Guía de diseño de básculas combinadas

1. Introducción

La importancia del pesaje

Las máquinas de llenado se utilizan para dosificar y envasar una cantidad muy precisa de material que será comercializado. Garantizar que el peso sea lo más exacto posible es crítico para el negocio, ya que contribuye a: - **Rentabilidad de la producción** (evitar sobredosificación y "regalar" producto), - **Rendimiento del producto** según las expectativas del consumidor (por ejemplo, bebidas instantáneas deben tener la cantidad correcta de polvo para una reconstitución óptima), - **Cumplimiento normativo** (evitar vender menos de lo indicado en el etiquetado).

Algunas máquinas de llenado están equipadas con su propio sistema de dosificación, como un **sinfín (o múltiples sinfines)** que llena volumétricamente una cantidad definida de material. Otras máquinas no cuentan con dicho sistema integrado, por lo que es necesario realizar esta función previamente al llenado para asegurar que la máquina reciba la cantidad exacta.

Una solución es emplear un sistema de básculas que pese el material a llenar y luego lo descargue en la máquina de llenado. Uno de los diseños más destacados es la **báscula combinada**. Este artículo técnico explica qué es y cómo funciona.

2. Componentes de las básculas combinadas

Las básculas combinadas, también llamadas **dosificadoras multicanal**, reciben este nombre porque dosifican cantidades incrementales de material en pequeños depósitos (hoppers), y luego combinan estos depósitos con material pre-pesado para alcanzar un peso objetivo mayor.

Aunque los fabricantes han adoptado ampliamente un diseño general, algunos detalles y opciones pueden variar según el proveedor.

Las básculas combinadas constan de los siguientes componentes:

• Tolva de alimentación inicial

• Cono superior

• Vibradores lineales

• Depósitos de alimentación (hoppers)

• Depósitos de pesaje (hoppers)

• Tolva de descarga

• Tolva de recolección

2.1 Tolva de alimentación inicial

La tolva de alimentación inicial es el punto de entrada del material en la báscula combinada. Ubicada al inicio del proceso de dosificación, recibe el material desde un proceso aguas arriba, generalmente a través de un alimentador como un **transportador de tornillo sinfín** o una **bandeja vibratoria**. Su función es dirigir el flujo de material hacia los componentes posteriores, iniciando la secuencia de dosificación precisa.

2.2 Cono superior

El cono superior desempeña un papel crucial en la distribución uniforme del material en la báscula combinada. Ubicado sobre los vibradores lineales, emplea geometrías sofisticadas para esparcir el material de manera homogénea. Esta distribución uniforme es esencial para el proceso de dosificación preciso, ya que influye en la cantidad de material asignado a cada depósito de alimentación.

2.3 Vibradores lineales

Los vibradores lineales están estratégicamente dispuestos alrededor del cono superior y son responsables de la dosificación controlada del material hacia los depósitos de alimentación individuales. Utilizan tecnología avanzada de vibración para regular el flujo de material, garantizando consistencia y precisión. La coordinación exacta de estos vibradores contribuye a la efectividad de la báscula combinada para alcanzar los pesos objetivo deseados.

2.4 Depósitos de alimentación (hoppers)

Ubicados debajo de los vibradores lineales, los depósitos de alimentación recogen el material dispensado en cantidades discretas. Cada depósito corresponde a un vibrador lineal específico, y su disposición permite la recolección medida del material antes de pasar a la etapa de pesaje. Posteriormente, el material se transfiere a los depósitos de pesaje para una medición precisa.

Las dosificadoras multicanal suelen estar equipadas con **10 a 24 (o incluso 32) pequeños depósitos**. Cuantos más depósitos tenga la máquina, más rápido será el pesaje (aunque ocupará más espacio y aumentará el costo).

2.5 Depósitos de pesaje (hoppers)

Los depósitos de pesaje están equipados con **celdas de carga** que permiten una medición precisa y en tiempo real del peso del material contenido. El sistema de control de la báscula ajusta la vibración y el cierre de los depósitos de alimentación para alcanzar el peso objetivo en cada depósito de pesaje. Los pesos acumulados de múltiples depósitos se combinan inteligentemente para cumplir con el peso total deseado.

2.6 Tolva de descarga

La tolva de descarga actúa como conducto para el material una vez que ha sido pesado con precisión en la combinación de depósitos de pesaje. Basado en la combinación que mejor se ajusta al peso objetivo, los depósitos seleccionados se abren, permitiendo que el material fluya hacia abajo por la tolva de descarga. Esta descarga controlada garantiza una transferencia precisa del material a los procesos posteriores.

2.7 Tolva de recolección

La tolva de recolección está ubicada al final de la báscula combinada y funciona como un sistema de almacenamiento temporal y amortiguación. Equipada con **mandíbulas accionadas**, gestiona el flujo de material, esperando a que la máquina de llenado aguas abajo solicite el producto. Este amortiguamiento inteligente asegura un flujo de producción continuo y eficiente, optimizando el proceso de llenado.

