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Feb 13, 2024

Cómo seleccionar el alimentador adecuado

Christopher D. Lewis, ventas internas y marketing, Eastern Instruments | 20 de julio de 2021 Seleccionar el sistema de alimentación adecuado para su operación puede ser un desafío. Quizás te preguntes: “Con todos los tipos de

Christopher D. Lewis, ventas internas y marketing, Eastern Instruments | 20 de julio de 2021

Seleccionar el sistema de alimentación adecuado para su operación puede ser un desafío. Quizás se pregunte: "Con todos los tipos de comederos que existen, ¿qué tipo de comedero necesito?" Las opciones pueden ser abrumadoras, hasta el punto de que puede ser más fácil optar por un tipo de alimentador que conozca. Quizás haya comprado un tipo particular de alimentador para aplicaciones en el pasado. Cuando llega el momento de solicitar una nueva solicitud, en lugar de explorar las infinitas opciones, tal vez obtenga lo mismo que obtuvo antes. Después de todo, funcionó para la última aplicación, ¿verdad?

Bueno, si la respuesta es "tal vez", entonces tal vez le vendría bien un poco de ayuda para analizar sus opciones. Después de todo, no analizar las opciones puede dejarlo con “lo mismo de siempre”, lo que puede costarle más dinero y tiempo a largo plazo.

Lo primero que debe hacer es identificar cuáles son sus objetivos y qué espera de su sistema de alimentación. Luego puede sopesar (nunca mejor dicho) los pros y los contras de cada uno de los tipos de alimentador que está considerando, para asegurarse de seleccionar el alimentador adecuado para su operación.

Entonces, ¿qué esperas que haga tu alimentador? Los alimentadores se utilizan normalmente para dosificar y mezclar. El procesamiento por lotes generalmente consiste en llenar recipientes o poner una cantidad determinada de un ingrediente en una mezcla u otro proceso. Esto significa poder iniciar y detener el flujo según un punto de ajuste predeterminado o una cantidad de lote. La mezcla requiere que usted controle basándose en el caudal en lugar de controlar basándose en un total. Por lo tanto, las aplicaciones continuas o de mezcla intentan mantener un caudal basado en un punto de ajuste de caudal ingresado por el usuario, en lugar de un punto de ajuste totalizador. Los requisitos de su alimentador estarán determinados en parte por qué tan bien su alimentador se adapta a la dosificación y/o mezcla.

Aunque existe una variedad de tipos de alimentadores que se utilizan para operaciones de dosificación y mezcla, los tipos principales que discutiremos son los alimentadores volumétricos y gravimétricos, ya que son los tipos de alimentadores más abundantes y más fácilmente disponibles. Los alimentadores volumétricos suelen ser una forma más simplista de alimentar el producto. Incluyen una variedad de tipos de alimentadores, como válvulas rotativas, correas, transportadores de tornillo, etc. Por lo general, se configuran a una velocidad específica y la velocidad se infiere de la velocidad del alimentador. Los alimentadores volumétricos requieren un mantenimiento relativamente bajo y, aunque a menudo se ajustan para diferentes productos o velocidades de alimentación, normalmente no requieren calibración ya que no miden realmente el producto. Son relativamente menos costosos que los alimentadores gravimétricos, precisamente porque no incluyen ningún componente de pesaje. La desventaja, por supuesto, es que nunca miden realmente el producto y, por lo tanto, suelen ser menos precisos. Para muchos tipos de alimentadores volumétricos, se supone que variables como la densidad, el tamaño del producto o incluso la temperatura del producto son constantes. Cuando los cambios en el contenido de humedad, la temperatura ambiental o incluso los cambios en el proceso mismo comienzan a afectar la densidad del producto, entonces la precisión de cualquier alimentador que esté alimentando en función del volumen comenzará a desviarse.

A diferencia de los alimentadores volumétricos, los alimentadores gravimétricos medirán la masa y, por tanto, el peso del producto que viaja a través de ellos. De esa manera, la mayoría de los dosificadores gravimétricos controlarán mejor el caudal y/o el total del producto y, por lo tanto, son más precisos que los dosificadores volumétricos. Si la precisión es importante para su proceso, entonces un alimentador gravimétrico es sin duda una mejor opción. ¿Qué es entonces un alimentador gravimétrico? El término "alimentador gravimétrico" es genérico y puede referirse a varios tipos diferentes de alimentadores. Dos de los tipos más conocidos de alimentadores gravimétricos incluyen alimentadores por pérdida de peso y cintas de pesaje. Si bien estos tipos se utilizan con frecuencia y con cierto éxito, su eficacia tiene limitaciones. Estas limitaciones tienen su origen en el método de medición que emplean estos tipos de alimentadores. Por lo tanto, como alternativa, también veremos un tercer tipo de alimentador gravimétrico, el alimentador basado en fuerza centrípeta, que puede ser una excelente alternativa tanto a las cintas de pesaje como a los alimentadores por pérdida de peso.

