Guía de resolución de problemas en pesaje/dosificado continuo

1. Introducción: uso e importancia del pesaje continuo en la industria

El pesaje continuo es una de las operaciones más críticas en las industrias de procesamiento de sólidos a granel secos. Los sistemas de pesaje continuo están equipados con un lazo de control que permite ajustar la velocidad del equipo de dosificado para que el flujo másico (kg/h) sea constante. Esta operación suele realizarse mediante alimentadores por pérdida de peso. Algunas aplicaciones típicas del dosificado continuo se enumeran a continuación:

• Regulación del flujo de sólidos a granel hacia una trituradora o molino
• Dosificado preciso en un equipo de mezcla : los alimentadores por pérdida de peso se utilizan para dosificar material hacia un mezclador con el fin de producir un producto final; en este caso, varios sistemas continuos deben controlarse simultáneamente y todos deben funcionar perfectamente.

Los alimentadores continuos son equipos complejos y, con frecuencia, los operadores de proceso no saben por dónde empezar para resolver el problema de un sistema por pérdida de peso inexacto. Si el sistema de pesaje continuo no es preciso (es decir, fluctúa alrededor del punto de consigna o simplemente no lo alcanza), el producto resultante puede salir fuera de especificación, generando pérdidas para la empresa.

Esta página propone analizar las causas raíz comunes de lasdesviaciones en el dosificado continuo, y sugiere soluciones para lograr un mejor control del pesaje.

Figura 1: ejemplo de sistema de pesaje continuo, con alimentadores por pérdida de peso dosificando sólidos a granel hacia un mezclador continuo

2. Problemas de variabilidad en el dosificado

¿Cómo resolver problemas de estabilidad en el pesaje?

A un sistema de dosificado continuo se le asigna un punto de consigna, un flujo másico de material a dosificar, y debe mantenerlo en todo momento dentro de una cierta tolerancia. Si el sistema supera estos márgenes, pueden ocurrir defectos de calidad: medición incorrecta de un flujo para un balance de masa, proporciones de mezcla erróneas, etc.

Esta variabilidad puede detectarse analizando las tendencias del pesaje o la señal de mando del accionamiento del alimentador. Si la pérdida de peso no es lineal, o si el comando del accionamiento varía significativamente, puede indicar que el dosificado no está bien controlado. Sin embargo, no siempre es evidente que el pesaje no sea estable; por ello, se recomienda realizar una prueba del sistema de dosificado, donde el peso real dosificado por el alimentador se verifique con una báscula independiente, para determinar la magnitud de la variabilidad.

Probar cada alimentador puede ser muy laborioso; por ello, es crucial que los operadores de planta puedan prevenir y detectar rápidamente cuando el pesaje continuo está fuera de tolerancias. Las siguientes acciones pueden implementarse:

• Prevención: el equipo sobre celdas de carga (generalmente una tolva o una cinta pesadora) debe verificarse periódicamente utilizando pesos calibrados. Por ejemplo, al inicio de cada turno, el operador coloca una masa definida sobre la tolva; solo si la indicación de las celdas de carga es correcta, puede iniciarse el proceso.

Cuando se confirma que el sistema no es preciso, pueden verificarse los siguientes aspectos:

• Comience verificando las celdas de carga con pesos calibrados, especialmente si no se ha realizado en mucho tiempo.
• Revise todas las conexiones flexibles: en las tuberías de proceso, así como en cables eléctricos y neumáticos, para asegurarse de que no ejerzan fuerzas (empuje o tracción) sobre la tolva de pesaje.
• Verifique el soporte de los alimentadores y asegúrese de que no se transmitan vibraciones externas al equipo.
• Revise los filtros : un problema de presión puede influir en el peso y también perturbar el flujo de materiales.
• En el caso de un alimentador por pérdida de peso que utilice un transportador de tornillo sinfín como equipo de dosificado, asegúrese de que la salida esté conectada a un compensador de presión para evitar que la contrapresión del proceso aguas abajo afecte al sistema de pesaje.
• Para alimentadores continuos pequeños, verifique que el equipo no esté sometido a corrientes de aire que puedan ejercer presión sobre la tolva y alterar la lectura de peso.
• Confirme que los parámetros de dosificado no hayan sido modificados: los sistemas de dosificado continuo cuentan con algoritmos de control sofisticados; si la configuración no es correcta, pueden corregir las desviaciones del punto de consigna demasiado lento o rápido.
• Verifique que el material fluya libremente hacia el equipo de dosificado.
• Un alimentador por pérdida de peso equipado con una tolva sobre celdas de carga debe rellenarse periódicamente: durante el relleno, la pérdida de peso debida al alimentador no puede medirse, ya que el peso de entrada supera al de salida, lo que provoca que el alimentador congele su comando durante el proceso. Si el relleno es demasiado prolongado o muy frecuente, esto generará inexactitudes en el dosificado. Asegúrese de que estos rellenos sean lo más rápidos posible y lo menos frecuentes posible.
• Evalúe la adecuación del diseño del equipo de dosificado

3. Errores de configuración en dosificado continuo

¿Cómo resolver problemas de capacidad en el dosificado?

Además de presentar demasiada variación durante el dosificado continuo, otro problema común en los alimentadores es simplemente no alcanzar el flujo másico objetivo : por ejemplo, el proceso aguas abajo requiere una alimentación de 1000 kg/h, pero el operador observa que el alimentador, incluso al 100%, solo suministra 800-900 kg/h. Este tipo de problemas suele ir acompañado de una alta variabilidad en el dosificado.

Las causas raíz más comunes de un sistema de pesaje continuo que no alcanza su objetivo son:

• Equipo de dosificado subdimensionado: a veces, los operadores de planta exigen demasiado a su sistema de dosificado. Por ejemplo, tras un cambio de proceso (eliminación de cuellos de botella), un cambio de material (menor densidad aparente) o al intentar acelerar la línea para compensar un problema previo (tiempo perdido). Los operadores deben contar con una referencia de capacidad para cada alimentador y no asumir que puede operar de manera consistente al 100% de velocidad (señal de mando); la capacidad a la que debe operarse debe estar en el rango del 75-80% del comando máximo del accionamiento.
• Flujo deficiente de materiales. La velocidad de dosificado será óptima si el instrumento (por ejemplo, un transportador de tornillo sinfín) puede llenarse adecuadamente con el material. Verifique que el flujo de sólidos en la tolva de alimentación sea bueno; si es necesario, ajuste o añada ayudas de descarga.

Cuando se confirma que el sistema no puede mantener su punto de consigna, pueden revisarse los siguientes aspectos:

• Si el alimentador está equipado con un transportador de tornillo sinfín, puede ser posible reemplazarlo por uno de paso diferente o de mayor diámetro.
• Si el problema es la alimentación del equipo de dosificación debido a un mal flujo del producto, entonces se puede modificar el diseño de la tolva, implementando un agitador o algún equipo de fluidización.