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¿Cuál es el problema con las uniones atornilladas?
Las uniones atornilladas han representado durante mucho tiempo un desafío: garantizar que un ensamblaje alcance y mantenga la fuerza de apriete requerida.
Uno de los problemas que provoca fugas en las juntas de estanqueidad es la distribución desigual e insuficiente de la carga. Durante el montaje, las juntas pueden apretarse en exceso, lo que puede inducir un posterior aflojamiento, especialmente cuando se utilizan tensores hidráulicos. Sin embargo, predecir el aflojamiento a lo largo del tiempo es complejo.
Este escenario a menudo genera complicaciones, como la ruptura por fatiga de los pernos, el aflojamiento de los mismos y esfuerzos innecesarios de mantenimiento para controlar los pernos.
La falta de conocimiento sobre los ajustes de las herramientas de apriete o la incertidumbre sobre la fuerza de apriete del perno durante el montaje puede causar problemas significativos.
Los costos de mantenimiento aumentan, requiriendo inspecciones costosas y procedimientos dudosos de reapriete. Actualmente, tales procedimientos son comunes en uniones atornilladas sometidas a altas cargas, como en grúas y aerogeneradores.
Abordar este desafío es crucial para mejorar la fiabilidad y el rendimiento de las uniones atornilladas.
¿Son las celulas de carga una solución?
La idea es integrar una celula de carga en una unión atornillada, similar a una arandela. Al incorporarla de esta manera, se puede medir con precisión la fuerza de apriete durante el montaje, asegurando que la carga se aplique correctamente.
Después del ensamblaje, la supervisión continua de la fuerza previene problemas de subcarga o sobrecarga, eliminando así la necesidad de inspecciones costosas. La determinación del coeficiente de fricción se simplifica mediante una prueba sencilla, eliminando conjeturas o suposiciones.
Este mismo dispositivo también puede servir, en un contexto de investigación y experimentación, para ajustar las herramientas de apriete y alcanzar la carga deseada en el perno, mejorando significativamente la seguridad, la fiabilidad y el control de la estructura atornillada.
Con este enfoque, se reduce el riesgo de fallos relacionados con el apriete.
Las celulas de carga representan una solución avanzada diseñada para la supervisión precisa de la fuerza de apriete de un perno. La adquisición de esta información crucial eleva considerablemente los estándares de seguridad, mejora la fiabilidad de las juntas y ofrece un control superior sobre las uniones atornilladas.
La integración de una celula de carga implica colocarla estratégicamente en el lado no accionado de una unión atornillada, preferiblemente bajo una tuerca. Cuando se aprieta el perno, se ejerce una fuerza sobre la arandela de carga, induciendo una deformación mínima en la arandela. Esta deformación es medida continuamente por el sensor, que evalúa los cambios en la resistencia eléctrica.
Estos datos dinámicos se utilizan para determinar la carga del perno en tiempo real.
Existen dos tipos distintos de celulas de carga disponibles, adaptados a necesidades específicas de supervisión:
Sensores para supervisión continua: Diseñados para una monitorización ininterrumpida, proporcionando un flujo constante de datos.
Sensores para supervisión periódica: Adaptados para evaluaciones periódicas, ofreciendo una monitorización intermitente, adecuada para escenarios que requieren revisiones periódicas de la fuerza de apriete.
Hay una variedad de métodos de lectura para supervisar los datos, garantizando flexibilidad y compatibilidad con diversas necesidades operativas.
Estas soluciones ofrecen a ingenieros y profesionales de la industria un medio sofisticado y fiable para supervisar y controlar las uniones atornilladas, elevando el nivel de control, fiabilidad y seguridad en aplicaciones críticas.
¿Por qué elegir una celula de carga con supervisión continua para medir la tensión en los pernos?
La celula de carga está diseñada para monitorear la carga real dentro de las uniones atornilladas. Ofrece una supervisión continua de la carga del perno desde un único punto de conexión, con la flexibilidad de interconectar múltiples sensores de carga en una red.
