Módulos de pesaje. Sistemas de módulos de pesaje Manual

(1)

Módulos de pesaje

Sistemas de módulos de pesaje

Manual

(2)

(3)

Introducción

Este manual pretende servir como guía para seleccionar y aplicar módu- los de pesaje de METTLER TOLEDO en aplicaciones de pesaje de procesos. Proporciona las directrices aceptadas y los datos científicos necesarios para ayudarle a diseñar un sistema de pesaje preciso y fiable.

Advertencia

Esta publicación se proporciona únicamente como guía para personas que han recibido formación técnica y están familiarizadas con los manuales técnicos de los productos de METTLER TOLEDO.

Esta guía no pretende sustituir el manual técnico de los diferentes productos.

Antes de utilizar o realizar el mantenimiento de los productos

de METTLER TOLEDO, lea las instrucciones detalladamente y las precauciones de seguridad en los manuales técnicos específicos.

METTLER TOLEDO se reserva el derecho de realizar correcciones o modificaciones sin previo aviso.

Se prohíbe la reproducción o transmisión de este manual en cualquier for- mato, por cualquier medio, ya sea electrónico o mecánico, incluidas la fo- tocopia y la grabación, y para cualquier fin, sin el consentimiento expreso por escrito de Mettler-Toledo, Inc.

Derechos Restringidos del Gobierno de EE. UU.: esta documentación se suministra con Derechos Restringidos.

(4)

Precauciones

Guarde este manual para futuras consultas.

No permita la utilización, limpieza, inspección, mantenimiento, repar- ación o manipulación de este equipo por personal sin formación.

Desconecte siempre este equipo de la fuente de alimentación antes de limpiarlo o realizar tareas de mantenimiento.

Póngase en contacto con METTLER TOLEDO para obtener información sobre el equipo, piezas y mantenimiento.

ADVERTENCIA

EL MANTENIMIENTO DE ESTE EQUIPO ÚNICAMENTE DEBE SER REALIZADO POR PERSONAL CUALIFICADO. TENGA CUIDADO AL REALIZAR COMPROBACIONES, PRUEBAS Y AJUSTES CON EL EQUIPO ENCENDIDO, YA QUE PUEDEN PRODUCIRSE DAÑOS PERSONALES.

PRECAUCIÓN

AL REALIZAR UNA SOLDADURA EN UNA BÁSCULA, COLOQUE LA PINZA DE TIERRA DE FORMA QUE LA CORRIENTE NO PASE A TRAVÉS DE LAS CÉLULAS DE CARGA. CONECTE A TIERRA EL DISPOSITIVO DE SOLDA- DURA PRÓXIMO AL LUGAR DE TRABAJO. NUNCA SUELDE A MENOS DE 1,2 METROS DE UNA CÉLULA DE CARGA SIN ANTES RETIRARLA.

ADVERTENCIA

LOS MÓDULOS DE PESAJE CENTERLIGN NO PROPORCIONAN PRO- TECCIÓN ANTIELEVACIÓN. SI SE GENERAN FUERZAS DE ELEVACIÓN, DEBE AÑADIRSE PROTECCIÓN ANTIELEVACIÓN/ANTIVUELCO.

ADVERTENCIA

LAS ESTRUCTURAS COMO DEPÓSITOS Y TRANSPORTADORES DEBEN ESTAR DISEÑADAS PARA MANTENER LA RELACIÓN DE LOS PUNTOS DE APOYO DE CARGA EN TODO EL RANGO DE PESAJE.

ADVERTENCIA

ASEGÚRESE DE BLOQUEAR LA BÁSCULA CUANDO ESTÉ ELEVADA.

OBSERVE TODOS LOS PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD AL INSTA- LAR Y REALIZAR EL MANTENIMIENTO DE LOS MÓDULOS DE PESAJE.

ADVERTENCIA

EN APLICACIONES DE TRACCIÓN, UTILICE SIEMPRE CADENAS, BARRAS U OTRA MEDIDA DE SEGURIDAD PARA EVITAR QUE EL DEPÓSITO CAIGA EN CASO DE ROTURA DE COMPONENTE.

(5)

Contenidos

1 Introducción . . . .1-1

Módulos de pesaje por compresión . . . .1-1 Módulos de pesaje por tracción. . . .1-2

2 Aplicaciones . . . .2-1

Depósitos, tolvas, silos y recipientes . . . .2-1 Transportadores . . . .2-2 Básculas de plataforma. . . .2-3 Conversiones de básculas mecánicas . . . .2-3 Conversión de palanca. . . .2-3 Sustitución de palanca . . . .2-5

3 Consideraciones generales . . . .3-1

Módulos de pesaje por compresión y por tracción . . . .3-1 Cargas estáticas y dinámicas . . . .3-1

¿Cuántos módulos de pesaje?. . . .3-2 Calibración de campo. . . .3-2 Rendimiento del sistema de pesaje . . . .3-2 Determinación de la precisión y repetibilidad de un sistema. . . .3-3

¿Qué tipo de precisión puede esperar en el mundo real? . . . .3-7 Determinación de la resolución del sistema . . . .3-10 Normas industriales . . . .3-11 Normas de los Estados Unidos . . . .3-11 Normas internacionales . . . .3-13

4 Consideraciones medioambientales . . . .4-1

Carga de viento . . . .4-1 Carga sísmica . . . .4-3 Carga de choque . . . .4-4 Vibración . . . .4-7 Efectos de la temperatura . . . .4-7 Humedad y corrosión . . . .4-12 Protección contra rayos y sobretensión . . . .4-12

5 Directrices generales de instalación. . . .5-1

Aplicación de fuerza a las células de carga . . . .5-1 Carga angular . . . .5-2 Carga excéntrica . . . .5-2 Carga lateral y en extremo . . . .5-3 Carga torsional . . . .5-3 Diseño de depósito y recipiente. . . .5-4 Estabilidad de las básculas por compresión . . . .5-4 Integridad estructural . . . .5-5 Provisiones para pesas de control . . . .5-6

(6)

Contenidos

Directrices de soporte estructural . . . .5-7 Soporte de placa de montaje. . . .5-7 Deflexión del soporte . . . .5-7 Alineación del módulo de pesaje y la viga de soporte . . . .5-9 Refuerzo de estructuras de soporte . . . .5-10 Soporte de viga estructural . . . .5-11 Interacción entre depósitos . . . .5-12 Métodos adicionales de sujeción de recipientes. . . .5-13 Barras de control . . . .5-13 Barras de seguridad. . . .5-14 Diseño de tuberías . . . .5-14 Ejemplo de cálculos. . . .5-18 Instalación de tuberías . . . .5-19 Cableado eléctrico . . . .5-24 Cables de célula de carga . . . .5-24 Cables principales de conexión . . . .5-25

6 Módulos de pesaje por compresión . . . .6-1

Introducción . . . .6-1 Cargas estáticas y dinámicas . . . .6-2 Ejemplos de aplicación para módulos con autoalineamiento. . . .6-4 Dimensionar módulos, distribuir carga uniforme . . . .6-9 Dimensionar módulos, distribuir carga no uniforme . . . .6-10 Consideraciones antielevación . . . .6-11 Selección de material. . . .6-11 Orientación de los módulos de pesaje . . . .6-11 Sistemas de detección de nivel . . . .6-12 Instalación . . . .6-14

7 Módulos de pesaje por tracción . . . .7-1

Introducción . . . .7-1 Dimensionar módulos de pesaje . . . .7-2 Instalación . . . .7-3

