per impianti semplici e consolidati, le celle analogiche rimangono una soluzione affidabile ed economica.

Normative e certificazioni

Le celle di carico destinate a sistemi di pesatura legale (commercio, controllo preconfezionati) devono rispettare specifiche normative tecniche.

Normativa europea e italiana

• OIML R60: raccomandazione internazionale per celle di carico
• EN 45501: norma europea per strumenti di pesatura a funzionamento non automatico
• Direttiva MID 2014/32/UE: requisiti per strumenti di misura destinati al commercio
• DM 93/2017: verificazione periodica degli strumenti di misura legali in Italia

Per applicazioni industriali non soggette a metrologia legale, le celle devono comunque garantire accuratezza e ripetibilità secondo gli standard di qualità aziendale (es. ISO 9001).