¿Qué es una alimentación de material?

Durante una alimentación de material, una cantidad (peso) de materia prima o producto terminado se mueve de un lugar a otro. Los sistemas de alimentación de materiales se utilizan para controlar el movimiento de muchos tipos de productos crudos o terminados, incluyendo polvos, gránulos, sólidos, lodos, líquidos e incluso gases. 

La gestión de la alimentación de materiales se utiliza en las operaciones de fabricación por lotes, de llenado y de dispensación.

En el llenado y la dispensación, la alimentación de una materia prima o un producto terminado tiene lugar varias veces durante una ejecución de producción. En las operaciones por lotes se producen múltiples alimentaciones de diferentes materias primas y cantidades en cada lote que se completa durante una ejecución de producción.

¿Por qué es esencial para la producción una buena gestión de la alimentación de materiales?

La buena gestión de la alimentación material tiene un impacto positivo en la productividad por las siguientes razones:

  1. Reduce el desperdicio de materia prima (menos costo)
  2. Aumenta la duración de los ciclos de carga y llenado (mayor capacidad de la línea)
  3. Aumenta la calidad (productos más eficaces)
  4. Reduce los retrabajos de producto terminado (menos costo)
  5. Reduce la pérdida de producto terminado (menos regalar)
  6. Reduce la insatisfacción de los clientes (menos quejas de productos mal llenados)

¿Dónde están los desafíos?

Hay al menos dos desafíos que deben considerarse para gestionar con éxito los sistemas de alimentación de material.

  1. a) En el mundo real las condiciones del proceso no se mantienen constantes de una alimentación a la siguiente alimentación – las tasas de flujo varían debido a los niveles en los recipientes, la consistencia del material, las características de flujo de los materiales, las condiciones de la bomba, etc.
  2. b) El tiempo de comunicación (tasas de actualización de transferencia de datos) entre un instrumento de campo distribuido y un PLC o DCS no suele ser muy determinado: el tiempo entre un ciclo de lectura y el siguiente puede variar por muchas razones. 

Por ejemplo, debido a las variaciones en el tiempo que se tarda en enviar, actualizar o recopilar datos de las memorias intermedias, el número de bucles de programación que deben procesarse en un ciclo de programa puede cambiar de un ciclo al siguiente.

¿Qué técnicas de medición y control se pueden utilizar para hacer frente a estos desafíos?

A continuación se presentan cuatro técnicas que pueden desplegarse para abordar y resolver los desafíos mencionados:

  1. Estabilizar la tasa de flujo (esta técnica aborda el desafío a). El uso de esta técnica normalmente sólo es posible en aplicaciones de líquidos o lodos. Como en las cocinas de color, por ejemplo. Las cocinas de color se utilizan para mezclar lotes de diferentes tintes para tejidos. 

En este caso, cada uno de los recipientes de materia prima se presuriza a una presión constante para anular el efecto de la gravedad y mantener un caudal constante, independientemente del nivel (altura) del líquido en el recipiente. Desafortunadamente, esta es una solución costosa, y como ya se ha dicho, sólo se aplica a algunos materiales.

  1. Acercar la comparación del punto de ajuste lo más cerca posible del proceso y del peso medido (esta técnica aborda el desafío b anterior). Un comparador de punto de consigna determinista (velocidad y repetibilidad) juega un papel importante en la obtención de un resultado satisfactorio de alimentación de material. 

Mover la comparación de puntos de consigna fuera del PLC o DSC a un instrumento de escala dedicado permite la oportunidad de una comparación más determinista que esté cerca del proceso. Recuerde que milisegundos = libras o gramos de material. Cuanto mayor sea la velocidad de flujo, mayor será el error potencial.

  1. Adaptarse a la variación del flujo en tiempo real durante cada alimentación (esta técnica aborda el desafío a). Este método se llama “control adaptativo predictivo”. 

En primer lugar, se utiliza un algoritmo para adaptar el valor del preacto basado en el último error de alimentación, y un segundo algoritmo para predecir el cambio necesario del preacto en la alimentación actual basado en los cambios de la tasa de flujo en tiempo real supervisados durante la alimentación. 

Dependiendo de lo inteligentes que sean los algoritmos utilizados, se podría utilizar un control de alimentación de múltiples velocidades menos severo (acelerando los tiempos de alimentación). En algunos casos, incluso se puede utilizar un control de alimentación de una sola velocidad (encendido/apagado).

  1. Mueve el instrumento de campo al chasis del PLC (esta técnica aborda el desafío b anterior). Esta técnica se encarga de simplificar o acortar la “cadena de comunicación” que deben recorrer los datos para ser enviados o leídos desde el PLC o el DCS. Esta técnica aumenta el determinismo y ayuda a simplificar el tiempo de integración.

Sigue estos consejos para mejorar los procesos de alimentación y gestionar con éxito tus sistemas de alimentación.