Medición de caudal en cinta transportadora: 7 métodos

El caudal volumétrico en una cinta transportadora es el volumen de material a granel que pasa por un punto en la unidad de tiempo (m³/h). Se calcula como la sección del material A por la velocidad de la cinta v — Q = A × v — y se convierte en caudal másico (t/h) mediante la densidad aparente.

Esta guía es la visión de conjunto: siete principios de medición, qué mide realmente cada uno, dónde están sus límites y para qué tarea sirve. La distinción clave desde el principio: ¿el dato se usa para facturar —toneladas cobradas a un cliente o pagadas a un proveedor— o para el control de proceso, las comprobaciones de plausibilidad y la supervisión de cintas? Para facturar decide la metrología legal; para todo lo demás, la precisión, el mantenimiento y los datos adicionales que aporta cada método.

¿Caudal volumétrico o caudal másico?

Dos magnitudes que se confunden a menudo. El caudal volumétrico Q indica cuánto espacio ocupa el material por hora: Q = A × v, con la sección A de la carga sobre la cinta en m² y la velocidad de la cinta v en m/s (por 3600 para obtener m³/h). El caudal másico ṁ indica cuántas toneladas pasan por hora: ṁ = Q × ρ, con la densidad aparente ρ en t/m³.

Un ejemplo: 250 m³/h de grava caliza con una densidad aparente de 1,5 t/m³ dan 375 t/h. Los métodos volumétricos miden Q y pasan a toneladas mediante ρ; los gravimétricos miden la masa directamente, pero no entregan un volumen. Lo que necesita depende de si su proceso piensa en toneladas (facturación, recetas) o en metros cúbicos (entrada a acopio, llenado de tolvas, volumen de carga) — a menudo en ambos.

1. Báscula de cinta (gravimétrica)

La báscula de cinta pesa el material a través de una o varias estaciones de rodillos montadas sobre células de carga. La carga por metro de cinta multiplicada por la velocidad da el caudal másico; integrada en el tiempo, la cantidad transportada.

• Ventajas: medición directa de la masa, apta para uso comercial. La recomendación internacional OIML R 50 define para los instrumentos de pesaje totalizadores continuos de funcionamiento automático las clases de exactitud 0,2 / 0,5 / 1 / 2; en la UE, estos instrumentos están cubiertos por la directiva MID. Para el pesaje con fines de facturación, una báscula de cinta verificada suele ser, por tanto, la única solución admitida. Calibrada, alcanza un 0,5–1 % de precisión en masa.
• Desventajas: entre dos calibraciones deriva en la práctica un 2–3 % — por la tensión de la cinta, las adherencias en el bastidor de pesaje, el desgaste y la alineación de los rodillos. La instalación supone intervenir en la línea de la cinta, y las calibraciones cuestan paradas. Por qué ocurre y cómo detectar la deriva a tiempo: Deriva de la báscula de cinta: por qué sus toneladas no cuadran.
• Encaja cuando: las toneladas se facturan o deben entregarse bajo metrología legal.

2. Láser / LiDAR – medición de la sección (volumétrica)

Un sensor LiDAR 2D sobre la cinta escanea la sección del material línea a línea. El sistema resta el perfil de la cinta vacía, obtiene el área de la sección A y la multiplica por la velocidad de la cinta — Q = A × v, aplicado directamente.

• Ventajas: sin contacto, sin piezas móviles, instalable a posteriori sin tocar la línea de la cinta. Además del caudal, entrega el perfil de carga: carga descentrada, derrames por el borde, ocupación de la cinta. El análisis multieco separa el polvo en suspensión del perfil del material. OWL EYE® VOLUME FLOW alcanza una precisión de ±1 % en volumen; el tonelaje es tan bueno como la densidad aparente calibrada.
• Desventajas: no es apto para uso comercial — para facturar sigue la báscula de cinta. El sensor necesita visión libre del material; el dato en masa depende de una densidad aparente estable.
• Encaja cuando: control de proceso, comprobación de plausibilidad de una báscula, instalación posterior sin reconstruir la cinta o muchas cintas en una misma planta.

3. Radar / microondas

Los sensores de microondas y radar sobre la cinta dan una señal puntual: si el material fluye y, con medición de distancia, la altura de la capa en un punto.

• Ventajas: muy robustos frente a polvo, vapor y adherencias; montaje sencillo.
• Desventajas: sin perfil de la sección. Un valor puntual no dice nada de cómo se reparte el material a lo ancho de la cinta — falta el área necesaria para un caudal fiable.
• Encaja cuando: control de presencia de flujo, paradas de seguridad, polvo extremo.

4. Ultrasonido

Un sensor ultrasónico mide la distancia a la superficie del material a partir del tiempo de vuelo del eco — una altura en un punto.

• Ventajas: barato y sencillo.
• Desventajas: la velocidad del sonido depende de la temperatura del aire, el polvo amortigua el eco y las superficies gruesas o sueltas lo dispersan. Con una sola altura, la sección solo puede estimarse suponiendo una forma de carga.
• Encaja cuando: basta una señal de tendencia — por ejemplo, el grado de carga o la detección de cinta vacía.

5. Cámara / estéreo 3D

Los sistemas de cámara analizan imágenes de la superficie de la cinta; las cámaras estéreo también pueden calcular con ellas un mapa de alturas.