8 Calibración del sistema. . . .8-1

Calibración con pesas de control. . . .8-1 Calibración con pesas de control y sustitución de materiales . . . .8-2 Calibración con transferencia de materiales . . . .8-2 Calibración electrónica. . . .8-2

9 Indicadores y aplicaciones. . . .9-1

Indicadores . . . .9-1 Comunicaciones . . . .9-1 Precisión de pesaje . . . .9-2 Aplicaciones. . . .9-3

(7)

10 Apéndices . . . .10-1

Apéndice 1: Formulario de calificación de diseño. . . .10-1 Apéndice 2: Cálculo de fuerzas de reacción . . . .10-2 Depósito circular con cuatro módulos de pesaje . . . .10-3 Depósito circular con tres módulos de pesaje . . . .10-5 Apéndice 3: Dimensiones de rosca de perno . . . .10-7 Dimensiones NPT . . . .10-7 Dimensiones de perno . . . .10-8 Apéndice 4: Tipos de envolvente NEMA/IP . . . .10-9 Apéndice 5: Clasificación de zonas con riesgo de explosión . . . .10-13 Apéndice 6: Tabla de resistencias químicas . . . .10-15 Apéndice 7: Tabla de referencias cruzadas de acero inoxidable . . . .10-25

11 Glosario . . . .11-1

12 Índice . . . .12-1

(8)

1-1 METTLER TOLEDO Módulos de pesaje por compresión

©06/2011

1 Introducción

Introducción

Módulos de pesaje por compresión

Un módulo de pesaje es un dispositivo formado por una célula de carga y los accesorios de montaje necesarios para instalar la célula en una plataforma, transportador, depósito, tolva, recipiente o cualquier objeto que pueda convertirse en una báscula. Normalmente se utilizan tres o cuatro módulos de pesaje para soportar completamente el peso total del objeto. Esto convierte eficazmente el objeto en una báscula. Un sistema de módulos de pesaje debe ser capaz de (1) proporcionar datos de peso precisos y (2) soportar el objeto de forma segura.

Existen dos tipos básicos de módulos de pesaje: por compresión y por tracción.

Los módulos de pesaje por compresión son adecuados para la mayoría de aplicaciones de pesaje. Estos módu- los pueden colocarse directamente en el suelo, sobre pilares o sobre vigas estructurales. El depósito u otro objeto se monta en la parte superior de los módulos.

En la figura 1-1 se muestra un módulo de pesaje por compresión típico. Está formado por una célula de carga, una placa superior (que recibe la carga), un pasador de carga (que transfiere la carga desde la placa superior hasta la célula de carga) y una placa de apoyo (que está atornillada al suelo u otra superficie de apoyo). Puede utilizarse un perno de sujeción para evitar que el recipiente se incline. Para soportar completamente una báscula se necesita un mínimo de tres módulos de pesaje en disposición triangular; también es común utilizar cuatro módulos de pesaje formando un cuadrado o un rectángulo.

Placa base Placa superior

Célula de carga

Pin de carga Tornillo

Figura 1-1: Módulo de pesaje por compresión

(9)

1-2

METTLER TOLEDO Introducción

©06/2011

Módulos de pesaje por tracción

Los módulos de pesaje por tracción se utilizan para crear básculas a partir de depósitos, tolvas u otros objetos que deben suspenderse desde arriba, por ejemplo, desde la superestructura de un edificio o planta superior.

En la figura 1-2 se muestra un módulo de pesaje por tracción típico. Utiliza una célula de carga en S con orificios roscados en ambos extremos. En cada extremo hay atornillado un cojinete de cabeza de biela esférica y una horquilla sirve de conexión a través de barras roscadas entre la estructura superior y el depósito inferior.

Normalmente se utilizan tres o más módulos de pesaje para soportar totalmente la báscula.

Contratuerca Horquilla Tapa de barilla esférica

Contratuerca Varilla roscada

Varilla roscada Célula de carga

Contratuerca

Contratuerca Pin de horquilla

Tapa de barilla

esférica Pin de horquilla

Pin de enganche

Correa de unión

Pin de enganche

Figura 1-2: Módulo de pesaje por tracción

(10)

2-1 METTLER TOLEDO Depósitos, tolvas, silos y recipientes

©06/2011

2 Aplicaciones

Aplicaciones

Depósitos, tolvas, silos y recipientes

Los módulos de pesaje pueden utilizarse para convertir prácticamente cualquier estructura en una báscula.

Pueden ser parte del diseño original de una estructura o pueden añadirse a una estructura existente. Este capítulo describe las aplicaciones más comunes de los módulos de pesaje.

En muchas industrias se utilizan depósitos, tolvas, silos y recipientes para manipular materiales. Añadiendo un sistema de módulos de pesaje a uno de estos contenedores, puede pesar el contenido de forma precisa y fiable.

Este manual utiliza «depósito» como término genérico para referirse a cualquier depósito, tolva, silo o recipiente soportado por módulos de pesaje, pero cada uno es un tipo de contenedor específico utilizado para los propósitos que se describen a continuación:

Depósitos: un depósito normalmente es un contenedor cerrado que se utiliza para almacenar o procesar líquidos, gases o sólidos sueltos. El tamaño de los depósitos va desde pequeños depósitos residenciales para propano o combustible para calefacción hasta grandes depósitos industriales que pueden alojar muchas toneladas de material. La figura 2-1 muestra un depósito soportado por módulos de pesaje por compresión;

pueden ser horizontales o verticales y simétricos o no simétricos.

Tolvas: una tolva es un recipiente abierto por la parte superior que se utiliza generalmente para procesar materiales sólidos en forma de polvos o gránulos. Normalmente se emplea para dosificar materiales o recoger ingredientes para un procesamiento posterior. Las tolvas suelen ser más pequeñas que los depósitos y a menudo están suspendidas desde una superestructura. La figura 2-2 muestra una tolva soportada por módulos de pesaje por tracción.

Silos: un silo es un contenedor cerrado similar a un depósito vertical, pero que se utiliza para almacenar materiales sólidos en forma de polvos o gránulos. El tamaño de los silos es variable y puede llegar a alcanzar varios cientos de toneladas. A menudo se colocan en exteriores y se utilizan para suministrar materias primas a una planta de procesamiento adyacente.

Recipientes: un recipiente es un depósito dotado con equipos que permiten procesos de calefacción, enfriamiento, mezclado y otros. En los recipientes a menudo se producen reacciones químicas, por lo que se debe poder pesar con precisión adiciones de materiales.

Figura 2-1: Depósito vertical soportado por módulos de pesaje por compresión

(11)

2-2

METTLER TOLEDO Transportadores

©06/2011

Transportadores

Para pesar objetos que se transportan sobre un sistema transportador, monte una sección del transportador sobre módulos de pesaje (consulte la figura 2-3). Dado que los objetos que se pesan en un transportador normalmente están en movimiento, estas aplicaciones necesitan un módulo capaz de soportar altas cargas horizontales de corte, sin dejar de ofrecer pesajes repetibles. Los módulos de pesaje autoalineadores de METTLER TOLEDO permiten que la sección de pesaje del transportador absorba golpes moviéndose hacia adelante y atrás cuando está sometido a cargas horizontales de corte. El sistema de suspensión autorrestaurable siempre devuelve el transportador a su posición «inicial» para garantizar un pesaje repetible.

