A célula de carga é o sensor que transforma a força de um peso em sinal elétrico e faz balanças, tanques e silos medirem massa. Os tipos mais usados são a viga, a célula em S, a coluna e a panqueca.
Sua escolha depende de como a carga atua, da capacidade, da exatidão e do ambiente. Além da capacidade de carga, é importante considerar as características da célula de carga.
Dois modelos com a mesma capacidade podem apresentar diferenças de formato, precisão e proteção, o que nem sempre permite a substituição direta.
Por isso, o pedido deve especificar a aplicação e as condições de uso, e não apenas a capacidade de pesagem.
Como funciona uma célula de carga?
A célula de carga funciona pela deformação de um corpo metálico: o peso deforma o metal, e sensores colados nele convertem essa deformação em tensão elétrica.
Um trabalho de conclusão de curso da Unesp explica que esses sensores são os extensômetros, também chamados de strain gauges, ligados a um circuito chamado ponte de Wheatstone.
O extensômetro é uma resistência elétrica muito fina que muda de valor quando o metal se alonga ou se comprime. Segundo o mesmo trabalho da Unesp, os transdutores geralmente usam quatro extensômetros ligados em ponte.
Essa montagem compensa variações de temperatura e transforma a pequena mudança de resistência numa diferença de tensão mensurável.
O sinal de saída da célula de carga é muito baixo e, por isso, exige instrumentos de leitura adequados.
Como exemplo, um projeto de iniciação científica do Instituto Mauá de Tecnologia trabalhou com um sinal de 2 mV/V na carga máxima, equivalente a 2 milivolts por volt de alimentação.
Por isso a célula sempre trabalha com um indicador de pesagem, que alimenta a ponte, amplifica o sinal e mostra o valor em quilogramas. A Unijuí registra o mesmo ponto: como a variação é de milivolts, o sinal precisa ser condicionado antes da leitura.
Os tipos de célula de carga por formato
A célula de carga em viga trabalha por flexão ou por cisalhamento: uma ponta é fixada na estrutura e a carga atua na outra.
A versão de ponto único, chamada single point, aceita a carga fora do centro sem perder a medida. Por isso equipa, com uma célula só, balanças de bancada e plataformas pequenas.
A viga de cisalhamento é mais robusta e aparece em balanças de piso e em tanques apoiados em vários pontos. A célula em S tem o formato da letra e trabalha tanto por tração quanto por compressão.
Ela é a escolha natural para cargas penduradas, como tanques suspensos, tremonhas e dosadores pendurados em estrutura. Também aparece em máquinas de ensaio e em conversões de balanças mecânicas.
Quando a carga é suspensa, a montagem deve incluir articulações que mantenham o esforço alinhado ao eixo da célula, evitando forças laterais que possam comprometer a medição.
Para aplicações que exigem alta capacidade de carga em espaços reduzidos, a célula de coluna, também chamada de canister, é uma opção adequada.
Ela recebe a carga verticalmente, de cima para baixo, e é comum em balanças rodoviárias, silos e tanques de grande porte.
Já em instalações com pouco espaço vertical, a célula tipo panqueca é uma alternativa, pois também trabalha por compressão e tem formato de disco baixo.
Nos dois casos, o apoio precisa permitir a dilatação da estrutura sem forçar a célula de lado.
O quadro abaixo resume como cada formato recebe a carga e onde aparece com mais frequência.
| Formato | Como a carga atua | Aplicações mais comuns |
|---|---|---|
| Viga de ponto único | Flexão, com carga em qualquer ponto da plataforma | Balanças de bancada, checadoras de peso, balanças de embalagem |
| Viga de cisalhamento | Cisalhamento, com a célula fixa numa ponta | Balanças de piso, plataformas, tanques sobre apoios |
| S | Tração ou compressão no mesmo eixo | Tanques e tremonhas suspensos, dosadores, conversão de balanças |
| Coluna | Compressão vertical | Balanças rodoviárias, silos e tanques de grande porte |
| Panqueca | Compressão, em perfil baixo | Estruturas com pouca altura livre, prensas e ensaios |
O formato define a fixação e a forma da estrutura que vai receber a célula. Por isso, na troca de uma célula danificada, o caminho mais seguro é repetir formato, capacidade e furação da peça original.
Quantas células de carga uma balança ou um silo precisa?
Depende da estrutura: balanças pequenas usam uma célula de ponto único, plataformas de piso costumam usar quatro, e tanques e silos usam uma célula por apoio.
Um trabalho de especialização da UFMG sobre silo industrial descreve esse arranjo. O silo tem corpo de chapa de aço e quatro bases de apoio, cada uma sobre uma célula de carga.
