Projeto e cálculo dos principais parâmetros de uma balança multicabeças em operação prática.

Autor: Smartweigh– Balança Multicabeças

A balança multicabeças (alimentador de perda de peso) é um equipamento para análise quantitativa do peso líquido, utilizado principalmente para pesagem contínua e dinâmica do peso líquido em todo o processo. Ela permite realizar a pesagem e a análise quantitativa do peso líquido de matérias-primas que necessitam de fornecimento contínuo, além de exibir informações sobre o fluxo total instantâneo e o fluxo total de matérias-primas. O princípio básico é o de uma balança de pesagem estática, utilizando a tecnologia de pesagem estática de uma balança de armazém e células de carga. No entanto, no painel de controle da balança multicabeças, para obter com maior precisão a perda de peso líquido por unidade de tempo na balança de armazém de matérias-primas, é necessário medir o fluxo total instantâneo de matérias-primas.

O lado esquerdo da Figura 1 apresenta o diagrama da balança de pesagem líquida. Quando o estoque de matéria-prima no armazém de pesagem líquida atinge o nível necessário, a válvula de matéria-prima pode ser aberta. Ao atingir o nível máximo de matéria-prima, a válvula é fechada e o armazém de pesagem líquida é suportado pela balança de pesagem líquida. Para maior precisão na pesagem, as partes superior e inferior do armazém de pesagem são conectadas por passagens, entradas e saídas flexíveis, e as máquinas e equipamentos frontais e traseiros, laterais e direitos, bem como o peso líquido da matéria-prima em seu interior, não são contabilizados no armazém de pesagem. O lado direito da Figura 1 apresenta uma vista em planta de todo o processo de abastecimento contínuo. Existe um sistema cíclico para todo o processo de abastecimento contínuo (as informações na figura mostram 3 sistemas cíclicos).

Cada sistema de ciclo consiste em 2 tempos de ciclo: quando o armazém de peso líquido está em processo de redução, o peso líquido das matérias-primas no armazém aumenta e, quando a posição máxima da matéria-prima é atingida em t1, a válvula de matéria-prima é fechada e o transportador helicoidal inicia a descarga da matéria-prima, havendo perda de peso líquido nesse momento. Após um período de operação da balança, o peso líquido das matérias-primas no armazém diminui. Quando a posição mínima da matéria-prima é atingida em t2, a válvula de matéria-prima é aberta novamente. O intervalo de tempo de t1 a t2 define o tempo de ciclo para o tipo de alimentação forçada. Após um período de tempo, o peso líquido das matérias-primas no armazém aumenta. Quando o tempo t3 atinge novamente a posição máxima da matéria-prima, a válvula de matéria-prima é fechada e o intervalo de tempo de t2 a t3 se repete no ciclo de alimentação forçada, com a velocidade do transportador helicoidal monitorada de acordo com o fluxo instantâneo, de modo a alcançar um ciclo de alimentação estável. Durante o período de operação, a relação de velocidade do transportador helicoidal mantém-se constante, no valor imediatamente anterior ao início do ciclo, graças ao método de monitoramento de vazão constante. A balança multicabeças, que combina pesagem dinâmica e estática, além de alimentação intermitente e contínua, possui uma estrutura que facilita a vedação e é adequada para materiais como concreto, cal viva em pó, carvão pulverizado, alimentos, medicamentos e outras matérias-primas de pequeno porte. As operações de pesagem e alimentação permitem alcançar alta precisão e linearidade. A balança multicabeças opera com base na necessidade de um esquema de projeto com parâmetros principais otimizados.

Ao projetar uma balança com medição de peso líquido faltante, certifique-se de levar em consideração os principais parâmetros operacionais, como frequência de alimentação, volume de realimentação, capacidade do armazém de realimentação e taxa de realimentação. Caso contrário, a balança com medição de peso líquido faltante não funcionará corretamente. Por exemplo, um cliente adquiriu uma balança multicabeçais de um fabricante para manutenção de equipamentos no local. No momento da compra, foram adquiridos apenas 3 sensores de peso de 100 kg.