Figura 2-2: Tolva soportada por módulos de pesaje por tracción

Figura 2-3: Báscula de transportador soportada por módulos de pesaje

(12)

2-3 METTLER TOLEDO Básculas de plataforma

©06/2011

2 Aplicaciones

Básculas de plataforma

Conversiones de básculas mecánicas

Conversión de palanca

Existe una gran variedad de básculas de plataforma disponibles como productos estándar, pero a veces es necesario construir una plataforma específica para una aplicación particular; esto puede hacerse con módulos de pesaje, tal y como se muestra en la figura 2-4.

Existen dos formas de convertir viejas básculas mecánicas de palanca (véase la figura 2-5) para un pesaje electrónico. El primer método es una conversión de palanca. Consiste en añadir un módulo de pesaje por tracción con célula en S conservando las palancas y la plataforma de pesaje de la báscula mecánica existente.

El segundo método es una sustitución de palanca. Consiste en retirar las palancas y añadir módulos de pesaje por compresión debajo de la plataforma de pesaje existente.

En una conversión de palanca se conserva el cabezal de lectura de la báscula mecánica, de modo que la báscula puede utilizarse para pesaje tanto electrónico como mecánico. Un módulo de pesaje por tracción con célula en S se inserta en la barra de transmisión situada en la columna del cabezal de lectura. El cabezal de lectura se bloquea para que la célula en S detecte la carga de tracción aplicada por la palanca transversal que se extiende desde el foso de la báscula. En caso de fallo de alimentación o avería electrónica, el operario puede revertir a un funcionamiento completamente mecánico desbloqueando el cabezal de lectura. La figura 2-6 muestra una conversión de palanca.

Figura 2-4: Báscula de plataforma soportada por módulos de pesaje

Figura 2-5: Báscula mecánica

(13)

2-4

METTLER TOLEDO Conversión de básculas mecánicas

©06/2011

Cómo determinar la capacidad de una célula de carga en kg [lb] necesaria para una conversión:

• Determine la carga de tracción inicial en kg [lb] en la barra de transmisión resultante de la carga estática de la plataforma.

• Determine la capacidad en kg [lb] de la báscula existente.

• Determine el múltiplo del sistema de palanca.

Inserte las variables enumeradas arriba en la siguiente fórmula:

Capacidad cél. carga= Carga trac. inicial + Capacidad Múltiplo

Esta es la capacidad mínima absoluta de la célula de carga que podría utilizarse. Multiplíquela por un factor de seguridad, como se explica en el capítulo 7, Módulos de pesaje por tracción.

Consejos de dimensionamiento

Carga de tracción inicial: una forma de determinar la carga de tracción inicial en la barra de transmisión es utilizar una palanca para levantar la barra. Coloque un punto de elevación, como una abrazadera, en la barra de transmisión y asegúrese de que está bien apretado. La carga de tracción es el peso que debe aplicarse en el extremo libre de la palanca para levantar la barra de transmisión, utilizando un multiplicador basado en la posición del punto de apoyo de la palanca (véase la figura 2-7). Por ejemplo, si el punto de apoyo está a 5 cm [2 in] del extremo de la palanca que está colocada debajo del punto de elevación y a 50 cm [20 in] del extremo libre, multiplique la carga en kg [lb] que debe añadirse al extremo libre de la palanca por 10 para determinar la carga de tracción en kg [lb].

Capacidad: la capacidad de la báscula debe estar indicada en la placa de características de la báscula; conviér- tala a kg [lb] en caso necesario.

Múltiplo: puede determinar el múltiplo de un sistema de palanca colocando una pesa de control conocida en la barra de transmisión de la báscula vacía. El múltiplo será el cambio de peso mostrado en el cabezal de lectura di- vidido por el valor de la pesa de control. Por ejemplo, si el cambio de peso en el cabezal de lectura es 1000 kg [2000 lb] cuando se cuelga una pesa de control de 2,5 kg [5 lb] de la barra de transmisión, el múltiplo es 400.

Figura 2-6: Báscula electromecánica

2" [5cm]

20" [50cm]

Palanca Abrazadera

Varilla romana

Suelo

Figura 2-7: Uso de una palanca para determinar la carga de tracción inicial en una barra de transmisión

(14)

2-5 METTLER TOLEDO Conversión de básculas mecánicas

©06/2011

2 Aplicaciones

Sustitución de palanca

La sustitución de palanca elimina las palancas y el cabezal de lectura de la báscula mecánica. La plataforma de pesaje existente puede modificarse para aceptar módulos de pesaje por compresión. Esta conversión da lugar a una báscula totalmente electrónica (véase la figura 2-8).

Figura 2-8: Báscula totalmente electrónica

(15)

(16)

3-1 METTLER TOLEDO Módulos de pesaje por compresión y por tracción

©06/2011

3 Consideraciones generales

Consideraciones generales

Módulos de pesaje por compresión y por tracción

Cargas estáticas y dinámicas

Existen dos tipos básicos de módulos de pesaje:

Los módulos de pesaje por compresión están diseñados para que un depósito u otra estructura pueda montarse sobre los módulos de pesaje. Los módulos de pesaje por tracción están diseñados para que un depósito u otra estructura pueda colgarse de los módulos de pesaje. La utilización de módulos de pesaje por compresión o por tracción normalmente depende de la aplicación específica. La tabla 3-1 ofrece una visión de conjunto sobre las consideraciones generales de diseño que afectan a la elección de los módulos de pesaje.

Consideración de diseño Módulos de pesaje por compresión Módulos de pesaje por tracción Espacio en suelo Necesitan suficiente espacio en el suelo para dar

cabida al depósito. Puede que necesiten una zona de separación alrededor del depósito.

No necesitan espacio en el suelo y pueden suspenderse para permitir un movimiento libre debajo del depósito.

Restricciones estructurales Si la superficie es endeble puede que se necesite una construcción adicional o instalación especial para soportar el peso del depósito lleno.

Si los soportes elevados/techos son endebles puede que se necesite una construcción adicional o insta- lación especial para soportar el peso del depósito lleno.

Límite de peso Generalmente ilimitado. La distribución de carga uniforme es intrínseca con tres soportes de recipiente, y a partir de cuatro, cada vez es más difícil de conseguir.

Los módulos de pesaje por tracción están disponibles hasta 10 t [20 000 lb]. Esto y las consideraciones estructurales limitan la capacidad del sistema de tracción.

Alineación de la célula de carga

Los diseños pueden variar y deben considerar la de- flexión del suelo, las vigas de apoyo disponibles, el tamaño, la forma y el estado del depósito.

La alineación de la célula no variará significativa- mente porque las barras de tracción y otros equipos de apoyo tienden a acomodar la mayoría de defle- xiones.

Al seleccionar módulos de pesaje para una aplicación, es importante considerar cómo se aplicará la carga a los módulos de pesaje. La mayoría de aplicaciones de módulos de pesaje sobre depósitos, tolvas, silos y recipientes están sujetas a cargas estáticas. Con las cargas estáticas no se transmite ninguna o casi ninguna fuerza de corte horizontal a los módulos. Aplicaciones tales como transportadores, tuberías, conversiones de báscula mecánica y básculas con mezcladoras o amasadoras de alta potencia están sujetas a cargas dinámicas.

Con las cargas dinámicas, la forma en que los productos se colocan sobre una báscula o se procesan transmite fuerzas de corte horizontales a los módulos. Consulte el capítulo 6, Módulos de pesaje por compresión, para conocer los tipos de suspensiones de los módulos de pesaje y sus parámetros de aplicación.

