¿Qué diferencia hay entre la dosificación gravimétrica y la volumétrica?

¿Qué diferencia hay entre la dosificación gravimétrica y la volumétrica?

La dosificación volumétrica mide el material por volumen: por ejemplo, un número determinado de vueltas de un tornillo o el llenado de un recipiente. La dosificación gravimétrica, en cambio, pesa el material directamente y detiene la alimentación cuando se alcanza la masa objetivo. La diferencia básica es esta: el método volumétrico supone que la densidad aparente del material es constante; el gravimétrico no necesita esa suposición.

Las formulaciones de PVC se escriben en proporciones de masa (por ejemplo, phr, partes por 100 de resina). Por eso, para respetar la formulación lo que importa no es el volumen que entra en la mezcladora, sino la masa.

¿Cómo funciona la dosificación volumétrica?

Un alimentador volumétrico suele tener un tornillo, una válvula rotativa o un canal vibratorio. El sistema se calibra según el dato de "cuánto volumen se transporta por vuelta" y funciona durante las vueltas o el tiempo que corresponden a la cantidad objetivo.

Ventajas:

• Estructura mecánica sencilla y puesta en marcha fácil
• Baja inversión inicial
• Resultados suficientes con materiales de densidad constante y flujo regular

Limitaciones:

• Si cambia la densidad aparente, el error crece. El mismo volumen corresponde a más masa en un polvo húmedo o compactado y a menos masa en un polvo aireado.
• La calibración se desvía. El desgaste del tornillo, los cambios de nivel en la tolva y las diferencias entre lotes generan desviaciones con el tiempo.
• No se conoce el valor real. El sistema sabe cuánto ha girado, no cuánto ha pesado; la trazabilidad es débil.

¿Qué es un sistema de dosificación gravimétrica y cómo funciona?

En un sistema gravimétrico, el material se alimenta a una tolva de pesaje montada sobre celdas de carga. El sistema de control lee la masa de forma continua; cuando se acerca al objetivo, la alimentación se ralentiza y, al alcanzarlo, se detiene. Se pasa al siguiente componente y, cuando la carga está completa, se descarga en la mezcladora.

En el sector del PVC hay dos enfoques gravimétricos habituales:

• Pesaje por lotes (batch): para cada carga, los componentes se pesan uno tras otro en una o varias tolvas de pesaje. Como la mezcladora caliente-frío trabaja por cargas, es la opción natural en las líneas de dry blend.
• Alimentación por pérdida de peso (loss-in-weight): el alimentador controla la disminución de su propia masa y entrega un caudal continuo. Se usa sobre todo para alimentar directamente extrusoras o líneas de compuesto que trabajan en continuo.

El sistema automático de dosificación de polvo de Erk PVC Makine funciona con el principio gravimétrico por lotes: se selecciona una formulación guardada, cada materia prima se pesa por masa y la carga se transfiere a la mezcladora caliente sin contacto manual.

Tabla comparativa

¿Por qué se prefiere la dosificación gravimétrica en las formulaciones de PVC?

Materias primas de densidad variable

La densidad aparente de cargas como la calcita puede variar de un lote a otro y según su humedad. La resina de PVC también cambia de densidad en el silo cuando se transporta con aire. En un sistema volumétrico, estas variaciones se convierten directamente en errores de formulación.

Aditivos en baja proporción pero críticos

Los estabilizantes y lubricantes son una parte pequeña de la formulación, pero su efecto es grande. Si falta estabilizante, aparecen quemaduras y cambios de color en la extrusora; si se altera el equilibrio de lubricantes, surgen problemas de gelificación. En estos aditivos, pequeños errores de volumen significan errores de masa proporcionalmente grandes.

Componentes líquidos

En el PVC flexible, la densidad y la viscosidad de los plastificantes y estabilizantes líquidos cambian con la temperatura; en invierno y en verano el mismo volumen corresponde a masas distintas. El sistema automático de dosificación de líquidos elimina este efecto pesando el líquido y puede gestionarse desde la misma formulación que la dosificación de polvo.