3. Principio de funcionamiento de una báscula combinada

La báscula debe ser alimentada con material desde un proceso aguas arriba, típicamente una **tolva equipada con un alimentador** (como un transportador de tornillo sinfín o una bandeja vibratoria). El alimentador dispensará el material hacia la tolva de alimentación inicial de la báscula combinada, donde el producto a dosificar alcanzará el cono superior, cuya función es esparcir el material uniformemente sobre la máquina.

Una distribución uniforme del material es crítica, ya que un conjunto de **alimentadores vibrantes**, dispuestos en círculo alrededor del cono superior, debe dosificar el material hacia los depósitos ubicados debajo de cada vibrador lineal.

El material a dosificar cae desde cada alimentador a un depósito de alimentación y luego a un depósito de pesaje, el cual está montado sobre **celdas de carga**. El sistema de control de la báscula ajusta la vibración y el cierre del depósito de alimentación para intentar alcanzar el peso objetivo deseado en el depósito de pesaje.

Sin embargo, es importante entender que el peso objetivo en un solo depósito de pesaje no es el peso total a llenar. De hecho, la máquina distribuye el peso total entre varios depósitos. Por ejemplo, si la máquina debe pesar un total de **100 g**, podría apuntar a **25 g por depósito**. Luego, la máquina combinará varios depósitos para alcanzar el peso de llenado objetivo.

Ejemplo: Si la máquina tiene **14 depósitos de pesaje**, en un momento dado, 6 de ellos están listos para descargar, con los siguientes pesos en gramos: **22.5; 27; 25; 22; 21; 24.5**

La máquina verificará qué depósitos seleccionar para acercarse lo más posible a **100 g**; por ejemplo: **24.5 + 25 + 27 + 22.5 = 99 g**.

Una vez que la máquina ha seleccionado los depósitos a utilizar, los abrirá, y el material caerá en la tolva de descarga y luego en la tolva de recolección. Esta última puede estar equipada con **mandíbulas accionadas** para amortiguar la cantidad de material y esperar a que la máquina de llenado aguas abajo solicite el producto.

4. Dimensionamiento de una nueva báscula combinada

El dimensionamiento de una nueva báscula combinada dependerá de los siguientes factores:

• Características del producto a dosificar: **fluidez, adhesividad, densidad aparente**
• Cantidad de material a dosificar
• Velocidad de la máquina de llenado
• Precisión requerida

4.1 Producto a dosificar

Es fundamental comprender las propiedades del producto a dosificar: - **Tamaño de partícula**: Si es relativamente fino (polvos muy finos y pulverulentos pueden no ser adecuados para básculas combinadas, al ser sistemas abiertos), o más granular (favorable para este tipo de equipos). - **Adhesividad o contenido oleoso**: En estos casos, se requieren acabados específicos, como **superficies con hoyuelos** para mejorar la limpieza. Estas propiedades también pueden afectar la forma de los depósitos de alimentación y pesaje (depósitos poligonales o esquinas redondeadas son más fáciles de limpiar). - **Densidad aparente**: Determina el tamaño de los depósitos y el número de estos que deben activarse para alcanzar el peso objetivo.

4.2 Cantidad de material a dosificar

La cantidad a dosificar depende de la máquina de llenado ubicada aguas abajo de la báscula combinada. Es importante definir: - El **rango de pesos de llenado**, - El **rango de densidades aparentes** de los productos a envasar.

4.3 Velocidad de la máquina de llenado

La báscula combinada debe ser capaz de suministrar producto cada vez que una bolsa, sobre, stick, etc., esté listo en la máquina de llenado. Las máquinas que procesan pesos de envase pequeños pueden ser muy rápidas (hasta **100 envases por minuto**), por lo que la báscula debe diseñarse en consecuencia. Por ejemplo, puede incluir **etapas múltiples** (depósitos de alimentación, pesaje y tolva de recolección) que actúen como buffers para varias cargas y mejoren el tiempo de ciclo.

4.4 Precisión requerida

La precisión no puede establecerse independientemente de los parámetros de diseño anteriores. De hecho: - **Aumentar la velocidad** probablemente reduzca la precisión. - **Pesos más pequeños** generan un error relativo mayor. - Las **características del producto** (ej.: granulado) impactan fuertemente en la precisión; por ejemplo, esta puede depender de si una partícula cae o no al final de la dosificación. Además, es clave entender la **capacidad del proceso** de la máquina. Por ejemplo, si el proveedor indica una precisión de **±1.5 g**, debe aclararse si este valor corresponde a **1 sigma, 2 sigma, 3 sigma**, etc.

5. Diseños especiales de básculas combinadas

Los proveedores pueden ofrecer diseños específicos para satisfacer necesidades muy particulares en **plantas** o **instalaciones** industriales.