Tabla 3-1: Comparación entre módulos de pesaje por compresión y por tracción

(17)

3-2

METTLER TOLEDO ¿Cuántos módulos de pesaje?

©06/2011

¿Cuántos módulos de pesaje?

Calibración de campo

Rendimiento del sistema de pesaje

Para una instalación, el número de módulos de pesaje se determina mediante el número de apoyos existentes.

Si un depósito tiene cuatro patas, necesitará cuatro módulos de pesaje. En instalaciones nuevas se prefiere un sistema con tres puntos de apoyo para garantizar la distribución de carga correcta sobre los módulos de pesaje.

Si se añaden factores como la carga de viento, carga de movimiento de líquido o carga sísmica, es posible que el depósito necesite cuatro o más apoyos para lograr una mayor estabilidad y protección contra inclinación.

La mayoría de aplicaciones con básculas de depósito utiliza tres o cuatro módulos de pesaje. Los indicadores de METTLER TOLEDO pueden combinar las salidas de cuatro, ocho o más módulos de pesaje, pero a partir de cuatro es cada vez más difícil lograr un ajuste de cambio y distribución de peso uniforme. Para calcular la capacidad necesaria para cada módulo, divida la capacidad bruta del sistema entre el número de apoyos. Si el peso está subestimado o distribuido desigualmente debe aplicarse un factor de seguridad a la capacidad bruta.

El procedimiento para dimensionar módulos de pesaje se explica en el capítulo 6, Módulos de pesaje por c ompresión, y en el capítulo 7, Módulos de pesaje por tracción. La capacidad de los módulos de pesaje nece- sarios para una aplicación también puede verse afectada por factores medioambientales, tales como cargas sísmicas o de viento. Consulte el capítulo 4, Consideraciones medioambientales.

Otro aspecto que hay que tener en cuenta es cómo se calibrará el sistema de módulos de pesaje. Si añade módulos de pesaje a un depósito existente, es posible que deba modificar el depósito para poder colgar de él pesas de control certificadas. Como mínimo, el depósito debe ser capaz de soportar pesas de control equi- valentes a un 20% del peso neto del producto (capacidad programada). En el capítulo 8, Calibración del sis- tema, se describen varios métodos de calibración de campo.

Precisión, resolución y repetibilidad son conceptos básicos que se utilizan para medir el rendimiento de un sistema de pesaje.

La precisión es lo cerca que está la lectura del indicador de una báscula del peso real colocado sobre la báscu- la, normalmente se mide con un estándar reconocido como el de pesas de control certificadas del NIST.

La resolución es el cambio mínimo de peso que puede detectar una báscula digital, se mide en tamaño de incremento que está determinado por las capacidades de las células de carga y el indicador digital. Un indicador de peso digital puede ser capaz de mostrar un tamaño de incremento muy pequeño, como 5 g [0,01 lb], pero eso no significa que el sistema tenga una precisión de 5 g [0,01 lb].

La figura 3-1 muestra la diferencia entre precisión y resolución. Aunque el indicador tenga una resolución de 0,005 kg [0,01 lb], la lectura de peso tiene una imprecisión de 0,145 kg [0,32 lb]. La resolución está determinada por el circuito electrónico del indicador. Muchos de los indicadores industriales actuales pueden convertir la señal de una célula de carga en 1 000 000 de divisiones internas y realmente pueden mostrar 100 000 divisiones. La resolución mostrada está determinada por la forma en que se configura el indicador, pero mostrar un tamaño de incremento no significa que una báscula sea precisa para ese incremento.

Figura 3-1: Precisión y resolución

25.145 kg

25.0000 kg 50.32 LB

50.000 lb

(18)

3-3 METTLER TOLEDO Determinación de la precisión y repetibilidad de un sistema

©06/2011

3 Consideraciones generales

La repetibilidad es la capacidad de una báscula para mostrar una lectura de peso constante cada vez que se coloca el mismo peso sobre una báscula. Es especialmente importante para aplicaciones de preparación de lotes y llenado, que necesitan utilizar la misma cantidad de material para cada lote. Repetibilidad y precisión van de la mano. Puede tener un sistema repetible que no sea preciso, pero no puede tener un sistema preciso salvo que sea repetible.

Los siguientes factores pueden influir en la precisión y repetibilidad de un sistema de pesaje. Se explicarán detalladamente más adelante en este manual.

• Factores medioambientales: viento, fuerzas sísmicas, temperatura, vibración

• Estructuras de apoyo de los sistemas de módulos de pesaje

• Diseño de depósito y recipiente

• Diseño de tuberías (conexiones dinámicas-estáticas)

• Calidad de la célula de carga y el terminal

• Capacidad total de la célula de carga

• Calibración

• Factores de funcionamiento / proceso

Determinación de la precisión y repetibilidad de un sistema

La experiencia ha demostrado que una báscula de depósito totalmente soportada por módulos de pesaje sobre cimientos firmes puede tener una precisión de hasta un 0,1% de la carga aplicada (el peso colocado sobre la báscula). Cuando este tipo de báscula se calibra correctamente, da una lectura precisa del peso colocado sobre ella. Lo ideal es que el porcentaje de la capacidad de peso total sea igual al porcentaje de divisiones (incrementos) totales. Esta relación se ilustra en la figura 3-2.

Recuentos 1,000

800

600

400

200

0

Carga media

(50% Capacidad) Carga total (100% Capacidad)

Rendimiento perfecto

Ideal

Figura 3-2: Capacidad del peso ideal contra divisiones

(19)

3-4

METTLER TOLEDO Determinación de la precisión y repetibilidad de un sistema

©06/2011

Si una báscula tiene 1000 divisiones y una capacidad total de 2000 kg [5000 lb], cada unidad debe ser igual a 2 kg [5 lb]. Cuando se coloca un peso de 1000 kg [2500 lb] sobre la báscula, debe haber 500 divisiones.

Con un peso de 2000 kg [5000 lb] debe haber 1000 divisiones. Esta relación no debe cambiar independiente- mente de si el peso se añade o retira de la báscula.

Cuando una báscula no está calibrada correctamente, esta relación ideal no se mantiene. Existen cuatro tipos principales de errores que causan un pesaje impreciso:

• Errores de calibración

• Errores de linealidad

• Errores de histéresis

• Errores de repetibilidad

Errores de calibración

Algunos errores se producen porque el equipo de pesaje no está calibrado correctamente. Cuando hay un error de calibración (véase la figura 3-3), la relación divisiones-carga sigue siendo una línea recta, como era en la báscula ideal. Pero la línea no alcanza el 100% de las divisiones con carga completa. La relación entre el peso y las divisiones es lineal, pero no es correcta. Esto generalmente se produce por un error en la calibración eléctri- ca de la báscula y puede corregirse calibrando de nuevo la báscula.

Figura 3-3: Error de calibración 1,000

800

600

400

200

0 Recuentos

Carga media

Errores de calibración

Ideal Real

(20)

©06/2011

3 Consideraciones generales

Errores de linealidad

La linealidad es la capacidad de una báscula para mantener una relación divisiones-carga constante (una línea recta en el gráfico) cuando se aplica carga. Cuando hay un error de linealidad, la báscula lee correctamente en cero y con capacidad de carga completa, pero incorrectamente entre estos dos puntos (véase la figura 3-4).

La indicación de peso puede ser superior al peso real (como se muestra en el gráfico) o inferior al peso real.