La adopción de celulas de carga elimina las incertidumbres relacionadas con la fuerza en el perno, abriendo el camino hacia una mayor seguridad, uniones sólidas y un mejor control.
Más allá de las mejoras en seguridad, el despliegue de las celulas de carga resulta en una reducción de costos tanto durante la instalación como a lo largo de la vida útil de la unión.
Cada sensor está equipado con un circuito integrado específico para la aplicación (ASIC), que gestiona la condición de la señal y la comunicación digital. Esta característica única asigna un número de serie individual a cada sensor de carga, garantizando una identificación y trazabilidad únicas.
El sistema de supervisión digital no solo cuantifica la carga, sino que también monitorea la temperatura del sensor.
¿Cómo se utiliza una celula de carga con supervisión continua?
La celula de carga, diseñada con la configuración de una arandela estándar, está disponible en tamaños que van aproximadamente desde M10 hasta M62.
Colocada en el lado no accionado de una unión atornillada, idealmente debajo de una tuerca, la celula de carga funciona de manera transparente.
Durante el proceso de apriete, se ejerce una fuerza sobre la arandela de carga, induciendo una ligera deformación en la arandela de acero.
El sensor mide continuamente las variaciones en la resistencia eléctrica resultantes de estas deformaciones, lo que permite determinar la carga del perno en todo momento.
De diseño robusto, las celulas de carga son resistentes a las condiciones adversas en entornos industriales.
Funcionan eficazmente incluso en contacto con aceite, exposición a lluvia, agua salada, hielo y temperaturas de hasta 70 grados Celsius.
Sin embargo, no se recomienda usar las arandelas en condiciones donde las temperaturas superen los 65 grados Celsius o caigan por debajo de los -30 grados Celsius.
Ventajas de una celula de carga con supervisión continua
La supervisión continua ofrece ventajas significativas, simplificando la determinación en tiempo real de la fuerza de apriete durante el proceso.
Más allá de la evaluación instantánea de la carga, la posibilidad de acceder a datos históricos es una funcionalidad muy valiosa. Esta perspectiva histórica ayuda a identificar cuándo y dónde pueden surgir problemas.
Además, la celula de carga cuenta con la ventaja de la conectividad en red. Puede integrarse sin problemas con otras celulas de carga, formando una red en la que los datos de todos los sensores se pueden monitorear colectivamente.
Este sistema interconectado facilita la observación simultánea de datos en tiempo real provenientes de múltiples celulas de carga, permitiendo verificaciones remotas a través de diversos métodos de lectura.
La versatilidad y accesibilidad convierten a la celula de carga en una herramienta eficaz para aplicaciones de supervisión continua.
Funcionamiento de la celula de carga con supervisión periódica
La celula de carga con supervisión periódica es un sensor de carga diseñado para monitorear la carga real de los pernos en las uniones atornilladas.
El sistema de supervisión periódica (PMS) permite controlar la carga de los pernos cuando se utiliza un lector portátil y una sonda.
En particular, los sensores de carga PMS cuentan con una interfaz sin contacto, eliminando así la necesidad de una conexión por cable.
Durante el servicio, la unidad se alimenta mediante una interfaz inductiva conectada a un instrumento portátil.
La supervisión directa de la carga de los pernos puede realizarse en el lector portátil con ayuda de la sonda.
El uso de una celula de carga elimina las incertidumbres respecto a la carga de los pernos, contribuyendo a una mayor seguridad, mejor control de las estructuras y juntas más fiables.
Además de las ventajas en seguridad, también se reducen los costos durante la instalación y a lo largo de la vida útil de la unión.
Cada sensor integra un circuito integrado que gestiona todas las operaciones de acondicionamiento de señal y comunicación digital.
Esto garantiza que cada celula de carga tenga un número de serie único para su identificación individual y una trazabilidad óptima.