5.1 Co-dosificación y mezcla

Hasta ahora hemos asumido que las dosificadoras multicanal procesan un solo tipo de material a la vez. Sin embargo, es posible alimentar la báscula con **2 o incluso 4 productos** diferentes y programar un peso específico para cada ingrediente. Los depósitos de la máquina se dividen en **2 a 4 zonas** y pesan en paralelo cada componente, luego descargan juntos los ingredientes, permitiendo envases con **2-4 componentes**.

Esta solución requiere un sistema aguas arriba más complejo, ya que la báscula debe alimentarse continuamente desde **tolvas separadas** (una por ingrediente). Cuantos más ingredientes haya, mayor deberá ser la dosificadora multicanal, especialmente si se requiere alta velocidad.

Puede ser una alternativa para evitar una línea de mezcla completa si las recetas son relativamente simples.

5.2 Descarga multipunto

También es posible configurar **no una, sino varias salidas** para la báscula combinada. Cada salida está conectada a un número definido de depósitos de pesaje que dosifican y descargan la cantidad requerida. Esto implica un aumento en el número total de depósitos para garantizar que cada salida tenga suficientes unidades y funcione como una báscula combinada independiente.

5.3 Limpieza húmeda

Algunas aplicaciones pueden requerir que la báscula sea lavada. Esto es posible siempre que se haya considerado en el diseño: sistema estanco con alto grado de protección IP, diseño higiénico con superficies autodrenantes que acelerarán el secado.

6. Resolución de problemas en básculas combinadoras

Desafíos y Limitaciones	Descripción
Características del Material	La variabilidad en el tamaño de partícula o la densidad puede afectar la precisión de la pesada.
Calibración del Sistema	Se requiere mantenimiento regular y recalibración para evitar la deriva de la calibración.
Velocidad y Capacidad de Proceso	La producción a alta velocidad puede afectar la precisión, requiriendo adaptaciones para un flujo rápido de material.
Adherencia del Material	Los materiales con altas propiedades adhesivas pueden adherirse a las superficies de la tolva de alimentación, afectando la precisión de dosificación.
Problemas de Vibración	La calibración precisa de la vibración es crucial para evitar variaciones en el flujo de material y errores de dosificación.
Requisitos de Mantenimiento	Los componentes mecánicos pueden sufrir desgaste, requiriendo mantenimiento periódico.
Desafíos de Integración	Garantizar la compatibilidad con procesos aguas arriba y aguas abajo es vital para la eficiencia del sistema.
Sistemas de Control Complejos	La complejidad de la programación puede plantear desafíos durante la puesta en marcha, requiriendo personal capacitado.
Factores Ambientales	Las variaciones de temperatura y humedad pueden afectar el rendimiento de componentes sensibles.
Contaminación Cruzada del Material	La descarga completa de las tolvas de pesaje es crucial para evitar la contaminación cruzada entre materiales.
Cambios de Producto	Cambiar de producto puede requerir ajustes y recalibración, generando tiempos de inactividad.
Limitado a Materiales de Flujo Libre	Las básculas combinadoras pueden ser más adecuadas para materiales de flujo libre, presentando desafíos con materiales cohesivos o no libres.

7. Adquisición de una báscula combinadora

7.1 Básculas combinadoras de segunda mano

Al comprar una báscula combinadora de segunda mano, se deben considerar varios factores para garantizar una compra adecuada. A continuación, se presentan algunos aspectos importantes a tener en cuenta:

• Uso de la Báscula: Determine la aplicación específica y las características que requiere. Por ejemplo, considere si la báscula se utilizará para pesar paquetes grandes en un centro de distribución u otros fines específicos.

• Ubicación en el Entorno Industrial: Considere dónde se utilizará la báscula para asegurar que sea adecuada para ese entorno.

• Capacidad: Evalúe el peso máximo que la báscula debe manejar para determinar la capacidad apropiada.

• Precisión: Evalúe el nivel de precisión requerido para sus operaciones y asegúrese de que la báscula de segunda mano cumpla con esos requisitos.

• Marca y Precio: Estos son factores importantes que influyen en la compra de productos de segunda mano. Considere la reputación de la marca y el precio de la báscula combinadora usada.

• Riesgo: Evalúe los posibles riesgos asociados con la compra de segunda mano, como el estado del equipo y la confiabilidad del vendedor.

• Mantenimiento y Soporte: Considere la disponibilidad de servicios de mantenimiento y soporte técnico para la báscula combinadora específica de segunda mano que está evaluando.

Estos factores ayudarán a tomar una decisión informada al adquirir una báscula combinadora de segunda mano, asegurando que cumpla con sus requisitos operativos y ofrezca valor a su inversión.

7.2 Proveedores de básculas combinadoras

• Bilwinco
• Combi
• Ishida
• Multipond
• Parsons Eagle
• Yamato

Note que powderprocess.net no tiene relación con esas compañías.

Experiencia personal del autor

Diversas fuentes de internet