1,000

800

600

400

200

0

Errores de linealidad

Recuentos

Carga media

Ideal Real

Figura 3-4: Error de linealidad

(21)

3-6

©06/2011

Errores de histéresis

La histéresis es la diferencia máxima en la lectura de una báscula para la misma carga aplicada; una lectura se obtiene aumentando la carga desde cero y la otra disminuyendo la carga desde carga completa. La figura 3-5 muestra un error de histéresis típico. La báscula es precisa en cero y con carga completa. Cuando se añade peso gradualmente a la báscula, la curva está por debajo de la línea recta mostrando lecturas que son demasiado bajas. Cuando se alcanza la carga completa y el peso disminuye gradualmente, la curva está por encima de la línea recta mostrando lecturas que son demasiado altas. Histéresis es la diferencia máxima entre las curvas de carga y descarga; en este ejemplo, se produce con media carga. Debe tomar medidas para minimizar los errores de linealidad e histéresis en aplicaciones de preparación de lotes, llenado y báscula de contaje, especialmente cuando se utiliza todo el rango de la báscula.

Errores de repetibilidad

La repetibilidad es la capacidad de una báscula para repetir la misma lectura cuando se aplica y retira varias veces el mismo peso en condiciones medioambientales idénticas. Es la diferencia máxima entre lecturas y se expresa como porcentaje de la carga aplicada. Por ejemplo, supongamos que el mismo peso de 2500 kg [5000 lb] se coloca sobre una báscula de 2500 kg [5000 lb] 10 veces, siendo 2500,5 kg [5001 lb] la lectura máxima y 2500 kg [5000 lb] la mínima. El error de repetibilidad es 0,5 kg [1 lb] o un 0,02% (1/5000) de la carga aplicada (A.L.) de la báscula. Tenga en cuenta que si las básculas con error de repetibilidad con carga aplicada reducen a la mitad la carga aplicada, el error de repetibilidad debe reducirse a la mitad.

1,000

800

600

400

200

0

Error de histéresis

Recuentos

Carga media

Ideal Real Histéresis

Figura 3-5: Error de histéresis

(22)

©06/2011

3 Consideraciones generales

¿Qué tipo de precisión puede esperar en el mundo real?

La precisión de un sistema de báscula depende de la calidad de las células de carga utilizadas. Lo máximo que puede esperar de un sistema de báscula es aproximarse a los índices de rendimiento de las células de carga individuales. A continuación se muestran los índices de rendimiento típicos de células de carga de calidad:

• No linealidad: ± 0,01% de la capacidad nominal (R.C.)

• Histéresis: ± 0,02% de la capacidad nominal (R.C.)

• Error combinado: ± 0,02% a 0,03% de la capacidad nominal (R.C.)

El error combinado es el error debido al efecto combinado de no linealidad e histéresis. La figura 3-6 muestra el error combinado de una célula de carga como una banda de error desde carga cero hasta capacidad nominal.

Todas las lecturas de peso deben encontrarse dentro de esta banda de error. En condiciones ideales, la precisión de un sistema de báscula puede aproximarse o exceder la precisión de las células de carga individuales en el sistema (0,02% de la capacidad del sistema o más). No obstante, en el mundo real, la precisión se ve afectada por factores medioambientales y estructurales como vibraciones, temperatura, conexiones dinámicas-estáticas, tuberías e integridad de soporte del módulo.

Predicción de la precisión del sistema

La precisión de una báscula de depósito está determinada por una combinación de factores, entre los que se incluyen el indicador, células de carga, accesorios de montaje, diseño de depósito, cimientos e influencias medioambientales. Aplicaciones diferentes requieren niveles de precisión de pesaje diferentes. Un proceso de preparación de lotes o llenado de precisión necesita mayor precisión que una operación de almacenamiento a granel. La tabla 3-2 especifica cuatro niveles de precisión de pesaje y enumera los factores que afectarán a la capacidad de una báscula de depósito para cumplir esos niveles. Siguiendo las recomendaciones indicadas en la tabla se asegura de que una báscula de depósito proporciona el nivel de precisión deseado.

Resumen de precisión del sistema

La verdadera precisión del sistema únicamente puede determinarse realizando comprobaciones y validaciones después de que se haya instalado todo el sistema. Una vez montadas todas las tuberías y componentes «ejer- cite» el recipiente añadiendo pesas de control u otro material hasta alcanzar la capacidad total de la báscula.

Esto eliminará cualquier tensión creada y permitirá que el sistema se ajuste. Después del ajuste, realice varias pruebas desde cero hasta capacidad completa para determinar el rendimiento del sistema. Comenzando sin ninguna carga, aplique pesas conocidas en pasos adecuados hasta alcanzar la capacidad total del sistema.

Registre el peso indicado en cada paso. A continuación, tome lecturas de peso en los mismos intervalos a medida que el peso se retira del sistema. Para determinar el error real del sistema, compare las lecturas de peso indicadas con las pesas reales aplicadas a la báscula.

(23)

3-8

©06/2011

Error combinado No linealidad

Histéresis

0 0

Carga aplicada Rendimiento

Capacidad nominal

Capacidad nominal Disminución de la carga

Aumento de la carga

Repetibilidad Precisión

Linealidad ideal

El gráfico superior muestra la relación entre linealidad, histéresis, repetibilidad y error combinado.

Error combinado = no linealidad + histéresis.

Las líneas de rendimiento del sistema variarán en función de las células de carga utilizadas y los factores medioambientales/estructurales.

Figura 3-6: Gráfico de rendimiento del sistema de célula de carga de muestra

(24)

©06/2011

3 Consideraciones generales

Parámetros del sistema

Precisión Precisión alta Precisión media Precisión baja Detección de nivel

Nivel de precisión Máximo Óptimo Bueno Aceptable

Precisión del sistema (% capac. del sistema)*

De 0,015 a 0,033 De 0,033 a 0,10 De 0,10 a 0,50 Mayor de 0,50

Utilización célula de carga (% capac. nominal)*

≥ 50 ≥ 30 ≥ 30 ≥ 20

Tipo de aplicación Recipientes de reactor para formulac., mezclado, preparac. de lotes, llenado de precisión

Soporte de depósitos, tolvas, sistemas transportadores, preparación de lotes, llenado

Soporte de depósitos, tolvas, sistemas transportadores

Depósitos de almacenamiento a granel para materias primas y productos básicos

Parámetros de equipos de báscula Certificación célula de

carga

C6 o C3 OIML, 5000d CIII NTEP

C3 a D1 OIML, 3000d CIII a10 000d CIIIL NTEP

D1 OIML, 1000d CIII NTEP, no aprobada

Aprobada o no aprobada

Suspensión de carga del módulo de pesaje

Con autoalineamiento Con autoalineamiento o deslizante

Con autoalineamiento, deslizante o rígida

Con autoalineamiento, deslizante o rígida Soporte estático o célula

de carga ficticia

Ninguno Ninguno Ninguno Solo para líquidos o

gases Parámetros de instalación

Características del depó- sito

Previsión para pesas de control, soportes de montaje rígidos

Soportes de montaje rígi- dos

Tuberías de E/S Solo flexibles Solo flexibles Flexibles y rígidas Flexibles y rígidas Cimientos Rígidos y aislados del

entorno, deflexión uniforme

Rígidos y aislados del entorno, deflexión uniforme

Rígidos con deflexión uniforme

Rígidos con deflexión uniforme

Parámetros medioambientales Rango de temperatura de células de carga

Dentro de límites nomi- nales de células de carga

Dentro de límites operativos del sensor

Vibración Ninguna Limitada, utilice almoha-

dillas de aislamiento y filtrado de equipos

Limitada, utilice almohadillas de aislamiento y filtrado de equipos

Utilice almohadillas de aislamiento y filtrado de equipos según se requiera Viento y corrientes de aire Se recomienda instala-

ción interior

Hasta límites de módulo de pesaje

Procedimiento de calibración Procedimiento

recomendado

Pesas de control, susti- tución de materiales

Pesas de control, sus- titución de materiales, transferencia de mat.

