Pesatura Industriale

 

I sistemi di pesatura industriale sono in continua diffusione nella gran maggior parte dei settori: ciò grazie alla loro capacità di ridurre lo sforzo umano ed aumentare la precisione e la qualità della misurazione, collaborando all’efficienza aziendale. Si tratta di soluzioni accurate che possono apportare molti benefici; pertanto, è utile approfondirne la conoscenza.

 

Che cos’è la pesatura industriale

Prima di approfondire il discorso, è necessario capire che cos’è la pesatura industriale.

Nell’ambito dell’automazione industriale, la pesatura consiste nel calcolo della massa di un determinato prodotto, materia prima, componente o veicolo. Il peso viene espresso in decimali, nell’unità di misura appropriata; il calcolo viene eseguito automaticamente da appositi strumenti e in modo molto rapido e preciso.

La pesatura industriale è molto utile a controllare che la dosatura dei prodotti rispetti uno specifico e stabilito intervallo, il che risulta indispensabile in una moltitudine di settori: dal farmaceutico all’alimentare al siderurgico all’elettronico e così via.

In quest’ultimo caso, ad esempio, l’azienda realizza componenti elettronici con usuale impiego di metalli preziosi, il cui costo in quanto materia prima è piuttosto elevato. Pertanto risulta indispensabile l’ottimizzazione delle quantità da acquistare, che devono essere estremamente precise.

Nel caso di un’azienda farmaceutica, altra situazione esemplificativa, la miscela degli ingredienti per l’ottenimento di un dato prodotto deve rispettare quantità specifiche e accurate. Ciò sia per offrire un bene con proprietà chimiche risultanti da un adeguato dosaggio, sia per ottenere vantaggi in termini di sostenibilità e quindi evitare sprechi di materia prima.

Queste circostanze prese in esame sono riferibili ai più diversi settori industriali, per cui la pesatura industriale risulta indispensabile per gli stessi motivi.

 

Sistemi di pesatura industriale

I sistemi di pesatura industriale condividono alcune caratteristiche costitutive.
Tutti comprendono tre componenti fondamentali: celle di carico, unità elettronica e apparecchiatura di automazione.

• Le celle di carico dei sistemi di pesatura industriale fungono da sensore. Più nello specifico, esse sono trasduttori: attraverso la misurazione di un segnale elettrico, rilevano la forza applicata sul supporto su cui poggia la massa da misurare; proprio in base all’entità di questa forza, il segnale elettrico va di conseguenza a mutare.
  Dunque, quest’ultimo è l’output finale delle celle di carico: esse trasformano il peso rilevato in un segnale elettrico.
  Le celle di carico possono essere di diverse tipologie, forme e dimensioni; ciò varia in base alle necessità della pesatura industriale.
• L’unità elettronica dei sistemi di pesatura industriale alimenta le celle di carico. Nello specifico, si occupa del condizionamento del segnale proveniente da queste ultime, che viene standardizzato o trasformato in un’informazione numerica e informatica.
• L’apparecchiatura di automazione consiste di firmware e software che elaborano il segnale ed introducono elementi di automazione della pesatura industriale, ad esempio regolazioni, dosaggi o avvio macchine.

I sistemi di pesatura industriale sono molteplici: si tratta di una denominazione ombrello che comprende diverse tipologie. Tra i tanti, vi sono ad esempio:

Bilance contapezzi: utili per calcolare il numero esatto di pezzi posti sulla bilancia;

Bilance da laboratorio: particolarmente precise, determinano i decimali fino a tre cifre;

Dinamometri: sistemi di pesatura utilizzati nel campo della meccanica per determinare il valore di una forza;

Bilichetti: sistema di pesatura a pavimento utilizzato nei depositi di merce;

Pesa a ponte: rientra nei sistemi di pesatura per camion o per quei veicoli di cui si vuole determinare il peso;

Pesatura e dosaggio: impiegato per liquidi e polveri;

Indicatore di pesi elettronici: utilizzati per la strumentazione elettronica;

Sistemi di pesatura ed etichettatura: sono multifunzionali; pesano, imballano ed etichettano un oggetto;

Pesatura dinamica: sistemi di pesatura per la misurazione del carico con riguardo ad un mezzo in movimento.

 

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Bilancia industriale

La bilancia industriale, come visto, può essere di differenti tipi: contapezzi, analitica, a pavimento e così via. Può misurare carichi di diverse tipologie e peso: vi è quella che misura in grammi, vi è la bilancia industriale 1000/2000 kg, fino a pesi nell’ordine delle tonnellate.