Un alimentador por pérdida de peso normalmente contiene un dispositivo de entrega, una tolva que contiene una cantidad de producto, un mecanismo de pesaje y un controlador de circuito cerrado.

Los alimentadores por pérdida de peso generalmente constan de un dispositivo de entrega (generalmente un tornillo o sinfín), una tolva que contiene una cantidad del producto que se va a alimentar y un mecanismo de pesaje (generalmente un conjunto de células de carga) que pesa el sinfín y la tolva a medida que pasa el material. A medida que el producto sale del alimentador, se mide el cambio en el peso del sistema o la pérdida de peso. Con el tiempo, esta pérdida de peso se extrapola como tasa y la velocidad del dispositivo de liberación se modula para mantener la tasa deseada. El peso también se puede totalizar a lo largo del tiempo para aplicaciones de llenado o dosificación.

Intrínseca al diseño de los alimentadores por pérdida de peso es su capacidad para medir simultáneamente grandes cantidades de peso (el peso de un sistema de alimentación completo lleno de producto), así como pequeños cambios incrementales en ese peso, que representan el flujo. tasa de su producto. Cuando la diferencia de magnitud entre el peso total del sistema y la pérdida de peso es relativamente pequeña, un sistema de pérdida de peso puede ser bastante preciso. La resolución de la báscula, sin embargo, es un problema mucho mayor a medida que se amplía el diferencial entre el peso del sistema y la pérdida de peso, porque a medida que se amplía, el error de medición que se basa en la resolución de la celda de carga también aumentará.

Entonces, la sabiduría convencional sugeriría que sería deseable que la tolva de producto fuera lo más pequeña posible para garantizar que el diferencial entre el peso del sistema y la “pérdida de peso” fuera lo más pequeño posible. Sin embargo, a medida que el tamaño de la tolva disminuye, surge otra preocupación, especialmente para lotes/llenados más largos o para procesos continuos. ¿Qué pasa cuando la tolva está vacía? Evidentemente habrá que llenarlo. Sin embargo, mientras se llena la tolva, el dosificador por pérdida de peso ya no puede seguir alimentando gravimétricamente. El alimentador debe continuar con una velocidad constante cerca del punto de ajuste deseado, convirtiéndose así en un alimentador volumétrico, o el caudal se reduce drásticamente durante el llenado de la tolva, para minimizar el error debido al proceso de llenado. Estos “puntos ciegos” en la producción pueden causar graves interrupciones en la alimentación, lo que puede resultar en mezclas incorrectas, llenados errantes o incluso desperdicio de producto.

Una cinta de pesaje normalmente consta de una cinta transportadora y un sistema de entrega de alimento, típicamente una tolva y un controlador de circuito cerrado.

Una cinta de pesaje generalmente consta de una cinta transportadora y un sistema de entrega de alimento (a veces una tolva) que suministra una alimentación uniforme y consistente de material a la cinta. Un controlador de circuito cerrado mide tanto la velocidad de la cinta como el peso del material que pasa sobre la cinta. Utilizando la velocidad de la correa y el peso medido como entradas, la velocidad de la correa se puede modular para controlar el caudal para operación continua o iniciar y detener para operaciones de dosificación y llenado.

Si bien las bandas de pesaje no emplean el método de pérdida de peso para medir el caudal y el total de productos, sí tienen una sección de su banda transportadora en celdas de carga. Debido a que pesan simultáneamente tanto el sistema de cinta transportadora como el producto que pasa a través de él, tendrán restricciones similares a las del alimentador por pérdida de peso con respecto a la resolución de la escala. Además, la acumulación de producto en los rodillos y otros componentes clave puede alterar sus capacidades de medición, cambiando así su precisión. Otro subproducto de que la cinta de pesaje esté en células de carga es que se pesan varios segundos (o más, dependiendo de la velocidad de la cinta) de material a la vez. Al hacerlo, la señal de caudal, por diseño, se promediará. A largo plazo, este promedio puede no causar mucha inexactitud, pero para lotes o mezclas cortas, las imprecisiones pueden ser devastadoras.

Un alimentador basado en fuerza centrípeta funciona integrando un dispositivo de medición de flujo de trayectoria curva con un dispositivo de control como una compuerta de control, un transportador vibratorio, etc., en un único alimentador multifuncional.