Trazabilidad

El sistema gravimétrico conoce el valor de pesaje real de cada carga y puede registrarlo. Solo así es posible rastrear hacia atrás qué entró en cada carga ante una reclamación de un cliente.

¿Qué influye en la precisión de un sistema gravimétrico?

La dosificación gravimétrica no es una garantía por sí sola; el sistema debe estar bien diseñado. Los principales factores que influyen en el resultado son:

• Adecuación entre la tolva de pesaje y la cantidad: una tolva grande es relativamente menos precisa al pesar cantidades pequeñas. Por eso los componentes grandes, como la resina y la carga, y los pequeños, como el estabilizante y el pigmento, suelen tratarse en disposiciones de pesaje separadas.
• Alimentación gruesa y fina: si el alimentador no se ralentiza al acercarse al objetivo, el material que todavía cae por el aire hace que se supere el objetivo. La alimentación en dos etapas reduce este efecto.
• Flujo del material: los polvos que forman puentes o se adhieren hacen irregular la alimentación. Por eso son importantes el cono del silo, los dispositivos de ayuda al flujo y la elección del alimentador adecuado.
• Factores del entorno: las vibraciones, las corrientes de aire y las conexiones flexibles en contacto con la tolva de pesaje pueden alterar la lectura; los detalles de montaje deben planificarse bien desde el principio.

Por eso, la tolerancia objetivo de cada componente se define en la fase de proyecto y el sistema se diseña en consecuencia.

Visión económica

La inversión inicial de un sistema gravimétrico es mayor que la de un alimentador volumétrico. Sin embargo, la comparación no debe hacerse solo con el precio de la máquina. Si se tienen en cuenta el valor de una carga defectuosa, la materia prima perdida, el tiempo de producción perdido en la extrusora y el costo de las reclamaciones de clientes, en las formulaciones de varios componentes el panorama suele cambiar.

¿Cuándo es suficiente la dosificación volumétrica?

La solución volumétrica no es incorrecta en todos los casos. Puede ser una opción razonable en estas condiciones:

• Aplicaciones sencillas en las que se alimenta de forma continua una sola materia prima en proporción fija
• Materiales en granza con densidad y flujo estables, que no absorben humedad
• Operaciones auxiliares en las que la precisión de la formulación tiene poca importancia

En cambio, en una formulación de dry blend de PVC de varios componentes, el bajo costo inicial de la dosificación volumétrica se paga con el tiempo en forma de mermas, cargas defectuosas y fluctuaciones de calidad.

Preguntas que conviene hacerse al elegir la dosificación

1. ¿Cuántos componentes tiene la formulación y cuál es la proporción del componente más pequeño?
2. ¿Las materias primas llegan desde silo, big-bag o sacos?
3. ¿Cuál es el número de cargas por hora y el tamaño de la carga?
4. ¿Se necesita dosificación de líquidos para PVC flexible?
5. ¿Ya hay una mezcladora o la línea se instala desde cero?

La última pregunta es importante: en la mayoría de los casos, la dosificación automática también puede añadirse a una mezcladora existente; para ello se inspeccionan en planta la boca de entrada de la mezcladora, la altura de la sala de máquinas y la disposición del almacenamiento. Para definir el tamaño de la carga y el ciclo horario, puede consultar el artículo cálculo de la capacidad de una mezcladora para PVC. El lugar de la dosificación en todo el proceso de dry blend lo explicamos en nuestra guía qué es el dry blend de PVC.

Conclusión

La dosificación gravimétrica es la forma más fiable de mantener en cada carga las proporciones de masa de la formulación de PVC. Además, al registrar los valores de pesaje reales, ofrece al equipo de control de calidad datos concretos de cada carga; así, el origen de los problemas se encuentra con registros y no con suposiciones. Las soluciones volumétricas son sencillas y económicas, pero con polvos de densidad variable y formulaciones de varios componentes la desviación es inevitable. Erk PVC Makine planifica, instala y pone en marcha el sistema de dosificación junto con la turbomezcladora horizontal para PVC o la serie vertical.

Comparta su lista de materias primas y el tamaño de su carga; solicite presupuesto para la solución de dosificación adecuada.