O fabricante enviou um técnico ao local para verificar que a matéria-prima do cliente é uma solução de ácido bórico com densidade relativa de 1510 kg/m³, vazão máxima de 36 kg/h e vazão comum de 21 a 24 kg/h. Como a vazão é muito baixa, o funil utiliza três pontos de apoio para sensores de peso de 100 kg, e o funil de análise tem uma capacidade maior. Isso representa um problema na seleção do modelo. Outro problema é que o funil está conectado a uma máquina com fonte de vibração durante a instalação. Para demandas maiores, recomendamos selecionar uma vazão de 15 a 20 vezes por hora, seguindo as normas de experiência de trabalho a seguir, e o peso líquido de cada alimentação adicional deve ser de 36/15 a 36/20, ou seja, de 1,9 kg a 2,4 kg. O peso líquido da matéria-prima suportado por cada sensor de peso deve ser inferior a 1 kg, e a faixa de medição adequada é de aproximadamente 0,5% a 1%.

Geralmente, a faixa de medição adequada do sensor de peso deve ser de pelo menos 10 a 30% para garantir uma pesagem mais precisa. Considerando o peso líquido da matéria-prima de 2,4 kg e o peso líquido do armazém de matéria-prima e das máquinas e equipamentos de matéria-prima (transportador helicoidal, etc.), o peso total é de aproximadamente 10 kg. Ao utilizar três sensores de peso, a faixa de medição de cada sensor pode ser selecionada entre 5 kg e 10 kg. Em outras palavras, se a quantidade de sensores de 100 kg adquiridos for aumentada de 10 a 20 vezes, a confiabilidade da balança multicabeçais será comprometida e a precisão da pesagem será baixa.

Este caso demonstra que o projeto da balança multicabeças também deve estar em conformidade com a norma de projeto, e os principais parâmetros do equipamento e da operação da balança multicabeças não podem ser definidos sem medição. 3. Cálculo dos principais parâmetros de operação da balança multicabeças no projeto. 3.1 Cálculo da frequência de alimentação.

Para a balança multicabeças, quanto maior a proporção do ciclo de alimentação forçada (relação de tempo = ciclo de alimentação forçada/ciclo de reabastecimento) em cada sistema circulatório, melhor; geralmente, deve ser superior a 10:1. Isso se deve ao fato de que o tipo de alimentação forçada proporciona um tempo de ciclo com uma precisão muito maior do que o tempo de ciclo de reabastecimento, e quanto maior o tempo de ciclo fornecido pelo tipo de alimentação forçada, maior a precisão geral da balança multicabeças. A frequência do sistema circulatório por unidade de tempo da balança multicabeças é geralmente expressa como a frequência do sistema circulatório por hora quando a demanda é maior, ou seja, vezes/h.

Considerando a maior demanda por hora como padrão, a constante de tempo de demanda por unidade de tempo (por exemplo, por segundo) é a condição prévia. Quanto menor a frequência do sistema de circulação, maior a quantidade de cada alimentação, maior a capacidade e o peso líquido do armazém de pesagem, e menor a precisão da medição do estado de ausência de peso ao aplicar vários níveis de células de carga. Quanto maior a frequência do sistema de circulação, maior a quantidade de alimentação a cada ciclo. Quanto menor a frequência, menor a capacidade e o peso líquido do armazém de pesagem, e maior a precisão da medição do estado de ausência de peso ao aplicar um número menor de células de carga. No entanto, se a frequência do sistema de ciclo for muito alta, o equipamento da máquina de alimentação é frequentemente desligado, e o painel de controle da balança multicabeças alterna frequentemente entre o tempo do ciclo de alimentação forçada e o tempo do ciclo de realimentação, o que não é ideal.

Com base na experiência de trabalho regular, a maioria dos softwares de sistema em estado de ausência de gravidade, especialmente para partículas pulverulentas e pouco fluidas, define uma frequência de reabastecimento de 15 a 20 vezes por hora quando a demanda é alta. Quando a demanda é menor, a frequência de reabastecimento é reduzida e o ciclo de fornecimento por força passa a representar uma proporção maior, o que contribui para melhorar a precisão. Além da experiência de trabalho regular, algumas aplicações que apresentam um fluxo total particularmente baixo, embora com capacidade de armazenamento muito pequena, ainda conseguem armazenar as matérias-primas fornecidas por mais de uma hora, e o tempo de fornecimento também pode ser superior a uma hora.

