Báscula lineal: guía de diseño

1. Introducción

La importancia del pesaje

Las máquinas de llenado se utilizan para dosificar y empaquetar una cantidad muy precisa de material que será vendido. Garantizar que el peso sea lo más exacto posible es crítico para el negocio, ya que ayuda a que la producción sea rentable (evitar el sobrellenado y "regalar" producto), garantiza el rendimiento del producto según las expectativas del consumidor (por ejemplo, las bebidas instantáneas deben tener la cantidad correcta de polvo para una buena reconstitución) y cumple con la normativa (no vender menos de lo indicado).

Algunas máquinas de llenado están equipadas con su propio sistema de dosificación, por ejemplo, un sinfín (o varios) que llenará volumétricamente una cantidad definida de material. Otras máquinas no están equipadas directamente con dicho sistema, por lo que es necesario realizar esta función antes del llenado para asegurar que la máquina reciba la cantidad correcta.

Una forma de lograr esto es mediante un sistema de básculas que pesará el material a llenar y luego lo descargará a la máquina de llenado. Uno de los diseños relativamente simples, económicos y eficientes es el uso de una báscula lineal. Este artículo técnico tiene como objetivo explicar qué es una báscula lineal y cómo funciona.

2. Componentes de las básculas lineales

Las básculas lineales están diseñadas para pesar rápidamente una cantidad precisa de material (generalmente un sólido a granel con tamaño de partícula relativamente grande, no polvoriento). La cantidad pesada puede luego ser dispensada a una máquina de llenado ubicada típicamente debajo de la báscula para empaquetar el material.

Un diseño general ha sido ampliamente adoptado por los fabricantes, aunque algunos detalles y opciones pueden variar de un proveedor a otro.

Las básculas lineales están compuestas por los siguientes componentes:

• Una tolva de alimentación

• Un vibrador lineal

• Una tolva de pesaje

• Una canaleta de descarga

2.1 Tolva de alimentación

La báscula está equipada con una tolva para almacenar temporalmente una cierta cantidad de material a dosificar. La tolva debe rellenarse regularmente desde el proceso aguas arriba para mantener un nivel de material relativamente constante.

La tolva puede tener una sola salida si la báscula lineal tiene un solo carril. Sin embargo, la tolva también puede tener varias salidas si la báscula lineal tiene varios carriles.

2.2 Número de carriles

Una báscula lineal puede tener varios carriles; de 1 a 4 carriles es bastante típico. Es necesario tener más carriles de pesaje si la báscula debe aumentar su capacidad (pesar con mayor frecuencia).

2.3 Vibradores lineales

Los vibradores lineales están ubicados debajo de cada salida de la tolva de alimentación y son responsables de la dosificación controlada de material en las tolvas individuales de alimentación. Estos vibradores utilizan tecnología avanzada de vibración para regular el flujo de material, garantizando consistencia y precisión. La coordinación precisa de los vibradores lineales contribuye a la efectividad de la báscula lineal para alcanzar los pesos objetivo deseados.

2.4 Tolvas de pesaje

Las tolvas de pesaje están equipadas con celdas de carga que permiten una medición precisa y en tiempo real del peso del material que contienen. El sistema de control de la báscula lineal ajusta la vibración y el cierre de los alimentadores para alcanzar el peso objetivo deseado en cada tolva de pesaje. A diferencia de las básculas combinadas, el peso objetivo en cada una de las tolvas es igual al peso de llenado.

2.5 Canaleta de descarga

La canaleta de descarga sirve como conducto para el material una vez que ha sido pesado con precisión en las tolvas de pesaje. Esta descarga controlada garantiza una transferencia precisa del material a los procesos aguas abajo.

3. Principio de funcionamiento de una báscula lineal

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 material a la tolva de alimentación de la báscula lineal; el producto a dosificar fluirá entonces dentro de la tolva y alcanzará una de las salidas. La tolva puede estar equipada típicamente con 1 a 4 salidas.

Mantener el nivel de la tolva alto y constante es crítico, ya que permite alimentar todas las salidas de manera equitativa. Esto, a su vez, permite un suministro uniforme de producto a los vibradores lineales.

El material a dosificar cae desde cada alimentador a una tolva de pesaje que está sobre celdas de carga. El sistema de control de la báscula lineal ajusta la vibración para intentar alcanzar el peso objetivo deseado en la tolva de pesaje.

En una báscula lineal, la cantidad pesada en cada tolva de pesaje es igual al peso objetivo de alimentación. Solo una tolva de pesaje será descargada para empaquetar el material. Esta es una diferencia fundamental en comparación con una báscula combinada, donde varias tolvas se descargan juntas para alcanzar el peso objetivo.

