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Une cellule de charge est un capteur qui convertit le poids ou la force appliquée en un signal électrique proportionnel. Dans l’industrie, elle s’intègre dans des systèmes de pesage pour connaître le contenu de silos, cuves, trémies et réservoirs, et pour contrôler en temps réel les procédés industriels de dosage, de remplissage et de mélange.
Dans cet article, nous expliquons ce qu’est une cellule de charge, comment elle fonctionne, quels types existent et, surtout, comment doit être conçu l’équipement de stockage pour que le système de pesage fonctionne avec précision.
Qu’est-ce qu’une cellule de charge ?
Une cellule de charge est un transducteur : elle transforme une force mécanique en un signal électrique mesurable. Ce signal, traité par un indicateur ou un système de contrôle, se traduit en une donnée de poids.
Cellule de charge, capteur de charge et capteur de poids : sont-ils identiques ?
Cellule de charge et capteur de charge désignent le même composant ; le premier terme est le plus répandu dans la réglementation métrologique espagnole. Capteur de poids est un terme plus générique qui regroupe différentes technologies de mesure. Cet article traite cellule de charge et capteur de charge comme des synonymes, sans distinguer de contenus séparés pour ces deux variantes.
Comment fonctionne une cellule de charge ?
La cellule de charge se déforme de façon minime et proportionnelle à la force appliquée. Cette déformation est mesurée au moyen de jauges de contrainte collées sur le corps métallique du capteur, généralement montées en pont de Wheatstone. Le pont convertit la variation de résistance électrique en un signal proportionnel au poids, que l’indicateur ou le système de contrôle transforme en une lecture de poids.
Composants d’un système de pesage industriel
Un système de pesage complet ne se limite pas à la cellule de charge. Le tableau suivant distingue chaque élément et sa fonction.
| Élément | Fonction |
| Cellule de charge | Convertit la force ou le poids en un signal électrique |
| Module de pesage | Intègre la cellule avec appuis, plaques et accessoires de montage |
| Boîtier de sommation | Combine les signaux de plusieurs cellules en une seule lecture |
| Indicateur ou transmetteur | Convertit le signal en une lecture de poids |
| Système de contrôle (PLC) | Utilise la donnée de poids pour l’inventaire, le dosage ou les alarmes |
| Structure de l’équipement | Transmet la charge vers les points de mesure |
Principaux types de cellules de charge
Tous les types de capteurs ne conviennent pas à un équipement de stockage industriel. Voici les plus pertinents pour les silos, les cuves et les réservoirs.
Compression et colonne
Ce sont les plus courantes pour les silos, réservoirs et équipements de grande capacité posés sur pieds ou supports. Les cellules de colonne ou pendulaires s’emploient pour des charges élevées, propres aux systèmes de pesage de cuves ou de silos de grand volume.
Cisaillement et flexion
Les cellules à cisaillement s’emploient sur des plateformes et des trémies ; celles à flexion, sur des équipements de capacité plus faible.
Traction
Elles s’appliquent aux réservoirs suspendus ou aux équipements suspendus, où la force agit par traction.
Numériques
Elles facilitent le diagnostic, la transmission de données et l’intégration avec des systèmes d’automatisation et de contrôle qualité.
Comment les cellules de charge s’intègrent dans les silos et les réservoirs
Le poids total de l’équipement se calcule en additionnant la lecture de toutes les cellules réparties sous ses appuis. Le nombre, l’emplacement et la section des cellules dépendent de la géométrie du récipient et de son centre de gravité. Le principe est le même que celui d’une balance industrielle, appliqué à plus grande échelle sur une structure en acier.
Peser un silo, une trémie et un réservoir n’est pas identique : un silo stocke du produit en vrac et son poids varie avec le tassement ; une trémie dirige la décharge vers la phase suivante du procédé et exige des lectures plus dynamiques ; un réservoir de liquides nécessite de prendre en compte l’effet des raccordements rigides de tuyauterie sur la mesure.
Chez Eurocalder, nous fabriquons des silos avec système de pesage intégré, les cellules étant disposées dès la phase de conception de l’équipement, et nous appliquons le même critère à la construction de silos industriels et de réservoirs et cuves nécessitant un contrôle d’inventaire.
Plusieurs facteurs altèrent la précision de la mesure : la dilatation thermique de la structure, les forces latérales transmises par des tuyauteries rigides raccordées au réservoir, les vibrations produites par des agitateurs ou des équipements auxiliaires, l’effet du vent dans les installations extérieures, et le nivellement des appuis ainsi que la répartition de la charge entre eux.
Un raccordement de tuyauterie trop rigide peut introduire des forces horizontales qui altèrent la lecture du système. C’est pourquoi l’intégration mécanique doit être résolue dès la phase de conception de l’équipement de procédé, et non ajoutée après coup sur une structure déjà construite.
Applications industrielles du pesage par cellules de charge
- Contrôle d’inventaire dans les silos et les réservoirs.
- Dosage par lots et contrôle du remplissage.