A capacidade de cada célula não é a capacidade total dividida pelo número de apoios. O regulamento de balanças do Inmetro, a Portaria Inmetro nº 157/2022, traz no item 3.12 uma fórmula que multiplica essa divisão por um fator de segurança maior que 1.
O fator considera a carga fora do centro, o peso morto da estrutura e a distribuição desigual entre os apoios.
Na prática, quem especifica precisa somar o peso do silo vazio, a carga máxima de produto e o efeito de vento ou de agitação, quando houver.
Esse cálculo cabe ao projetista da balança ou ao fornecedor do sistema de pesagem, e o comprador deve pedir que ele conste da proposta.
Classe de exatidão e o que o Inmetro exige
A classe de exatidão diz em quantas divisões a célula consegue dividir a sua capacidade sem ultrapassar o erro permitido. Não há regulamento brasileiro próprio para a célula de carga.
No Brasil, a Portaria Inmetro nº 157/2022 estabelece requisitos metrológicos para instrumentos de pesagem não automáticos e, no item 3.12.1, faz referência à Recomendação Internacional OIML R60, que estabelece critérios para a classificação metrológica das células de carga.
A escolha deve considerar a classe aplicável, a capacidade de pesagem e a precisão exigida pelo equipamento. A mesma portaria regula a balança completa, que o texto chama de instrumento de pesagem não automático.
Ela entrou em vigor em 02/01/2023 e revogou a antiga Portaria Inmetro nº 236/1994.
Vale para a pesagem em transações comerciais e também para materiais usados na indústria quando o resultado pode influenciar o preço do produto. Nesses casos, a balança precisa de modelo aprovado pelo Inmetro.
A portaria também exige verificação na instalação e verificação periódica, com validade limitada a um ano, além de nova verificação depois de reparos.
Por isso, quando a célula de uma balança regulamentada é trocada, o conjunto passa por nova verificação. Pergunte ao fornecedor se a célula ofertada é compatível com o modelo aprovado da sua balança.
Célula analógica ou digital
A célula analógica entrega o sinal em milivolts, que segue por cabo até o indicador. Quando há várias células, os cabos se juntam numa caixa de junção, onde as saídas são equalizadas.
É a solução mais difundida e a que tem reposição mais fácil, desde que a capacidade e a saída em mV/V sejam iguais às da original. A célula digital tem o conversor do sinal dentro do próprio corpo e envia a leitura já em formato digital.
A vantagem está no diagnóstico individual de cada apoio, útil em silos e balanças rodoviárias, onde uma célula com defeito precisa ser localizada sem desmontar o conjunto.
A desvantagem é a dependência do protocolo do fabricante: a célula de reposição precisa conversar com o indicador instalado.
Proteção, material e ambiente
A célula que fica em área lavada, ao tempo ou em ambiente com pó precisa de grau de proteção compatível. O código IP, definido no Brasil pela ABNT NBR IEC 60529:2017, indica a proteção contra a entrada de sólidos e de água.
O primeiro algarismo trata da poeira, e o segundo, da água. Peça o código IP por escrito na proposta, com o ensaio que o comprova.
O material acompanha o ambiente. Aço-liga com pintura ou revestimento atende áreas secas, enquanto o aço inoxidável é a opção para indústrias de alimentos, químicas e áreas com lavagem frequente.
Em tanques aquecidos ou ao lado de fornos, informe também a temperatura de trabalho, porque ela altera o sinal e a vida útil do sensor.
O que informar no orçamento de célula de carga
Nos pedidos de orçamento de célula de carga, indicadores e balanças feitos na Soluções Industriais entre 11/2024 e 10/2026, cerca de 6 em cada 10 já traziam especificação. Ainda assim, falta com frequência o dado que decide a escolha: como a carga atua sobre a célula.
Para cotar célula de carga, informe o formato e a forma de montagem, a capacidade de cada célula e o número de apoios. Acrescente a classe de exatidão, o tipo de saída (analógica ou digital), o grau de proteção, o material e a temperatura do ambiente.
Se for reposição, envie a foto da etiqueta e a marca do indicador de pesagem instalado. Se a pesagem entrar em venda ou no preço do produto, peça também a compatibilidade com o modelo aprovado pelo Inmetro.
Para comprar a balança completa, a página de célula de carga para balança reúne fornecedores do conjunto.
O post sobre sistemas de pesagem industrial mostra onde a pesagem entra em cada etapa da produção, e o de balanças ensacadeiras trata da pesagem no envase.
Com a especificação pronta, compare fornecedores de célula de carga na Soluções Industriais, que reúne mais de 50 mil fornecedores e permite cotar com vários deles de uma vez.
