Sistemas de pesado y dosificación por lotes

Existen dos métodos principales de proceso por lotes para el pesado y dosificación de materiales a granel.

loss-in-weight and gain-in-weight batching methods illustratedLa fabricación de cualquier producto mezclado típicamente comporta pasos intermedios en los procesos de transferencia y pesado, o de dosificación por lotes de ingredientes individuales en función del porcentaje de su peso en una mezcla. Dependiendo de este porcentaje, los materiales se clasifican como mayores, menores o microproductos.

Una estación de proceso por lotes por aumento de peso (GIW) incluye dispositivos de medición volumétrica, como dosificadores de tornillo o válvulas que suministran el producto a una tolva sobre células de carga. El sistema de proceso por lotes por pérdida de peso (LIW) utiliza dispositivos de dosificación gravimétrica, como dosificadores vibratorios o de tornillo por pérdida de peso, que se montan en básculas o células de carga individuales. En los casos en los que se requiera una pequeña cantidad de microingredientes, se podrán emplear los dos métodos: Dosificadores LIW para menor o microingredientes, y procesadores por lotes GIW para los ingredientes mayores.

Principio del proceso por lotes por aumento de peso

Los dosificadores volumétricos suelen utilizarse en aplicaciones por aumento de peso (GIW) para la alimentación controlada por lotes y para el pesado de materiales secos a granel. El proceso por lotes puede tener lugar directamente en IBCs (Contenedores Intermedios de Materiales a Granel), tolvas o tambores. Los ingredientes por lotes también se pueden dispensar directamente en mezcladores por lotes. Si entre los ingredientes por lotes hay ingredientes peligrosos, los procesadores necesitarán un dispositivo de proceso por lotes que pueda contener los ingredientes con facilidad para eliminar cualquier riesgo de exposición del producto al operario o al entorno.

En el proceso por lotes GIW, los dispositivos de medición volumétrica dosifican secuencialmente múltiples ingredientes a una tolva de recogida montada sobre células de carga. Cada dosificador entrega aproximadamente el 90% del peso del ingrediente a alta velocidad y, casi al final del ciclo, reduce la velocidad para suministrar el último 10% a una velocidad reducida (suele denominarse modo de goteo) para garantizar una mayor precisión.

El controlador del GIW indica el peso de cada ingrediente y da la señal de arranque a cada dosificador volumétrico, aumentando o reduciendo la velocidad, o parándolo en consecuencia. Cuando se han suministrado todos los ingredientes, el lote se completa y la mezcla se descarga en el siguiente proceso.

Principio del proceso de lotes por pérdida de peso

El proceso de lotes LIW se utiliza cuando deben pesarse ingredientes individuales con mayor precisión o cuando el ciclo del lote debe ser muy corto. Los dosificadores gravimétricos que funcionan por lotes pueden dosificar múltiples ingredientes a una tolva de recogida simultánemente. El ajuste de la velocidad de suministro (activada/desactivada, rápida/lenta) recae en el control del dosificador LIW. Como cada dosificador cuenta con su propio sistema de pesado dedicado, el sistema de proceso por lotes LIW suministra lotes muy precisos de cada ingrediente.

Cuando se han suministrado todos los ingredientes, el lote se completa y la mezcla se entrega al siguiente proceso. Dado que todos los ingredientes se dosifican a la vez, no hay ninguna disposición en capas de los mismos, y el tiempo total del lote, así como los demás tiempos de los procesos posteriores se reducen considerablemente.

Este método de proceso por lotes es preferible cuando se emplean microingredientes, ya que la fórmula suele requerir un pesado muy preciso y por el deseo de controlar el coste de ingredientes caros.

Aumento de Peso (GIW) frente a Pérdida de Peso (LIW)

El tamaño del lote, el número de ingredientes, las características de los materiales y los requisitos de precisión influirán en decidir qué tipo de proceso por lotes es mejor: dosificación por pérdida de peso o por aumento de peso. La precisión típica que se puede esperar con el método GIW para el pesado por lotes es de un +/- 0,5 % de la capacidad total de la báscula. El proceso de lotes LIW suministra un +/- 0,1-0,5 % del punto de referencia del peso del lote (ver tabla).

Tabla de comparación: Proceso de lotes por Pérdida de Peso frente al por Aumento de Peso
Requisitos Proceso de lotes por Pérdida de Peso Procesamiento por lotes por aumento de peso
Precisión 0,1-0,5 % del punto de referencia del peso del lote 0,5 % o más de la capacidad total de la báscula o de las células de carga
Proceso de lotes de un solo ingrediente Mejor Bueno: En función del tamaño del lote en comparación con la capacidad total de la báscula. Depende en gran medida del tamaño del contenedor en comparación con el porcentaje de peso del ingrediente.
Proceso de lotes multi ingredientes Mejor: La forma más rápida de crear lotes multi ingredientes de forma simultánea Bueno: Sólo un componente a la vez
Coste Moderado: Cada dosificador sobre una báscula/célula de carga Bajo: Dosificadores volumétricos con un conjunto de básculas/células de carga para un recipiente receptor
Diseños de contención para materiales peligrosos Disponible Disponible

El método de proceso de lotes por Aumento de Peso es necesariamente secuencial para cada ingrediente y, por tanto, requiere un tiempo total de proceso de lotes mayor que en el proceso de lotes por Pérdida de Peso. Esta dosificación secuencial también da lugar a una disposición en capas de los ingredientes, por lo que sería necesario un mezclador antes de dispensar los lotes al proceso.

En los casos en los que se procesen múltiples productos por lotes (mayor, menor, y/o microingredientes) en contenedores IBC más grandes, puede utilizarse una combinación de dosificadores volumétricos y por pérdida de peso (LIW). Los dosificadores volumétricos se utilizan para realizar primero lotes de ingredientes mayores, directamente en el IBC sobre una báscula de plataforma. Los dosificadores LIW se montan en sistemas de pesado individuales (células de carga o básculas) y por tanto, se utilizan para realizar simultáneamente lotes de menor/microingredientes en menor porcentaje .

La báscula en la que se encuentra el recipiente se utiliza para verificar el peso total del lote de todos los componentes. Esta combinación de tecnologías LIW y GIW suprime la necesidad de realizar un lote de cada ingrediente por separado, con lo que disminuye el tiempo total del proceso de lotes.

La mayoría de las básculas de suelo no tienen suficiente velocidad y resolución para detectar pequeñas cantidades de productos en lotes en relación a los pesos totales mayores del IBC o del recipiente de proceso. Si las necesidades de precisión en los ingredientes menores están entre un 0,1% y un 0,5%, se suelen utilizar dosificadores LIW montados sobre células de carga digitales de alta velocidad con una resolución de 1 parte en 4 millones. El controlador de lotes LIW indica la pérdida de peso de material desde la tolva del dosificador y controla la función de marcha/paro del dosificador para alcanzar el punto de referencia del peso del lote.