Automatización y optimización del proceso mediante medición online de la humedad

Los sistemas de medición de humedad para la determinación y el control del contenido de humedad en todo tipo de productos a granel ya se emplean en los siguientes sectores industriales: industria del hormigón, vidrio, cerámica, yeso, alimentación, ladrillo y química.

Algunos ejemplos de materiales que se han medido son: arena, arena de sílice, cal, gravilla, mineral, aguas residuales, lodos, cereales, aditivos del hormigón, azúcar, arroz, productos lácteos, productos químicos, yeso, detergente, silicatos, en resumen: prácticamente cualquier material en el que la humedad pueda afectar a la calidad y al posterior procesado y que conlleve costes adicionales (secado, agua, energía, peso, etc.).

Puede encontrar una extensa lista de materiales aquí

Un sistema de medición de humedad online para usar en la práctica.
A lo largo de los años el sistema de medición ha ido mejorado continuamente para satisfacer las necesidades de la industria y artesanía, así como los elevados estándares técnicos.

El sensor de humedad (D)MMS se puede conectar a cualquier sistema de control ya existente o nuevo, SPS o PC con una salida de 0/4-20 mA ó 0 - 10VDC.
El principio se basa en la medición de la constante dieléctrica (principio HFC) en los más diversos materiales.

 
En muchas empresas se ha ahorrado entre un 20% y un 40% gracias al uso de los sistemas de medición de humedad. El tiempo de amortización de una semana es muy habitual en algunas industrias.

...de este sistema de medición de humedad nos permite:

• obtener mediante una medición permanente (on-line) una importante mejora en la calidad y monitorizar de forma continua la línea de producción. También se ahorra tiempo en la realización periódica de muestreos en el laboratorio y se evita que pasen lotes de producción defectuosos
• monitorizar y controlar los procesos por el contenido de humedad; por ejemplo en la pelletización para puntos de proceso intermedios reproducibles y puntos finales, se puede influir en el contenido de humedad mediante el programa de control
• preparar recetas en todos los rangos y mezclas posibles de forma reproducible, y controlar y corregir según el contenido de humedad de cada componente
• reducir los costes en los procesos de secado y en el uso del agua mediante el control de la humedad del producto
• registrar la humedad y almacenar los datos para una validación del proceso
• compensar las pérdidas por desecación durante el procesado (producción de semillas para cultivo) mediante una humidificación dirigida

Cada material tiene una constante dieléctrica o una permitividad relativa, que es importante para el principio de medición (alta frecuencia, dieléctrico) que aplica ACO. Para una mejor comprensión del funcionamiento, encontrará a continuación una explicación muy simplificada:  

El agua tiene una permitividad relativa εr de aprox. 80, la mayoría de los materiales tiene una εr de aprox. 1 hasta 10. La εr de la arena, por ejemplo, está entre 3 y 4. Esto significa que hay una gran diferencia medible entre la permitividad relativa εr del agua (80) y la del material a medir (1 - 10).

Esta diferencia se puede medir y asignar a un valor de humedad directo. La humedad es entonces emitida como una señal estándar (0-10 VDC ó 0-20 mA) como valor de la humedad en porcentaje de masa.

En otras palabras: cuanto más agua o humedad contenga el material, más se acerca el valor de su permitividad relativa εr a 80.

La medición online es una medición en tiempo real. El material pasa por el sensor, o viceversa, e instantáneamente se dispone de la señal medida – incluso cuando el producto pasa rápidamente. La medición de cuerpos sólidos también es posible.   

La señal de salida analógica del sensor de humedad de 0/2...10 VDC ó 0/4...20 mA se puede procesar directamente en una secuencia del proceso y conectar a un sistema de control, PC o PLC.

También la medición de la humedad a través de otros materiales (no conductivos) p.ej. cerámica, vidrio, Plexiglas o vidrio acrílico, o Teflon, no es un problema para el sensor de humedad ACO.

Dependiendo del material y de sus propiedades el sensor alcanza una profundidad de medida de aprox. 100 - 150 mm en el material. La humedad total del producto, es decir, la humedad nuclear así como la humedad superficial del material, se analizarán. Debido a esta gran profundidad de penetración, la suciedad o pequeños depósitos en la superficie de medición no afectarán la medición.

Los sensores son muy robustos y están fabricados en acero inoxidable de alta calidad. Están diseñados para las aplicaciones más severas y pueden ser instalados posteriormente en plantas ya existentes muy fácilmente.

La medición es independiente del color del material, de los minerales que contiene, del valor de pH y de las adiciones de sales.

Una fundición maciza de los sensores garantiza una resistencia a impactos y al agua, así como una fiabilidad operativa excepcional incluso cuando están expuestos a fuertes vibraciones.

Hay disponibles numerosas opciones y productos adicionales: como p.ej. sensores de temperatura, sensores de desgaste de cerámica, superficies de medición de cerámica, Teflón o goma de alta resistencia al desgaste, así como formas de montaje especiales para las diferentes aplicaciones.

El uso de los sensores de humedad en la mayoría de los productos a granel es sencillo y nada problemático. Solo hay que realizar un único ajuste del producto.

La señal de salida del sensor de humedad se ajusta al valor inicial y final del rango deseado (p.ej. 2% de humedad = 0 VDC y 18% de humedad = 10 VDC).

Debido a la alta reproducibilidad, el sensor se usa frecuentemente para controlar desviaciones en la producción (p.ej. con buen material de salida 7 VDC ó 15 mA). Si el valor medido difiere de la señal de salida configurada, el SPS o PC se hará cargo de las tareas de control y regulación, o de las correspondientes funciones de alarma, etc.

El diseño modular del sistema de medición de humedad lo convierte en un sistema modular completo, flexible y orientado al usuario. Partiendo de esto, se hace una selección para cumplir con los requerimientos específicos de la aplicación; en el caso más sencillo la solución puede ser un único sensor para una conexión directa a un PLC o un sistema de control PID previamente cableado y listo para usar con una función promedial integrada (plug and play).

Numerosos accesorios completan el programa, p.ej.: dispositivos para laboratorio, instrumentos de evaluación, controladores de proceso auto-optimizables con interface RS 485, memoria para curvas de calibración para 100 materiales diferentes, display analógico y digital, dispositivo de cálculo de valores promedio controlado por microprocesador, sensores de alta temperatura hasta 200° C y accesorios mecánicos como trineos y diferentes bridas.

Este punto tiene una especial importancia. El mejor de los sensores no sirve para nada si se instala en el lugar equivocado. ¡En la práctica, una mala colocación de los sensores constituye el 85% de los problemas de medición!

Algunos ejemplos de aplicaciones típicas de sensores de humedad son en rampas de descarga de contenedores o sobre placas de transferencia. En sistemas transportadores, montados sobre un trineo, en transportadores de husillo, en placas desviadoras y deslizantes.

Descargas y rejillas de instalaciones de extrusión y cámaras colectoras de secadores son otras opciones de instalación. Estos son solo algunos ejemplos de aplicación del sensor. Para su instalación solo se requiere un agujero para el sensor (aprox. 76 mm de diámetro) y 3 agujeros para los tornillos de sujeción de 6 mm