El sistema de supervisión digital no solo mide la carga de los pernos, sino que también controla la temperatura del sensor.
La celula de carga está disponible en diferentes tipos de acero, incluyendo acero inoxidable estándar y una versión más robusta capaz de soportar cargas más altas manteniendo dimensiones compactas.
Uso de la celula de carga con supervisión periódica (PMS)
La celula de carga con supervisión periódica (PMS) se utiliza como una arandela común y está disponible en tamaños que van aproximadamente desde M35 hasta M60.
Colocada en el lado no accionado de una unión atornillada, preferentemente debajo de una tuerca, el sensor de carga funciona durante el proceso de apriete.
Cuando se aplica la fuerza sobre la celula de carga, se produce una ligera deformación de la arandela de acero inoxidable.
El sensor mide continuamente los cambios en la resistencia eléctrica resultantes de estas deformaciones, facilitando así la determinación de la carga de los pernos en todo momento.
Gracias a su diseño robusto, las celulas de carga son resistentes en condiciones difíciles, lo que las hace adecuadas para entornos industriales exigentes.
Funcionan eficazmente en contacto con aceite, lluvia, agua de mar, hielo y son efectivas cuando están sometidas a temperaturas de hasta 75 grados Celsius.
Ventajas de una celula de carga con supervisión periódica
Las celulas de carga con supervisión periódica ofrecen ventajas particulares, especialmente en situaciones donde los espacios reducidos limitan el uso de cables.
La arandela PMS sobresale en espacios compactos porque no requiere conexión por cable.
Con las celulas de carga PMS, las lecturas pueden obtenerse sin ningún cable utilizando una sonda.
Los usuarios tienen la posibilidad de supervisar directamente la carga real de los pernos en el lector portátil.
Esta función permite una lectura rápida y consecutiva de varios sensores con el mismo lector.
Los datos de múltiples celulas de carga pueden almacenarse en el lector portátil y transferirse posteriormente a una computadora para un análisis más detallado.
¿Qué es una celula de carga con orificio pasante?
Una celula de carga tipo donut es un transductor de fuerza especializado utilizado para medir fuerzas como tensión, compresión, par y presión.
La característica distintiva de una celula de carga con orificio pasante es la presencia de una abertura central, de donde proviene su nombre.
Estas celulas convierten eficazmente las fuerzas aplicadas en señales eléctricas, permitiendo una medición precisa y estandarizada.
Los usuarios pueden leer y registrar los datos obtenidos.
Las señales eléctricas producidas por las celulas de carga con orificio pasante varían proporcionalmente a las fuerzas ejercidas sobre los sensores.
En el mercado existen varios tipos de celulas de carga con orificio pasante, cada una utilizando diferentes mecanismos internos.
Las galgas extensométricas, celulas piezoeléctricas, celulas hidráulicas y celulas neumáticas están entre las tecnologías más comunes.
Las celulas de carga con orificio pasante pueden manejar una gama de fuerzas que incluyen tensión, par, compresión y presión.
Ampliamente utilizadas en diversas industrias, estas celulas satisfacen la necesidad de mediciones precisas de fuerza.
La estructura de la celula «con orificio pasante» ofrece una ventaja particular, permitiendo que la celula de carga se coloque alrededor de un perno, facilitando así la medición uniforme de la carga del perno.
Esta característica hace que las celulas de carga con orificio pasante sean especialmente adecuadas para aplicaciones que requieren mediciones precisas de la fuerza en pernos.
¿Cómo funciona la celula de carga tipo donut?
Las celulas de carga con orificio pasante están específicamente diseñadas para medir y monitorear la carga de los pernos en las estructuras atornilladas, tanto durante el ensamblaje como a lo largo del tiempo.
La adquisición de esta información no solo mejora la seguridad y el control, sino que también garantiza la fiabilidad de las juntas dentro de la construcción.