Sustitución de materiales, transferencia de materiales

Transferencia de materiales, electrónica

Calibración CalFREE™ No No recomendada Si no hay otra opción Sí Módulos de pesaje

Modelos Con autoalineamiento Con autoalineamiento, deslizantes o por tracción

Con autoalineamiento, deslizantes, rígidos o por tracción

Combin. de módulos de pesaje dinámicos y estáti- cos o soportes estáticos Material Se recomienda acero in-

oxidable

Acero al carbono, acero inoxidable

Indicadores

Filtrado TraxDSP™ para estabilidad

Recomendado Recomendado Según se requiera Según se requiera

Mantenimiento predictivo Recomendado Recomendado Recomendado Según se requiera

* La capacidad del sistema es la capacidad de la báscula programada en el indicador. La nominal (R.C.) es la capacidad de las células de carga que soporta la báscula. El uso de células es el porcentaje de la capacidad nominal de cada célula utilizada cuando la báscula se carga desde cero hasta la capacidad del sistema.

Tabla 3-2: Precisión de pesaje de depósito para sistemas de módulos de pesaje

(25)

3-10

©06/2011

Determinación de la resolución del sistema

Pesaje de procesos no transaccional

La capacidad de una combinación de células de carga y un indicador para proporcionar la resolución o tamaño de incremento deseado del sistema puede determinarse mediante la siguiente fórmula:

Intensidad de señal

= Tamaño incremento deseado ×Salida célula carga (mV/V)* × Tensión excitación × 1000 (Microvoltios x incremento) Capacidad de célula de carga individual × Número de células de carga

*La mayoría de células de carga de METTLER TOLEDO tienen una salida de 2 mV/V.

Introduzca el tamaño de incremento deseado en la fórmula, junto con los parámetros de célula de carga e indicador, utilizando siempre las mismas unidades de peso. Si la intensidad de la señal (microvoltios por incremento) excede el mínimo permitido para el indicador, el sistema debe ser capaz de ofrecer la resolución deseada.

Ejemplo 1:

Supongamos que una báscula de depósito tiene cuatro células de carga (2 mV/V) de 2500 kg conectadas a un indicador con una tensión de excitación de 15 V CC y un mínimo de 0,1 microvoltios por incremento, y un máximo de 100 000 incrementos mostrados. Usted quiere poder pesar hasta 7500 kg con incrementos de 1 kg (incrementos mostrados de 7500). Utilice la fórmula para determinar la intensidad de señal necesaria:

1 kg × 2 mV/V × 15 VCC × 1000

= 3,0 microvoltios por incremento 2500 kg × 4

La intensidad de señal mínima permisible para el indicador es 0,1 microvoltio por incremento. Como la señal de 3,0 microvoltios por incremento derivada de la fórmula está por encima de este mínimo de 0,1 microvoltios, debe poder mostrar incrementos de 1 kg.

Ejemplo 2:

Supongamos que una báscula de depósito tiene cuatro células de carga (1,94 mV/V) de 1100 kg conectadas a un indicador con una tensión de excitación de 5 V CC y un mínimo de 0,1 microvoltios por incremento, y un máximo de 100 000 incrementos mostrados. Usted quiere poder pesar hasta 1000 kg con incrementos de 0,2 kg (incrementos mostrados de 5000). Utilice la fórmula para determinar la intensidad de señal necesaria:

0,2 kg × 1,94 mV/V × 5 VCC × 1000

= 0,44 microvoltios por incremento 1100 kg × 4

La intensidad de señal mínima permisible para el indicador es 0,1 microvoltios por incremento. Como la señal de 0,44 microvoltios por incremento derivada de la fórmula está por encima de este mínimo de 0,1 microvoltios, debe poder mostrar incrementos de 0,2 kg.

Pesaje transaccional legal para el comercio

Si utiliza una báscula para comprar y/o vender materiales por peso, la resolución o tamaño de incremento están limitados por la aprobación de la báscula. La siguiente sección explica los estándares industriales para aplicaciones comerciales legales y los límites que establecen en la resolución de una báscula.

(26)

3-11 METTLER TOLEDO Normas industriales (legales para comercio)

©06/2011

3 Consideraciones generales

Normas industriales (legales para comercio)

Existen varias organizaciones que establecen normas para la industria de básculas y proporcionan evaluación de tipo para garantizar la precisión de las básculas. En los Estados Unidos, la aprobación de tipo la proporciona el Programa Nacional de Evaluación de Tipo (NTEP), administrado por la Oficina de Pesos y Medidas del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST). En Europa, la aprobación de tipo la proporcionan los Estados Miembro de la Unión Europea (UE) de acuerdo con las recomendaciones establecidas por la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML).

Normas de los Estados Unidos

El NIST forma parte del Departamento de Comercio de los Estados Unidos. Financia la Conferencia Nacional sobre Pesos y Medidas (NCWM), una asociación de representantes de la industria y funcionarios federales, es- tatales y locales. Esta organización adopta leyes y normas uniformes recomendadas por miembros de la NCWM, y publica estas normas en el Handbook 44 del NIST, el listado oficial de especificaciones, tolerancias y otros requisitos técnicos para equipos de pesaje y medición adoptado por la mayoría de estados y localidades. La eva luación de tipo es el procedimiento utilizado para comprobar un tipo (o modelo) de equipo de pesaje determinado. El NTEP ensaya una muestra de cada modelo en un laboratorio o sobre el terreno. Si el modelo se fabri- ca en varios tamaños y capacidades, el NTEP evaluará una selección de estos basándose en la disponibilidad de tamaños y capacidades, el número de divisiones y el tamaño de división más pequeño. Si los ensayos muestran que la(s) báscula(s) cumple(n) los requisitos técnicos aplicables del Handbook 44 del NIST, el NTEP emite un certificado de conformidad para ese modelo de báscula.

Este certificado indica que la báscula particular ensayada por el NTEP cumple los requisitos del Handbook 44 del NIST. Es responsabilidad del fabricante de la báscula asegurarse de que toda báscula de un modelo certificado cumple las especificaciones publicadas. Que los modelos de una báscula con certificación NTEP cumplan o no las especificaciones del Handbook 44 del NIST queda únicamente a la discreción del fabricante. METTLER TOLEDO dispone de controles de procedimiento para garantizar que todas las básculas se fabrican conforme a las mismas especificaciones. El Handbook 44 del NIST define las tolerancias de aceptación y mantenimiento. Las tolerancias de aceptación deben cumplirse cuando la báscula es certificada por primera vez por el NTEP y cuando se pone en marcha por primera vez. Las tolerancias de mantenimiento son dos veces mayores que las tolerancias de acepta ción y se aplican después de que la báscula haya estado en funcionamiento durante un periodo de tiempo especificado.

La figura 3-7 muestra las tolerancias de aceptación del Handbook 44 del NIST para básculas de Clase III.