4. Dimensionamiento de una nueva báscula lineal

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

• El producto a dosificar: fluidez, adherencia, densidad aparente
• La cantidad de material a dosificar
• La velocidad de la máquina de llenado
• La precisión a alcanzar

4.1 Producto a dosificar

Es muy importante entender las características del producto a dosificar: si es relativamente fino (si es demasiado fino y polvoriento, las básculas lineales, al ser sistemas abiertos, probablemente no sean la opción adecuada), más granular (lo que sería más favorable para básculas lineales), si es pegajoso o aceitoso (en cuyo caso se requieren acabados específicos, como superficies abombadas). Tales propiedades también pueden afectar la forma de las tolvas de alimentación y pesaje para mejorar la limpieza. ¿Cuál es la densidad aparente? Esto determinará el tamaño de los recipientes para tener suficiente espacio y 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 lineal. Es importante definir el rango de pesos de llenado, así como el rango correspondiente de densidad aparente de los productos a llenar.

4.3 Velocidad de la máquina de llenado

La báscula lineal debe ser capaz de suministrar producto cada vez que una bolsa, sobre, stick, etc., esté lista en la máquina de llenado. Las máquinas que procesan pesos de empaque pequeños pueden ser muy rápidas, hasta 100 envases por minuto; por lo tanto, la báscula debe diseñarse en consecuencia, por ejemplo, con varios carriles que puedan dosificar en paralelo y así aumentar el número de pesadas por minuto. Una báscula lineal puede realizar típicamente 10-12 pesadas/minuto/carril; considerando que se pueden tener hasta 4 carriles, será difícil superar las 50 pesadas/minuto. Sin embargo, es posible tener, por ejemplo, 2 tolvas de alimentación, cada una conectada a 4 pesadoras, lo que aumenta la capacidad, aunque esto no es realmente factible para grandes cantidades debido al espacio que ocupa.

4.4 Precisión a alcanzar

La precisión no puede establecerse realmente de manera independiente a los parámetros de diseño mencionados anteriormente. De hecho, aumentar la velocidad probablemente llevará a una menor precisión; tener pesos más pequeños también resultará en un mayor error relativo. Las características del producto también impactarán fuertemente en la precisión; por ejemplo, si se llena un producto granular, la precisión puede depender de si una pieza cae o no al final de la dosificación.

Además de la precisión, también es importante entender la capacidad del proceso de la máquina. Por ejemplo, el proveedor puede indicar ±1.5 g, pero ¿es a 1 sigma, 2 sigma, 3 sigma? Esto debe aclararse con el proveedor.

5. Diseños especiales de básculas lineales

Los proveedores pueden ofrecer diseños específicos para satisfacer necesidades muy particulares en las instalaciones industriales.

5.1 Co-dosificación y mezcla

Hasta ahora hemos asumido que las básculas lineales solo pueden procesar un tipo de material a la vez. Sin embargo, no es necesariamente cierto; de hecho, es posible alimentar la báscula con 2 productos y programar un peso específico para cada uno de los ingredientes. Para esto, es necesario tener 2 tolvas de alimentación lado a lado y llenar cada una con un material diferente.

Las tolvas tienen una o varias salidas, dependiendo de la capacidad a alcanzar. El sistema de control de la báscula espera a que 2 tolvas de pesaje estén listas (1 para cada producto) y luego descargará juntos los ingredientes, permitiendo tener 2 componentes en el envase.

Esta solución requiere un proceso aguas arriba más complejo, ya que la báscula debe ser alimentada continuamente desde diferentes tolvas (una para cada ingrediente). Cuantos más ingredientes haya, más grande deberá ser la báscula, especialmente si la velocidad a alcanzar es alta.

Esto puede ser una solución para evitar una línea de mezcla completa si las recetas son relativamente simples.

6. Solución de problemas en básculas lineales

Desafíos y limitaciones	Descripción
Características del material	La variabilidad en el tamaño de partícula o densidad puede afectar la precisión del pesaje.
Calibración del sistema	Se requiere mantenimiento regular y recalibración para evitar la deriva de calibración.
Velocidad y rendimiento	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 las tolvas de alimentación, afectando la precisión de la dosificación.
Problemas de vibración	La calibración precisa de vibración es crucial para evitar variaciones en el flujo de material e inexactitudes en la dosificación.
Requisitos de Mantenimiento	Los componentes mecánicos pueden sufrir desgaste, requiriendo un mantenimiento periódico.
Desafíos de Integración	Garantizar la compatibilidad con los 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 de Materiales	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, lo que genera tiempos de inactividad.
Limitado a Materiales de Flujo Libre	Las básculas lineales pueden ser más adecuadas para materiales de flujo libre, presentando desafíos con materiales cohesivos o no fluidos.

7. Compra de una báscula lineal

7.1 Básculas lineales de segunda mano

Al comprar una báscula lineal de segunda mano, se deben considerar varios factores para garantizar una compra adecuada. A continuación, se presentan algunos factores 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 de segunda mano.

• 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 comprar una báscula combinadora de segunda mano, asegurando que cumpla con sus requisitos operativos y ofrezca valor a su inversión.

7.2 Proveedores de básculas lineales

• Parsons Eagle

Tenga en cuenta que powderprocess.net no tiene relación con esas empresas.

Experiencia personal del autor

Diversas fuentes de internet