Pesaje y Dosificación por Lotes: Dosificación de Polvos
Sistemas de dosificación de polvos y sólidos a granel en industrias de proceso
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| Resumen de la sección |
|---|
| 1. Principios de la dosificación |
| 2. Equipos de alimentación |
| 3. Consejos para una buena dosificación |
Principios de dosificación: cómo dosificar polvos
Un componente esencial de cualquier sistema de pesaje es la Célula de Carga. La célula de carga medirá la fuerza aplicada y la traducirá en un peso legible para el usuario, que podrá utilizarse para operar el proceso.
Figura 1: ejemplo de sistema automático de pesaje de polvos
Esta sección aborda 2 métodos principales de dosificación utilizados en la industria: **Dosificación por Ganancia en Peso** y **Dosificación por Pérdida en Peso**. La diferencia clave entre estos dos enfoques radica en la posición de las **células de carga**.
Dosificación por **Ganancia en Peso (GIW)**
La dosificación por Ganancia en Peso se realiza midiendo el peso de una tolva ubicada **después** del equipo de dosificación. Es similar a lo que muchos cocineros hacen en la cocina al pesar en una balanza la cantidad de producto requerida para su receta.
Varios ingredientes provenientes de múltiples tolvas pueden dosificarse en la tolva sobre Células de Carga. Sin embargo, una limitación es que la dosificación debe ser **secuencial**. Dado que el peso se mide en la tolva aguas abajo, si todos los ingredientes se dosifican simultáneamente, no es posible realizar un seguimiento individual. Por otro lado, esta dosificación secuencial puede realizarse con antelación mientras el resto del proceso aguas abajo de la tolva de dosificación está ocupado en otras tareas. Esto se denomina dosificación en **tiempo oculto**.
Figura 1: Principio de dosificación para un sistema de **Ganancia en Peso**
Dosificación por **Pérdida en Peso (LIW)**
A diferencia de la dosificación GIW, en la LIW la tolva sobre células de carga que controla la dosificación está ubicada **antes** del equipo de dosificación. Esto significa que, cuando el dispositivo de dosificación opera y entrega el producto, el peso de la tolva de la que se extrae el producto **disminuye** (pierde peso).
Esto implica que diferentes dosificaciones hacia un mismo equipo (por ejemplo, un mezclador ) pueden realizarse de manera **independiente**, lo que representa una ganancia de tiempo. Sin embargo, la dosificación no puede realizarse en tiempo oculto, ya que el equipo receptor del polvo debe estar disponible. Sería posible combinar las ventajas de ambas técnicas (LIW y GIW) dosificando LIW hacia una tolva intermedia: todas las dosificaciones pueden realizarse simultáneamente, mientras que, respecto al resto del proceso, se ejecuta en tiempo oculto. No obstante, esta solución debe reservarse para casos muy específicos, ya que requiere más equipos, altura y plantea el desafío de garantizar que todos los ingredientes dosificados en la tolva puedan descargarse correctamente.
Figura 2: Principio de dosificación para un sistema de **Pérdida en Peso**
Dosificación **continua**
Por su naturaleza, la dosificación por Ganancia en Peso es una operación **por lotes** y, por lo tanto, no puede aplicarse en dosificación continua. Cuando se requiere dosificación continua (por ejemplo, alimentación de un mezclador continuo ), deberá realizarse mediante **alimentadores de Pérdida en Peso**. Varios alimentadores pueden utilizarse simultáneamente para alimentar el proceso aguas abajo. Sin embargo, esta aplicación requiere una automatización compleja para los alimentadores LIW. El control de los LIW se centra principalmente en filtrar las perturbaciones que puedan ocurrir en las células de carga durante la dosificación.
Equipos de Dosificación (Alimentación)
Tabla 1: Lista de equipos de dosificación comunes
| Equipo | Aplicación |
|---|---|
| Alimentador de tornillo | Los transportadores de tornillo son una de las formas más comunes y simples de realizar una dosificación. Pueden utilizarse tanto en LIW como en GIW, y están disponibles en diferentes tamaños. El diseño de la entrada de polvo, así como el paso de la hélice, son de vital importancia para lograr una dosificación **rápida y precisa**. |
| Tubos vibrantes | Los tubos vibrantes tienen la ventaja de ser suaves con el producto, fáciles de limpiar y mantener, y pueden alcanzar altos caudales. Sin embargo, la inercia experimentada al final de la dosificación dificulta el control para obtener una precisión adecuada. Por lo tanto, deben reservarse para ingredientes principales. |
| Válvula rotativa de bloqueo | Las válvulas rotativas de bloqueo pueden utilizarse para dosificación, pero no constituyen una solución preferida. Es difícil alcanzar una buena precisión, y estos equipos son costosos en adquisición y complejos de mantener. Deben reservarse para aplicaciones muy específicas (por ejemplo, en casos con preocupaciones **ATEX**). |
| Válvula vibrante | Algunos proveedores ofrecen una válvula de mariposa equipada con un actuador especial que controla el flujo de producto mediante vibración. Este tipo de dosificación ofrece una solución compacta que puede utilizarse para ingredientes principales o secundarios. |
| Alimentadores de **Pérdida en Peso** | Los **Alimentadores de Pérdida en Peso** se refieren a máquinas especiales construidas bajo el modelo LIW, pero que se suministran como unidades autónomas con su propio controlador. Se utilizan principalmente para ingredientes que requieren un **alto grado de precisión** y pueden tener un diseño específico para adaptarse a las características de cada ingrediente (tornillo doble, tolva agitada, etc.). Estos sistemas también se emplean en dosificación continua; para esta aplicación en particular, la calidad del software que permite filtrar la señal de las células de carga y controlar el equipo de dosificación es de **máxima importancia** para la calidad de la dosificación. |
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Lograr una buena dosificación: problemas comunes en la dosificación de polvos y cómo solucionarlos
La clave para lograr una buena dosificación radica principalmente en el cuidado aplicado para **aislar adecuadamente** las células de carga de cualquier perturbación del entorno. Por supuesto, lo básico es contar con células de carga correctamente calibradas que proporcionen pesos dentro de los límites definidos por el fabricante. Sin embargo, si ocurre una perturbación, las células de carga registrarán un peso **inexacto**, pero de todos modos proporcionarán un valor: aquí es donde el operador de la planta puede tener dudas: ¿se puede confiar en el valor o no?
Para confiar en el valor, es necesario garantizar que **ninguna fuerza**, excepto las debidas al peso medido, se aplique a las células de carga. Es particularmente importante verificar lo siguiente.
Tabla 2: Parámetros clave para lograr una dosificación precisa
| Parámetro | Qué hacer |
|---|---|
| Conexiones flexibles | Las conexiones flexibles no deben estar ni demasiado tensas ni demasiado comprimidas. Es especialmente importante verificar este punto después de un servicio (mantenimiento, limpieza, etc.) |
| Filtros | La descarga de un polvo induce movimiento de aire. Si el aire no se ventila adecuadamente (tolva aguas abajo) o no se admite correctamente (tolva aguas arriba), puede ejercer presión sobre las tolvas y alterar la lectura de las células de carga. Asegúrese de que los filtros estén instalados y dimensionados correctamente. |
| Perturbaciones externas | No se transmiten vibraciones a la tolva durante la dosificación; nadie empuja la tolva; no hay corrientes de aire fuertes. |
| Otras conexiones | Ninguna conexión impide que la tolva se mueva libremente. |