Nos casos a seguir: O volume maior fornece um fluxo total de 2 kg/h. A taxa de deposição da matéria-prima é de 803 kg/m³. O fluxo total da alimentação de maior volume é de 2/803 = 0,0025 m³/h.

Se a capacidade do armazém for de 0,01 m³ (aproximadamente equivalente a um armazém cúbico de 250 mm × 250 mm), o consumo de matéria-prima será suficiente para 2 a 3 horas, e cada quantidade de matéria-prima utilizada não exceder 10 kg. Portanto, não é necessário o uso de matéria-prima automatizada, podendo-se considerar o manuseio manual. No entanto, a linearidade do fluxo total será ligeiramente menor. 3.2 Calcule novamente o volume de alimentação. Após selecionar a frequência de reabastecimento, é possível medir o volume de reabastecimento e o volume total de fornecimento.

Tomemos como exemplo uma balança multicabeças: a maior delas fornece um fluxo total de 270 kg/hora. A densidade aparente da matéria-prima é de 485 kg/m³. O fluxo total da alimentação de maior volume é de 270/480 = 0,561 m³/h.

Na taxa de entrega mais alta, a frequência de reentrega foi definida como 15 vezes/h. Método de cálculo do volume de recarregamento: volume de recarregamento = quantidade adicionada (kg/h) ÷ Densidade (kg/m³) ÷ Frequência de reentrada (frequência de reentrada/h). Neste caso, o volume de reinstalação = 270 ÷ 480 ÷ 15 = 0,0375 m³. 3.3 Cálculo da capacidade do armazém com base no peso líquido.

A capacidade de armazenamento em peso líquido do projeto deve exceder a capacidade calculada. Isso ocorre porque, inevitavelmente, haverá matérias-primas remanescentes e espaço livre na parte superior do armazém após o início das operações. Se cada um desses itens representar 20% da capacidade total, e a capacidade calculada for dividida por 0,6, obteremos a capacidade necessária.

O volume final do armazém de matéria-prima, em termos de peso líquido, deve ser ajustado de acordo com o volume fixo do armazém. Método de cálculo do volume de reabastecimento: capacidade do armazém de matéria-prima = volume de matéria-prima ÷ k. Na fórmula: k é o índice de excedente estimado do armazém de matéria-prima, que pode variar de 0,4 a 0,7, sendo 0,6 o valor proposto.

Neste exemplo, a capacidade líquida do armazém = 0,0375 ÷ 0,6 = 0,0625 m³. Quando o volume do armazém moldado for de 0,6 m³, 0,8 m³, 1,0 m³ e outras especificações e modelos, o brilho deverá ser de 0,08 m³ ou mais, e a capacidade do armazém de pesagem deverá ser de 0,08 m³. 3.4 Medir a taxa de reinstalação.

A balança multicabeças utiliza um método de capacidade fixa de baixa precisão no tempo do ciclo de recarga, portanto, a taxa de recarga da máquina deve ser rápida (geralmente, deve ser controlada entre 5s e 20s). Método de cálculo da taxa de recarga: taxa de recapitalização = [volume de recapitalização (m³) ÷ Tempo de recapitalização (s) × 60(s/min)] + [fluxo total de capital investido em grande volume (m³/h) ÷ 60(min/h)]. Na Equação 2, a taxa de recapitalização consiste em dois novos itens: o primeiro é a taxa de adição com base no volume de recapitalização, e o segundo, frequentemente ignorado, indica que, para a mesma taxa de adição, a matéria-prima que deve ser adicionada novamente é reposta. De acordo com esse valor, a taxa de recapitalização é cerca de 30 vezes maior que a taxa de adição. Em outras palavras, de acordo com esse valor, ao estimar a taxa de realimentação de outras balanças com perda líquida de peso, ela pode ser estimada em 25 a 40 vezes a taxa de adição maior.

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