Un alimentador basado en fuerza centrípeta funciona integrando un dispositivo de medición de flujo con un dispositivo de control, como una compuerta de control, un transportador vibratorio u otro dispositivo, en un único alimentador multifuncional. Después de que el producto fluye a través de la porción del dispositivo de control del alimentador, fluye a través de la porción de medición de flujo, donde es forzado a recorrer una trayectoria de flujo curva. Este movimiento genera una fuerza centrípeta que equivale al flujo másico del producto. El alimentador incorpora esta señal de flujo másico en un sistema de circuito cerrado donde el caudal se puede modular para mantener un caudal e iniciar y detener el flujo en función de un punto de ajuste total.

El diseño de los alimentadores centrípetos significa que no es necesario medir simultáneamente el peso de todo el sistema de alimentación ni el del producto que fluye a través de él. En cambio, los alimentadores de fuerza centrípeta solo miden el producto que fluye actualmente a través de ellos. Por lo tanto, la porción de medición del alimentador (típicamente una celda de carga) puede dimensionarse específicamente para la aplicación y el caudal para el cual se utiliza el alimentador. Los alimentadores centrípetos basados ​​en fuerza son inherentemente menos propensos a limitaciones en la resolución de la celda de carga que, dadas las circunstancias adecuadas, pueden afectar la precisión de un alimentador. Los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta también se pueden linealizar en todo el rango de caudales para ese tamaño de alimentador, lo que los hace aún más precisos en un rango aún más amplio de caudales, con una relación de reducción aún mayor.

Además, los alimentadores por pérdida de peso suelen tener tiempos de respuesta más lentos a los cambios en el caudal que los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta. Los alimentadores por pérdida de peso miden la cantidad total de producto que pasa a través de ellos y luego toman la derivada de este total para calcular el caudal. Un cálculo derivado amplificará los cambios en el flujo, exagerándolos enormemente. Para compensar esta exageración, muchos alimentadores por pérdida de peso filtrarán o suavizarán la señal de velocidad, lo que reduce el tiempo de respuesta del alimentador y aumenta el retraso en el tiempo de reacción del alimentador. Por el contrario, los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta pueden correlacionar directamente la señal de su celda de carga con el flujo másico y, por lo tanto, tienen tiempos de respuesta extremadamente rápidos. Por su diseño, los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta miden el caudal y lo integran para calcular matemáticamente el total, que es lo opuesto a cómo funcionan los alimentadores por pérdida de peso. Debido a que el caudal se mide directamente, el tiempo de respuesta a los cambios en el caudal es casi instantáneo. Eso significa que los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta son extremadamente precisos para controlar el caudal, ya sea que se utilicen para mezclas largas y continuas o para lotes o rellenos cortos.

Otro beneficio de la técnica de medición del alimentador centrípeto basado en la fuerza es que normalmente no requieren una tolva o un tanque de retención adicional. Eso significa que generalmente se pueden instalar directamente después de contenedores, tanques de almacenamiento o silos existentes sin necesidad de espacio vertical adicional. Debido a que los alimentadores basados ​​en fuerza centrípeta se pueden instalar directamente después de los contenedores de almacenamiento existentes, significa que los requisitos de apilamiento para este tipo de alimentadores suelen ser extremadamente pequeños. Además, dado que el tanque o contenedor de alimentación no está en celdas de carga, la medición gravimétrica del producto continuará independientemente de que el contenedor o silo se esté rellenando actualmente o no.

En resumen, entonces, para aplicaciones de alimentación donde la precisión puede no ser tan importante como el costo durante la selección de un dispositivo de alimentación, entonces un alimentador volumétrico es una solución económicamente sólida, especialmente para productos más uniformes y consistentes que no experimentarían cambios significativos en características del producto como densidad, tamaño o forma. Sin embargo, si la precisión es importante, entonces los alimentadores gravimétricos son sin duda la solución más precisa y fiable. Los alimentadores por pérdida de peso y las cintas de pesaje han sido tradicionalmente la opción preferida en la alimentación gravimétrica y pueden resultar precisos en situaciones y circunstancias específicas. Sin embargo, una alternativa es un tipo relativamente nuevo de alimentador llamado alimentador basado en fuerza centrípeta, que funciona con precisión en casi todas las mismas situaciones que los alimentadores por pérdida de peso y las básculas, pero también funcionará con precisión en muchas situaciones en las que la pérdida de peso es mayor. Los alimentadores de peso y las básculas no lo harán. Si está buscando un alimentador y tiene dudas sobre las ofertas tradicionales, o tal vez le gustaría probar algo diferente, tal vez un alimentador basado en fuerza centrípeta sea adecuado para su aplicación.

Christopher D. Lewis trabaja en ventas internas y marketing para Eastern Instruments (Wilmington, Carolina del Norte). Para obtener más información, llame al 910-392-2490 o visite Easterninstruments.com.

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