- Vérification de la décharge et prévention du surremplissage.
- Formulation et mélange de produits.
- Contrôle des procédés dans les réacteurs.
- Traçabilité des lots et automatisation des lignes de production.
Comment choisir une cellule ou un système de pesage
| Critère | Ce qu’il faut vérifier |
| Capacité | Poids à vide de l’équipement et poids maximal du produit stocké |
| Répartition de la charge | Nombre d’appuis et répartition prévue du poids |
| Précision | Exactitude requise et marge face aux surcharges |
| Conditions ambiantes | Température, humidité et exposition extérieure |
| Atmosphère | Présence possible d’une atmosphère explosive (ATEX) |
| Indice de protection | Classification IP contre la poussière et l’eau |
| Signal et intégration | Sortie analogique ou numérique et compatibilité avec PLC ou SCADA |
Étalonnage, exactitude et erreurs courantes
L’exactitude, la précision et la répétabilité ne sont pas des synonymes : elles décrivent des aspects différents du comportement d’une cellule de charge. L’étalonnage périodique corrige la dérive du capteur dans le temps. Parmi les erreurs les plus courantes figurent la charge décentrée, les câbles endommagés, l’humidité, la surcharge ponctuelle et les appuis mal nivelés. La fiabilité du système dépend autant de la qualité de la cellule que de la structure qui la supporte.
Réglementation applicable aux systèmes de pesage
La réglementation espagnole définit la cellule de charge comme un transducteur qui convertit la masse mesurée en un signal proportionnel, et classe les types de cellules selon leur mode d’application : traction, compression, flexion et universel. La recommandation OIML R60 est la référence internationale de métrologie légale pour les cellules de charge lorsque le poids est utilisé dans des transactions commerciales. Dans les environnements présentant un risque d’atmosphère explosive, le système doit être compatible avec les exigences ATEX applicables.
Aucune certification ni classe de précision ne doit être attribuée à un équipement donné sans validation préalable du département technique.
Systèmes de pesage intégrés dans les équipements Eurocalder
Chez Eurocalder, nous concevons et intégrons des systèmes de pesage au moyen de cellules de charge directement dans la structure des équipements : nous définissons les appuis et les modules de montage dès la phase d’ingénierie, nous adaptons le système à la capacité et au produit stocké, et nous garantissons la compatibilité avec le contrôle industriel du client. Ce travail d’intégration, nous l’appliquons aussi bien aux silos de pesage qu’aux autres équipements de stockage et de procédé fabriqués sur mesure.
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Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’une cellule de charge ?
C’est un capteur qui convertit une force ou un poids en un signal électrique proportionnel. Elle s’installe sous les appuis d’un équipement et, associée à un indicateur ou à un système de contrôle, permet de connaître le poids du contenu stocké. C’est le composant central de tout système de pesage industriel dans les silos, les cuves ou les réservoirs.
Quelle différence entre cellule de charge et capteur de charge ?
Aucune en pratique : ce sont deux façons de nommer le même capteur. Cellule de charge est le terme utilisé dans la réglementation métrologique espagnole ; capteur de charge est une variante très répandue dans l’usage commercial et technique. Les deux expressions désignent le même transducteur de force.
Quel type de cellule de charge est utilisé dans un silo ?
Les silos posés sur pieds ou supports emploient généralement des cellules de compression ou de colonne, capables de supporter des charges élevées et de répartir le poids entre plusieurs points d’appui. Le choix exact dépend de la capacité du silo, du nombre d’appuis et des conditions ambiantes de l’installation.
Comment les tuyauteries affectent-elles le pesage d’une cuve ?
Une tuyauterie raccordée de façon rigide à la cuve peut transmettre des forces horizontales ou verticales qui altèrent la lecture du poids. Il convient donc d’intégrer des raccordements flexibles ou des compensateurs qui absorbent la dilatation thermique et les mouvements de la structure, afin d’éviter que la tuyauterie n’interfère avec la mesure du système.
À quelle fréquence faut-il étalonner un système de pesage ?
Il n’existe pas de périodicité unique : cela dépend de l’usage, de l’exigence de précision et de la réglementation applicable, en particulier lorsque le poids est utilisé dans des transactions commerciales. À titre de référence générale, il convient d’étalonner le système au moins une fois par an ou lorsque des écarts, des câbles endommagés ou des changements dans la structure d’appui sont détectés.
Résumé
- Une cellule de charge convertit une force en un signal électrique au moyen de jauges de contrainte et d’un pont de Wheatstone.
- Cellule de charge et capteur de charge désignent le même capteur, et non deux produits différents.
- Un système de pesage industriel complet comprend cellule, module, boîtier de sommation, indicateur et système de contrôle.
- La précision dépend autant du capteur que de la structure de l’équipement : tuyauteries, dilatation thermique et vibrations altèrent la mesure si elles ne sont pas prises en compte dès la conception.
- Chez Eurocalder, nous intégrons des systèmes de pesage au moyen de cellules de charge dès la phase de conception des silos et des équipements de stockage.