Clase III 4000d

2000d 10,000d

d 0 0 5

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 +2.5 +2.0 +1.5 +1.0 +0.5 0 Número

divisionesde

Figura 3-7: Tabla de tolerancias de aceptación del Handbook-44

(27)

3-12

METTLER TOLEDO Normas industriales (legales para comercio)

©06/2011

Clase III 4000d

2000d 10,000d

d 0 0 5

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 +2.5 +2.0 +1.5 +1.0 +0.5 0

0,1 por ciento o ±0.05 por ciento del Método de Carga Aplicada Número

divisionesde

Las divisiones sobre el eje vertical representan el error permisible (los límites especificados). El eje horizontal muestra el número de divisiones que corresponde al peso real sobre la báscula. Por ejemplo, si un peso corres- pondiente a 1000 divisiones se coloca sobre la báscula, el indicador debe leer 1000 divisiones ±1,0 división. Si el peso corresponde a 3000 divisiones, la tolerancia es ±1,5 divisiones. Con capacidad total, la tolerancia es

±2,5 divisiones. Para certificar una báscula, esta debe funcionar dentro de los límites especificados en un rango de temperatura de 30 °C [54 °F]. Normalmente, las básculas están diseñadas para funcionar dentro de los límites especificados en un rango de temperatura más amplio de -10 °C a +40 °C [14 °F a 104 °F]. Es importante comprender la relación entre las tolerancias y la precisión de una báscula. Si una báscula está clasificada como 5000 divisiones, eso no significa que sea precisa en 1 parte de 5000. Una parte de 5000 nunca debe utilizarse para expresar precisión porque, según las tolerancias del Handbook-44, con 5000 divisiones se permiten 2,5 partes de error.

La precisión de una báscula también puede describirse como un porcentaje de la precisión de la carga aplicada.

En la figura 3-8, la línea discontinua indica un rendimiento del 0,1% de precisión de la carga aplicada, en com- paración con las tolerancias de aceptación de Clase III del Handbook-44. Una precisión de carga aplicada del 0,1% (o ±0,05%) se corresponde aproximadamente con la tabla del Handbook 44 del NIST a través de 5000 divisiones. Sin embargo, tenga en cuenta que la línea que indica la precisión de carga aplicada del 0,1% está fuera de la tolerancia de aceptación entre 3000 y 4000 divisiones y por encima de 5000 divisiones. Como el método de precisión de carga aplicada del 0,1% no cumple las normas de tolerancia en esos puntos, solo debe utilizarse como una aproximación de las tolerancias de aceptación. El Handbook 44 del NIST o las directrices locales de pesos y medidas siempre deben utilizarse como las tolerancias de aceptación reales.

Figura 3-8: Tabla de tolerancias de aceptación del Handbook-44 (Método de carga aplicada porcentual)

(28)

3-13 METTLER TOLEDO Normas industriales (legales para comercio)

©06/2011

3 Consideraciones generales

Normas internacionales

Aunque la certificación NTEP está ampliamente aceptada en los Estados Unidos, no es una norma mundial.

Si vende productos fuera de los Estados Unidos, debe comprender y seguir las normas locales. Algunas normas comunes incluyen la norma Measurement Canada que se utiliza en Canadá y la norma de la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) adoptada por la Comunidad Económica Europea.

La OIML es una organización internacional independiente que desarrolla normas para su aprobación por países individuales. Su tarea principal es armonizar las normas y controles metrológicos aplicados por los servicios metrológicos nacionales en los países miembros de la OIML. Existen dos tipos principales de publicaciones OIML:

• Las recomendaciones internacionales (OIML R) son normas modelo que establecen los requisitos metrológicos para básculas, así como requisitos para especificar métodos y equipos utilizados para comprobar la conformidad de una báscula. Los países miembro de la OIML son responsables de implementar las recomendaciones.

• Los documentos internacionales (OIML D) proporcionan información para ayudar a mejorar el trabajo de los servicios metrológicos nacionales.

Una báscula con certificación NTEP no cumple automáticamente las normas de la OIML. Varios laboratorios de ensayo europeos (como NMi, BTS y PTB) realizan ensayos de rendimiento para verificar si el equipo cumple las normas OIML y es capaz de ejecutar sus funciones previstas. La OIML tiene su propio conjunto de clases de precisión y tolerancias de aceptación. Los equipos se clasifican según la precisión absoluta y relativa.

• El intervalo de verificación de la báscula (e) representa la precisión absoluta.

• El número de intervalos de verificación de báscula (n = capacidad máx./e) representa la precisión relativa.

Las clases de precisión para equipos y sus símbolos se indican a continuación:

Clase de precisión Símbolo Precisión especial I Precisión alta II Precisión media III Precisión normal IIII

La figura 3-9 muestra tolerancias de aceptación de clase III OIML, y la figura 3-10 las compara con tolerancias de clase III del Handbook 44 del NIST. De nuevo, el eje vertical representa el error permisible y el eje horizontal representa el número de divisiones que corresponde al peso real de la báscula. Tenga en cuenta que las tolerancias de aceptación de la OIML son idénticas a las del Handbook 44 del NIST de 0 a 4000 divisiones. Con 4000 divisiones, la tolerancia de aceptación del NIST aumenta desde ±1,5 hasta ±2,5 divisiones, mientras que la tolerancia de aceptación de la OIML permanece en ±1,5 hasta 10 000 divisiones.

Clase III 4000d

2000d 10,000d

d 0 0 5

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 +2.5 +2.0 +1.5 +1.0 +0.5 Número 0

divisionesde

Figura 3-9: Tabla de tolerancias de aceptación de la OIML

(29)

3-14

METTLER TOLEDO Normas industriales (legales para comercio)

©06/2011

Para que una báscula se clasifique como «legal para el comercio» debe cumplir las tolerancias de aceptación de la OIML. Las lecturas de peso de la báscula deben estar dentro de los límites especificados, en relación con el número de divisiones (o incrementos) que corresponden al peso real utilizado. Por ejemplo, si se coloca sobre la báscula un peso que corresponde a 5000 divisiones, el indicador debe mostrar 5000 divisiones ±1,5 divisiones para cumplir las tolerancias de aceptación de la OIML. Para que la misma báscula cumpla las tolerancias de aceptación del NIST, el indicador podría mostrar 5000 divisiones ±2,5 divisiones. La mayor tolerancia de aceptación permitida por el NIST originalmente tenía como objetivo aproximarse al 0,1% del método de carga aplicada.

Para cumplir los estándares de la OIML, una báscula debe satisfacer todos los requisitos y funcionar dentro de los límites de tolerancia de la calibración.

Según las normas EC Weights and Measures, existe una diferencia entre los conceptos «certificado de ensayo» y

«aprobación». La aprobación solo se otorga a básculas completas (no a indicadores o células de carga inde- pendientes). Existen dos tipos de aprobación:

• Aprobación tipo CE para una báscula completa independiente.

• Aprobación «genérica» CE para una báscula modular, formada por componentes (indicadores, células de carga, cajas de conexiones, impresoras, etc.). Cada componente debe tener un certificado de ensayo CE que debe incluirse en la aprobación genérica.

Después de otorgarse una aprobación genérica, pueden añadirse posteriormente componentes adicionales con certificación de ensayo CE. La aprobación abarca sistemas de báscula formados por varias combinaciones de componentes certificados. También permite tener un componente aprobado mientras se están desarrollando otros componentes.

