Optimizar la dosificación, respaldándola con un sistema de monitoreo, minimiza el uso de ingredientes y aumenta los márgenes.

 

1. Comprenda el rango de la especificación de dosificación

Cuando se trata de alimentación y dosificación, todo comienza con la especificación de la proporción. Se trata de un nivel mínimo/máximo de ingrediente, expresado como un porcentaje de la proporción de ingrediente/resina para extrusión (por ejemplo, 3 % de 500 lb/h), o porcentaje del ingrediente/tamaño total de inyección (por ejemplo, 4 % de 8.2 oz.) por ciclo de moldeo. Las especificaciones suelen ofrecer un valor de ajuste – un punto óptimo para cada ingrediente – así como una tolerancia de más/menos para permitir pequeñas variaciones, por lo que una tasa podría especificar 3 % ± 0.3 % de un ingrediente a 500 lb/h de resina, por ejemplo. 

Nota que en el ejemplo anterior, el valor de ajuste de la especificación, 3 % ± 0.3 % de 500 lb/h, permite una variación considerable mayor o menor en la dosificación del ingrediente. La dosis máxima permitida es 3.3 %, mientras que la mínima es 2.7 %. Y la diferencia entre estas dos representa más del veinte por ciento (22.2 % exactamente) de la dosis especificada. Como puedes imaginar, hay mucho margen en esa diferencia.  

Entonces, si tu objetivo es elegir el sistema de alimentación/dosificación más preciso, la clave está en seleccionar el que proporcione una alimentación uniforme y precisa, minimizando las variaciones de dosificación. Un sistema que minimiza las variaciones te permite manejar la tasa de dosificación del ingrediente con mayor precisión – te permite operar en el extremo inferior de la especificación de dosificación del ingrediente. Por ejemplo, el alimentador correcto te dará – a ti o a tus operadores – la seguridad y flexibilidad para operar más cerca del extremo inferior de 2.7 %, en lugar de “jugar a lo seguro” aumentando los niveles del ingrediente para estar “cubiertos”. Por supuesto, operar con precisión en el límite inferior minimiza el uso de ingredientes y reduce los costos de material y producción.   

2. Seleccione la herramienta de dosificación adecuada

El paso 2 consiste en seleccionar la herramienta de alimentación adecuada. Esta selección debe basarse en las proporciones requeridas de ingredientes y en la comprensión de las características de flujo y concentraciones de los mismos que se están utilizando. Normalmente, los ingredientes se dispensan en resinas portadoras y pueden estar en forma de pellets, micropellets, polvos u otras formas con una concentración específica (por ejemplo, 6g/pellet). 

Hoy en día, la mayoría de los alimentadores son gravimétricos – es decir, están diseñados para pesar y dispensar un peso específico de material. Los alimentadores gravimétricos incorporan una celda de carga que pesa automáticamente el flujo del ingrediente, totalizando la pérdida de peso (peso del alimentador – peso del ingrediente) a medida que el material se dispensa. Estas unidades se calibran automáticamente y pueden medir pesos de ingredientes con gran precisión, incluso hasta fracciones de gramo.  

Para tasas de ingrediente superiores a 1 lb/h, las soluciones de alimentación gravimétrica generalmente funcionan muy bien. Para desafíos de alimentación baja o ultra baja, a veces es mejor optar por una solución de alimentación volumétrica. La alimentación volumétrica entrega un volumen específico de ingrediente en el proceso. Por ejemplo, para entregar una tasa baja (sólo algunos gramos) de un ingrediente en forma de pellet, considera usar un sistema volumétrico que pueda entregar pellet(s) individuales para lograr el tiempo y la precisión necesarios.   

Tipos de herramientas de alimentación/dosificación

Tornillo

El tipo más común de alimentador hoy en día es un alimentador gravimétrico, de pérdida de peso, equipado con un sinfín tipo tornillo. El extremo de entrada del sinfín se extiende dentro de la tolva de ingrediente, donde el ingrediente es capturado en las aletas del sinfín giratorio y empujado hacia abajo dentro del cilindro envolvente hacia la garganta de alimentación de la máquina de procesamiento.(NOTA: Los sinfines giratorios tienden a recoger material de forma algo desigual, lo que provoca que “pulsen” el ingrediente de manera irregular — un flujo de material con pausas ocasionales. Cuando el flujo de material/ingrediente es alto, o en procesos de alimentación continua como la extrusión, el impacto de estos pulsos o pausas suele ser mínimo. Sin embargo, cuando las dosis deben dispensarse con precisión a tasas bajas – por ejemplo, tamaños pequeños de inyección para moldeo – los pulsos pueden tener un impacto negativo). 