Nella scelta, è opportuno tener presente il suo ambito d’applicazione: in base alla destinazione d’uso si valuta la tipologia più specificamente adatta. Bisogna considerare che possono esistere sottocategorie per ogni bilancia industriale, con opzioni differenti; ad esempio, il display incorporato o separato, o le diverse funzionalità accessorie.

Ulteriore fattore da prendere in considerazione è il posizionamento, ovvero il luogo in cui s’intende collocare la bilancia: bisogna valutare se è all’interno o all’esterno, se sono presenti polveri o altre sostanze, se la superficie d’appoggio è inclinata o irregolare, e così via.

Inoltre, la bilancia industriale dev’essere necessariamente valutata nella sua accuratezza: quanto la misura rilevata si avvicina al valore reale. Si tratta di un fattore fondamentale, che dipende da tre specifiche caratteristiche: la risoluzione, la linearità e la ripetibilità.

La risoluzione di una bilancia industriale fa riferimento alla minima variazione di peso che è in grado di misurare; più piccola essa sarà e migliore sarà la precisione.

La linearità è la capacità della bilancia industriale di mostrare lo stesso errore assoluto su tutto il fondo scala; quest’ultimo corrisponde al valore massimo che può essere misurato. Ciò vuol dire che, in riferimento allo stesso fondo scala (ad esempio: capacità massima di misurazione pari a 200kg), la bilancia deve rilevare lo stesso errore a prescindere dal peso di ciò che viene pesato: quindi, che sia di 20kg o di 80kg, l’errore di misurazione dev’essere lo stesso. Se ciò avviene, la bilancia industriale si dice lineare.

Infine, la ripetibilità di quest’ultima corrisponde alla sua capacità di mostrare lo stesso valore in diverse misurazioni di uno stesso peso. Ad esempio, applicando e rimuovendo più volte dalla bilancia un determinato oggetto, sempre uguale, questa dev’essere capace di fornire la medesima misura dello stesso nelle varie occasioni.

Per sapere se una bilancia industriale è accurata, bisogna innanzitutto calibrarla con pesi campione; è necessario eseguire una serie di test e valutare in ognuno risoluzione, linearità e ripetibilità.

Infine, è necessario che la bilancia sia omologata, che sia quindi uno strumento di pesatura approvato per legge.

 

Pesatura dinamica

La pesatura dinamica, come suggerito dal nome, è un sistema di pesatura conosciuto anche come WIM (Weigh In Motion); esso fornisce la misurazione del carico con riguardo ad un mezzo in movimento. Dunque, viene rilevato il peso dei veicoli in transito, senza che essi si fermino, come avviene invece per la tradizionale pesatura statica.

La pesatura dinamica è fondamentale per la sicurezza stradale: un veicolo sovraccarico, oltre a predisporre maggiormente al rischio di incidenti, può causare danni alle infrastrutture stradali e incorrere in sanzioni.
Per tali motivi, è necessario garantire la conformità del carico alle normative vigenti.

La rilevazione dei sistemi di pesatura dinamica non incide sul traffico e sulla viabilità: infatti, il peso dei veicoli è misurato durante il loro movimento nel flusso stradale; inoltre, i dati sul volume del traffico, rilevati in tempo reale, segnalano l’eventuale presenza di transiti eccessivi.
In tal modo vengono individuati immediatamente pericoli derivanti da sovraccarichi, così da proteggere le infrastrutture stradali senza necessaria stasi dei veicoli e senza intervenire sulla viabilità.

Inoltre, le rilevazioni del sistema di pesatura dinamica apportano ulteriori vantaggi: forniscono un patrimonio informativo tramite i dati relativi ai transiti; questa conoscenza è utile per la definizione di strategie di gestione e manutenzione delle infrastrutture.
Ma le informazioni offerte possono essere ancora più ampie: la pesatura dinamica può ad esempio rilevare la velocità del mezzo, la sua dimensione, il carico per asse e semiasse.
Il tutto grazie a dei sensori posti al livello stradale che rilevano queste informazioni e le inviano ad una piattaforma che si occupa di elaborarli.

Piattaforme di pesatura

Le piattaforme di pesatura hanno caratteristiche ben definite.