El sensor de carga con orificio pasante se posiciona estratégicamente en el lado no accionado de una unión atornillada, idealmente debajo de una tuerca.
El apriete del perno somete a la celula de carga con orificio pasante a fuerzas que inducen pequeñas deformaciones en la arandela de acero inoxidable.
Estas deformaciones provocan cambios en la resistencia eléctrica, un fenómeno medido con precisión gracias a la tecnología magnetoelástica.
Los datos adquiridos permiten determinar con exactitud la carga del perno en cada instante.
Este proceso sofisticado ofrece a los ingenieros una visión en tiempo real de las fuerzas aplicadas en las uniones atornilladas, contribuyendo a una mejor gestión de la construcción, a normas de seguridad más altas y a la fiabilidad de las juntas dentro de la estructura.
Ventajas de las celulas de carga con orificio pasante
Al utilizar tecnología magnetoelástica avanzada, las celulas de carga con orificio pasante ofrecen una mayor compacidad y una mejor rentabilidad en comparación con otras tecnologías alternativas como las galgas extensométricas o los métodos piezoeléctricos.
A diferencia de los enfoques convencionales que miden la carga en algunos puntos de presión, nuestras celulas de carga garantizan una medición precisa en toda la superficie del anillo, mejorando la precisión.
Las celulas de carga son compatibles con una amplia gama de cargas, que generalmente varían entre 30 kN y 2000 kN, y solo emiten señales digitales.
Con un efecto de fluencia mínimo y sin deriva, las celulas de carga con orificio pasante garantizan una desviación máxima del 5 % de la escala completa después de la calibración en fábrica.
Algunos modelos cumplen con la estricta norma IP66, asegurando resistencia al polvo y al agua.
Algunos fabricantes y proveedores de celulas de carga :
En el ámbito de las soluciones de apriete, varias empresas se destacan como líderes en el diseño y venta de celulas de carga, ofreciendo tecnologías que satisfacen las diversas necesidades de la industria. Aquí hay un resumen de cinco actores principales en este campo:
BoltSafe: BoltSafe se especializa en soluciones avanzadas de celulas de carga, proporcionando dispositivos robustos y fiables para medir y supervisar las cargas de pernos. Sus sensores, disponibles en varias opciones de acero, emplean tecnología ASIC sofisticada para ofrecer una señal precisa y una buena comunicación digital, garantizando medidas exactas y trazables.
Loadcell Supplies: Loadcell Supplies es un actor clave en el desarrollo y distribución de soluciones de celulas de carga, incluyendo aquellas adaptadas al apriete de pernos. Su gama completa de celulas de carga ofrece diversas capacidades, brindando fiabilidad y durabilidad para aplicaciones críticas como construcción, manufactura e infraestructura.
Applied Measurements: Applied Measurements es reconocida por sus tecnologías innovadoras de celulas de carga, incluyendo aquellas diseñadas para aplicaciones de apriete de pernos. Sus celulas de carga con orificio pasante, que utilizan tecnología magnetoelástica, ofrecen soluciones compactas y rentables con medición precisa de la carga en toda la superficie, cumpliendo con los requisitos de diversas industrias.
Strainsert: Strainsert es un actor importante en tecnología de detección de fuerza desde hace más de 40 años, proporcionando una gama de celulas de carga para aplicaciones críticas. Sus celulas de carga son conocidas por su construcción robusta y alta precisión, asegurando un rendimiento confiable en entornos exigentes como aeroespacial, defensa e industria manufacturera.
Estas empresas, gracias a su compromiso con la innovación y la ingeniería de precisión, contribuyen significativamente al avance de las soluciones de apriete. Cada una aporta un conjunto único de capacidades y experiencia, moldeando colectivamente el panorama tecnológico de las celulas de carga.