Cilindro

Un cilindro dosificador se ofrece como una opción (en lugar de un tornillo/sinfín) en alimentadores, incluyendo la serie TrueFeed™ de Conair. Los cilindros dependen de la inclinación, rotación y gravedad para producir un flujo uniforme (similar a un chorro) de ingredientes hacia la garganta de alimentación. La superficie suave del cilindro, que gira lentamente, prácticamente elimina el riesgo de pulsaciones o formación de grumos, y asegura que todas las dosis —excepto las más bajas— se entreguen de forma uniforme. Los alimentadores cilíndricos pueden suministrar prácticamente cualquier tipo de material en pellet, pero realmente destacan cuando se trata de fluir micropellets o polvos. (NOTA: Comparar dispensado con sinfín vs. cilindro más abajo.) 



Comparación de alimentación por sinfín y alimentación cilíndrica –
Esta ilustración muestra la diferencia en precisión (gramos/disparo) entre un sinfín típico, controlado por un motor de corriente continua, y un cilindro dispensador controlado por un motor de pasos.
Los picos y valles en la entrega de ingredientes del sinfín, comparados con las variaciones muy pequeñas en la entrega del cilindro, representan uso excesivo de ingredientes y pérdida de utilidad.
Disco Óptico

A diferencia de los sinfines y cilindros, que dependen de la medición gravimétrica de pérdida de peso para asegurar la precisión en la dosificación, los dispensadores de disco óptico, como el  alimentador TrueFeed™ Micro patentado, dependen de la alimentación volumétrica para entregar dosis ultrabajas, equivalentes a 5 pellets o menos por segundo.
Tales dosis pequeñas son muy difíciles de medir gravimétricamente debido a la vibración inherente y al ruido eléctrico comunes en los procesos donde los alimentadores deben operar.
Por lo tanto, se utiliza un disco giratorio vertical que presenta un patrón circular de perforaciones.
Cuando se aplica una suave succión al lado opuesto del disco giratorio, las perforaciones capturan y sostienen pellets individuales.
A medida que continúa la rotación, un dispositivo óptico confirma la captura de cada pellet en el disco.
Luego, el pellet se libera en la garganta de alimentación.

3. Monitoreo de la Precisión de Dosificación

El paso 3 es la prueba definitiva de precisión: hacer un monitoreo del uso real del ingrediente en el proceso de dosificación.
Solo esto puede responder a la pregunta: ¿La herramienta de dosificación es precisa con respecto a la tasa especificada?

Por muy vital que sea esta pregunta, muchas personas no se toman la molestia.

Es curioso: la precisión siempre es la preocupación número uno cuando los compradores buscan equipos de dosificación, pero muchos nunca se toman el tiempo para verificar la precisión durante su uso.
La razón principal es que la verificación requiere recopilación de datos y monitoreo, y los dosificadores/alimentadores más antiguos solo pueden proporcionar informes posteriores sobre cómo han funcionado.
Por supuesto, los informes posteriores no alertan sobre problemas de rendimiento en tiempo real, tal como un ajuste o reinicio del operador, un problema de transporte o carga que detiene la alimentación del ingrediente, o incluso una falla dentro del propio equipo.


Para verificar de forma útil el rendimiento de dosificación, necesitas notificaciones instantáneas y en tiempo real del rendimiento, incluidas lecturas de las salidas calculadas frente a las reales del equipo.
Este tipo de monitoreo, ofrecido mediante dispositivos como el control TrueFeed™ Touch de Conair, te permite verificar que la dosificación esté funcionando según lo planeado, mientras te informa de cualquier posible problema mediante alertas y alarmas oportunas.

 Cuando hay poco tiempo o recursos, puede ser fácil depender de informes posteriores, pero esto facilita pasar por alto un problema.
Entonces, surge la tendencia de “jugar a lo seguro” y mantener la dosificación por encima de la especificación.
Mejor de más que de menos, ¿verdad?

 Pero con el equipo adecuado y la ayuda de la recopilación de datos y monitoreo en tiempo real, ocurre lo contrario.
Si el objetivo es usar la cantidad mínima para cumplir con la especificación, solo la recopilación de datos y la verificación de precisión te brindan la confianza para operar así.

Algunas reglas prácticas

  • Para tasas altas y medias, un enfoque gravimétrico de pérdida de peso funciona muy bien.
    Los alimentadores gravimétricos actuales pueden medir con una precisión de 0.5 g/segundo.
  • A medida que se reduce el tamaño de la dosis, también debe reducirse el tamaño del tornillo/sinfín.
    Como regla general, selecciona el tornillo/sinfín de menor diámetro que pueda entregar la dosis deseada.
    Esta es la mejor forma de minimizar o eliminar el riesgo de pulsaciones o acumulaciones.
  • Cuando se trabaja con tasas más bajas, de 1 libra por hora o menos, incluso el tornillo/rosca más pequeño tendrá pulsaciones. Por lo tanto, es momento de cambiar a un alimentador cilíndrico que elimine esas pulsaciones. Esto es especialmente importante en aplicaciones de moldeo por inyección con disparos pequeños.


Si tiene preguntas sobre alimentación/dosificación y necesitas respuestas, los expertos de Conair están disponibles para ayudarte. Llámanos al +52 81 8327 1238