Figura 3-10: Superposición de tolerancias de aceptación Handbook-44/OIML Clase III 4000d

2000d 10,000d

d 0 0 5

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 +2.5 +2.0 +1.5 +1.0 +0.5 0

OIML Handbook 44 Handbook 44 & OIML Número

divisionesde

(30)

4-1 METTLER TOLEDO Carga de viento

©06/2011

4 Consideraciones medioambientales

Consideraciones medioambientales

Carga de viento

Dado que los factores medioambientales pueden afectar a la precisión y seguridad de un sistema de módulos de pesaje, estos deben tenerse en cuenta durante la etapa de diseño. Si una báscula va a estar sometida a cargas de viento, sísmicas o de choque, deberá utilizar módulos de pesaje de mayor capacidad y/o añadir dispositivos de sujeción para que la estructura permanezca estable en condiciones extremas.

Las básculas instaladas en exteriores o en edificios o estructuras abiertas están sometidas a fuerzas del viento que deben tenerse en cuenta por varias razones. Las fuerzas del viento sobre el cuerpo de la báscula provocan que actúen nuevas fuerzas sobre los módulos de pesaje y pueden sobrecargar el módulo de pesaje o volcar la báscula en casos extremos. Además, pueden afectar gravemente al rendimiento de la báscula. Estos aspectos se tratan con más detalle en las dos secciones siguientes. Las básculas exteriores de depósito y silo frecuentemente son cilindros verticales elevados sobre patas y soportados por módulos de pesaje por compresión del tipo gener- al mostrado en la figura 4-1, que es el tipo considerado abajo, excepto que se indique de otro modo.

Estabilidad estructural

En el análisis de estabilidad de la báscula normalmente se supone que el viento puede soplar en cualquier direc- ción horizontal. Si el viento sopla sobre el lateral de una báscula ejerce una fuerza horizontal sobre el lado de barlovento, lo que produce varios efectos estructurales sobre la báscula:

1. Los módulos de pesaje deben resistir la fuerza del viento aplicando fuerzas horizontales al depósito; no debe excederse el valor de la fuerza horizontal máxima de los módulos de pesaje.

2. Las fuerzas del viento hacen que el peso se transfiera desde los módulos de pesaje del lado de barlovento hasta los del lado de sotavento; consulte el capítulo 10, apéndice 2, Cálculo de fuerzas de reacción, si desea más información sobre este tema. Esto puede causar daños en los módulos de pesaje si se excede su capacidad nominal, lo que es más probable que se produzca si la báscula está llena. Puede que sea necesario seleccionar módulos de pesaje de mayor capacidad nominal. Es posible minimizar este efecto colocando los módulos de pesaje cerca del centro de gravedad de la báscula, como se muestra en el capítulo 5, figura 5-19a.

Figura 4-1: Báscula exterior de depósito típica

(31)

4-2

METTLER TOLEDO Carga de viento

©06/2011

3. En un caso extremo, las fuerzas del viento pueden hacer que la báscula vuelque, especialmente si es un depósi- to o silo alto y estrecho. Es más probable que la báscula vuelque si está vacía. Para resistir al volcado, el módu- lo de pesaje utilizado debe disponer de características antielevación y no se debe exceder su clasificación de fuerza de elevación máxima. En casos extremos puede que sea necesario añadir sujeciones externas para que un fuerte viento no incline el depósito; consulte «Métodos adicionales de sujeción de recipien tes» en el capítulo 5.

Al calcular las fuerzas del viento, el factor más importante es determinar la velocidad de viento básica (o diseño) en la ubicación; normalmente esta puede encontrarse en los mapas de isotacas de los códigos de construcción de la región. También es importante la exposición en la ubicación, por ejemplo, ¿está la báscula sobre un acan- tilado o frente a una gran zona abierta de agua, salinas, etc.? El diseño de la báscula debe estar conforme con los códigos de construcción locales. Además, muchos países exigen que este tipo de diseño estructural sea realizado por ingenieros profesionales certificados para trabajar en esa región. Para Mettler-Toledo el diseño para la carga de viento debe ser realizado por profesionales expertos certificados localmente conforme a los códigos locales para cada conjunto de circunstancias; nuestras hojas de datos proporcionan al diseñador los datos de células de carga y módulos de pesaje necesarios para este análisis.

Rendimiento de la báscula

La fuerza que ejerce el viento sobre una báscula puede afectar a las lecturas de cero y rango, positivas y negati- vas. Mientras un viento constante puede producir una desviación constante de las lecturas de cero y rango, lo más normal es que se produzcan ráfagas que causan inestabilidad en las lecturas de cero y rango de la báscu- la; en el mejor de los casos, se trata de una molestia que dificulta el funcionamiento de la báscula, y en el peor, puede causar errores graves en los valores de peso. El viento puede afectar a una báscula de diversas formas:

1. El viento soplando horizontalmente sobre el lateral de una báscula puede transferir carga entre módulos de pesaje como se describe en el punto 2 de la sección anterior; esto puede producir sobrecarga de algunos módulos de pesaje, pero también afectar a la precisión de la lectura de peso. Debido a las tolerancias de fab- ricación, todas las células de carga tienen una variación en su salida nominal; esto normalmente se expresa en hojas de datos en las que se indica la salida nominal en mV/V seguida por un valor de tolerancia ± en el rango de 0,1 a 5%. Si la báscula no tiene ajustado el cambio (común en básculas de depósito que pesan mate riales autoniveladores como líquidos), es muy probable que no se registre el mismo peso transferido debido a esta variación en la salida mV/V de las células de carga. Estos errores pueden minimizarse seleccio- nando células de carga con una tolerancia mV/V pequeña y pueden eliminarse realizando un ajuste de cambio (con una caja de conexiones de ajuste) antes de la calibración. Las células de carga de Mettler-Toledo utilizadas en módulos de pesaje normalmente están ajustadas de modo que la tolerancia está dentro de un

± 0,25% o mejor; la 0745A utilizada en Flexmount y Centerlign está ajustada a ± 0,1%.

2. El viento soplando horizontalmente también puede producir fuerzas con una componente vertical en las superficies superior e inferior de una báscula. Si estas superficies fueran exactamente simétricas con patrones de flujo idénticos, las fuerzas verticales resultantes serían iguales y opuestas y se cancelarían, pero no es así, especialmente si utiliza accesorios como mezcladoras, tuberías, compuertas de inspección y patas de apoyo.

En la práctica, es difícil cuantificar estas fuerzas; los únicos enfoques prácticos son resguardar la báscula o colocarla en el interior, lo que siempre se recomienda cuando se requiere mayor precisión; consulte también la sección «Efectos sobre la temperatura» más adelante. Tenga en cuenta que un depósito situado a sotavento de un edificio no es necesariamente inmune a los efectos del viento; la corriente de aire sobre el edificio puede producir un gradiente de presión en el lado de sotavento y una fuerza vertical neta sobre la báscula.

3. Si el viento sopla en ángulo respecto a la horizontal, se aplicará una fuerza vertical neta a la báscula que afectará directamente a su lectura. Esto puede ocurrir si la báscula está situada sobre un terreno en pendiente o si la dirección del viento es alterada por edificios u otros obstáculos. Un problema similar se produce en interiores si el aire de un ventilador o sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado se dirige desde arriba hacia el plato de básculas industriales de baja capacidad o balanzas de laboratorio.

4. Puede surgir un problema con básculas de plataforma grandes si el viento puede canalizarse por debajo aumentando la presión y elevando la plataforma. Proteja la báscula colocándola en un foso con muros en perfecto estado a los cuatro lados.