Desventajas de la medición de la tensión en los pernos con celulas de carga
Costos elevados:
Aunque las celulas de carga ofrecen una buena precisión, su costo inicial puede ser más alto en comparación con otros métodos de medición de tensión, lo que puede influir en la decisión de adoptarlas.Sensibilidad a las condiciones ambientales:
Algunos tipos de celulas de carga pueden ser sensibles a variaciones de temperatura y otras condiciones ambientales. Esta sensibilidad a veces requiere medidas correctivas para mantener la fiabilidad de las mediciones.Calibración frecuente:
Es necesario calibrar regularmente para garantizar una precisión constante, lo que puede generar costos adicionales y requerimientos de tiempo, afectando potencialmente la eficiencia operativa.Instalación compleja:
En comparación con otros métodos de medición de la tensión en pernos, la instalación e integración de las celulas de carga puede ser compleja, requiriendo experiencia técnica y prolongando el tiempo para configurar el sistema de medición.Dependencia de la alimentación eléctrica:
Algunos tipos de celulas de carga requieren alimentación continua, lo que puede generar complicaciones, especialmente en entornos donde no se garantiza una fuente de energía constante.Modificación de la estructura del ensamblaje durante la instalación:
La presencia de una celula de carga modifica la estructura del ensamblaje al instalarla, requiriendo una evaluación adicional para asegurar la integridad del ensamblaje modificado.
Ventajas de un medidor de tensión de pernos por ultrasonidos en comparación con las celulas de carga
Medición no intrusiva:
A diferencia de las celulas de carga, que pueden alterar la estructura del ensamblaje durante la instalación, el TRAXX-M2 utiliza tecnología ultrasónica para una medición no intrusiva, preservando la integridad del ensamblaje.Precisión sin calibración:
El TRAXX-M2 elimina la necesidad de calibraciones frecuentes, garantizando precisión en la medición de la tensión de los pernos sin los requisitos continuos de calibración asociados a algunas celulas de carga.Robustez ambiental:
El TRAXX-M2 es menos sensible a las condiciones ambientales, proporcionando mediciones fiables en temperaturas y entornos variables sin requerir correcciones adicionales.Instalación simplificada:
El medidor de tensión en los pernos TRAXX-M2 ofrece un proceso de instalación más sencillo en comparación con los sistemas de celulas de carga, reduciendo la complejidad y permitiendo una implementación más rápida, ahorrando tiempo y recursos.Relación calidad-precio:
El TRAXX-M2 presenta una solución rentable con costos iniciales competitivos, convirtiéndolo en una opción atractiva para quienes buscan mediciones precisas de tensión en pernos sin la inversión inicial potencialmente más alta de algunas tecnologías de celulas de carga.Diseñado para aplicaciones industriales en sitio:
El TRAXX-M2 es una solución portátil que pesa solo 3 kg, lo que lo hace fácil de transportar y manejar en diversas aplicaciones. Ofrece robustez con un índice de protección IP64, asegurando protección contra polvo y agua, y resistencia a impactos. Con un diseño ergonómico, el TRAXX-M2 cuenta con pantalla táctil e interfaz intuitiva, mejorando la experiencia del usuario.Alto rendimiento en todo tipo de tornillos y varillas roscadas:
El TRAXX-M2 es compatible con una variedad de tornillos, pudiendo medir tanto tornillos en bruto como sin mecanizar. Soporta un amplio rango de longitudes, desde 5 mm hasta 14 m. Además, está diseñado para medir tornillos con diámetros que van desde 3 mm hasta 300 mm.Precisión de medición hasta 3%:
El medidor de tensión en los pernos TRAXX-M2 ofrece medidas de elongación de pernos expresadas en kilonewtons (kN), garantizando datos precisos y fiables durante el proceso de apriete. La corrección de temperatura está integrada de forma transparente en las mediciones, mejorando la precisión en condiciones de temperatura variables. Gracias a su método no intrusivo, el TRAXX-M2 asegura que las mediciones no alteran la naturaleza del ensamblaje, preservando así la integridad del sistema completo.