La loro anima è costituita dalle celle di carico (single point o off-center). La struttura presenta da un piatto che può essere in acciaio inossidabile liscio o zigrinato antiscivolo; il metallo verniciato è qualitativamente inferiore all’acciaio inox. I diversi componenti sono in genere realizzati con materiali ad alta resistenza, in modo da sopportare sollecitazione gravose e garantire durabilità nel tempo.

Solitamente l’indicatore del peso è rappresentato da un display separato, per agevolare la pesa industriale e l’operazione di lettura; in altri casi, si trova su una colonnina attaccata alla bilancia.

Le piattaforme di pesatura possono essere dotate di ruote, per facilitare il loro spostamento; alcune sono fornite di sistemi che consentono la connessione a stampanti o computer.

Le bilance industriali a piattaforma possono essere di diversi tipi e dimensioni; in generale, esse garantiscono la pesatura di numerose merci o oggetti molto grandi, come anche camion e veicoli.

Le piattaforme di pesatura utilizzate in ambito industriale e logistico possono essere suddivise in tre macrocategorie:

• Bilance pesapacchi: impiegate per le spedizioni, con portata da 30 a 300 kg.
• Bilance da pavimento: la piattaforma può andare da 1m x 1m fino a 1,5m x 1,5m; si usano incassate a filo o con rampe.
• Bilance industriali a piattaforma: hanno dimensioni variabili e una portata variabile tra 1kg e 600kg.

Ma le piattaforme di pesatura possono sostenere pesi anche maggiori.
I moduli di pesatura possono essere combinati in diverse configurazioni, realizzando un sistema capace di pesare automezzi di ogni tipo.
Il pesa ruote, ad esempio, è composto da tante piattaforme quante sono le ruote da pesare; il pesa assi invece è costituito da due moduli che consentono di pesare l’automezzo sommando i singoli assi.

 

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Pesatura industriale: le celle di carico

Le celle di carico sono l’anima dei sistemi di pesatura industriale.

Si tratta di un componente elettronico che funge da trasduttore: rileva la forza applicata su un oggetto misurando un segnare elettrico; questo varia con la deformazione prodotta dalla forza sull’oggetto in questione. In pratica, le celle di carico rilasciano un segnale proporzionale alla forza misurata e questo segnale viene poi trasformato in un valore numerico.

Dunque, la cella di carico elettronica legge in Millivolt o Volt la deformazione meccanica dell’oggetto e la traduce nella corretta unità di misura.

Il corpo metallico delle celle di carico è costituito solitamente in acciaio inox o alluminio; a questo vengono applicati estensimetri che si occupano di leggere la deformazione meccanica tramite la variazione di resistenza elettrica.

Gli estensimetri possono trovarsi in diverse configurazioni: da quelle più semplici con uno o due di essi, a quelle più complesse che ne prevedono un impiego maggiore.
La configurazione più solita ed efficiente si chiama a ponte di Wheatstone: quattro estensimetri vengono collegati tra loro, con quelli adiacenti a 90° l’uno dall’altro.
Questa configurazione aumenta la tensione in uscita dal ponte e permette di compensare l’effetto della temperatura, spesso causa di errori.
Il segnale elettrico che ne deriva viene potenziato attraverso amplificatori da strumentazione e viene poi elaborato tramite un algoritmo.

Il segnale delle celle di carico è molto più forte laddove esse siano digitali, piuttosto che meccaniche. In tal caso, anche la velocità di lettura del segnale è migliore e più adatta ad applicazioni che richiedono elevata precisione.

I principali tipi di celle di carico, con rispettivi ambiti d’applicazione, sono:

• Single point o off-center: usate per le piattaforme di pesatura.
• A compressione: celle di carico utilizzate per la pesatura dei silos, serbatoi, tramogge, mescolatori anche di grandi dimensioni.
• A taglio: l’applicazione più adeguata è nelle miscelazioni, sotto rulliere, nastri trasportatori.
• A doppio taglio: celle di carico adatte a grossi carichi, come per la pesa di camion e autovetture.
• A flessione o a soffietto: adeguate a piccoli carichi ed elevata precisione, come per piccoli serbatoi, tramogge, nastri, sistemi di riempimento, insaccatrici, piattaforme.
• A trazione: celle di carico impiegate per carichi sospesi.
• A perno: l’applicazione più adeguata è nelle circostanze in cui non c’è un appoggio ma bisogna misurare la forza di sollevamento su carrucole, capofisso ecc.
• A colonna: celle di carico impiegate in bilance a tramoggia o per una pesa a ponte.