• Ventajas: información visual que ningún otro método ofrece: flujo de material, cuerpos extraños, textura de la superficie.
• Desventajas: dependen de la iluminación, el contraste y el polvo. Un material de color uniforme sin textura y la luz cambiante al aire libre dificultan una reconstrucción 3D estable; las ópticas se ensucian.
• Encaja cuando: importan más la detección de flujo y la vigilancia visual que un balance de cantidades fiable.

6. Radiométrico

Una fuente radiactiva atraviesa la cinta y el material; un detector mide la atenuación de la radiación. Cuanto más material hay en el haz, mayor es la atenuación — de ahí se calcula la carga de la cinta.

• Ventajas: sin contacto, independiente de la tensión de la cinta y del estado de los rodillos, utilizable con material caliente o pegajoso.
• Desventajas: manejo de fuentes radiactivas: licencias, protección radiológica, blindaje, inspecciones periódicas y, al final, el costo de eliminar la fuente.
• Encaja cuando: las básculas mecánicas llegan a su límite y la planta ya tiene organizada la protección radiológica.

7. Placa de impacto y Coriolis (caída libre)

Estos métodos no miden sobre la cinta, sino en puntos de transferencia y tolvas de descarga, donde el material cae libremente. La placa de impacto mide la fuerza del flujo que la golpea; el medidor Coriolis, el par sobre una rueda de paletas por la que pasa el material.

• Ventajas: compactos, instalación cerrada, adecuados para materiales finos de buena fluidez y para tareas de dosificación.
• Desventajas: requieren un tramo de caída libre; poco adecuados para material grueso, pegajoso o muy irregular.
• Encaja cuando: polvos, granulados y dosificación — no para medir sobre la cinta en marcha.

Qué determina la precisión

Sea cual sea el principio, los mismos factores deciden si el valor de la ficha técnica se mantiene en planta:

• Velocidad de la cinta: entra en Q = A × v con el mismo peso que la sección. Un encoder en un tambor no motriz o en un rodillo mide la velocidad real de la cinta; la señal de velocidad del accionamiento incluye el deslizamiento entre tambor y cinta.
• Flecha de la cinta y perfil en vacío: entre estaciones de rodillos la cinta se flexiona bajo carga, y la cinta vacía nunca es perfectamente plana. Los métodos volumétricos necesitan un perfil en vacío limpio y revisado con regularidad como referencia cero; un plano de medición sobre una estación de rodillos queda donde la cinta está guiada de forma definida.
• Densidad aparente: la humedad, la granulometría y la compactación cambian la densidad — y con ella el tonelaje para el mismo volumen. Los materiales cambiantes necesitan sus propios perfiles de material.
• Calibración frente a un pesaje de referencia: báscula de cinta o LiDAR — el dato en masa se calibra frente a una referencia independiente, como una báscula puente o un pesaje de prueba.
• Montaje y polvo: un bastidor de medición rígido y sin vibraciones, visión libre del material y un punto de medición aguas abajo de la zona de carga, donde el material ya se ha asentado.

Normas y guías: VDI 4436, OIML R 50, MID

La guía alemana VDI 4436 sobre la medición de caudales másicos y volumétricos de sólidos a granel (2007) es la visión de conjunto del tema: describe los principios de medición, su idoneidad para distintos transportadores y sectores y las precisiones alcanzables. Es una orientación para proyectistas y operadores, no una norma de metrología legal.

Las básculas de cinta de uso comercial siguen otras reglas: OIML R 50 es la recomendación internacional para los instrumentos de pesaje totalizadores continuos (básculas de cinta) con sus clases de exactitud, y la directiva europea MID regula la comercialización de estos instrumentos en la UE. Los sistemas volumétricos no están incluidos — no miden peso.

Cuándo el LiDAR sustituye a la báscula de cinta – y cuándo no

• Mantener la báscula de cinta cuando las toneladas se facturan o se entregan bajo metrología legal. Para ello hace falta una báscula verificada y con aprobación de modelo — la medición volumétrica la complementa, no la sustituye.
• Usar LiDAR para control de proceso, comprobaciones de plausibilidad, instalación posterior sin reconstruir la cinta y donde haya que supervisar muchas cintas. Un material abrasivo, húmedo o caliente que ensucia los bastidores de pesaje es un argumento más a favor de un método sin contacto.
• Ambos en paralelo es en muchas plantas la mejor solución: la báscula de cinta aporta las toneladas con validez legal, el LiDAR mide de forma independiente al lado, detecta pronto la deriva y entrega el perfil de carga.

La comparación criterio a criterio está en báscula de cinta frente a medición volumétrica; la versión breve desde la práctica, en el artículo LiDAR frente a báscula de cinta.

Guía de decisión

Método	mide	precisión típica	apto para uso comercial	desgaste	fortaleza
Báscula de cinta	masa (carga × velocidad)	0,5–1 % calibrada	sí (OIML R 50, MID)	bastidor de pesaje, rodillos, tensión de cinta	facturación
LiDAR	sección × velocidad	±1 % en volumen (OWL EYE®)	no	sin contacto	perfil de carga, instalación posterior
Radar / microondas	señal puntual, altura	tendencia	no	sin contacto	resistencia al polvo
Ultrasonido	altura en un punto	tendencia	no	sin contacto	precio bajo
Cámara / estéreo 3D	imagen, superficie	muy dependiente de la luz y el polvo	no	sin contacto, limpieza de ópticas	información visual
Radiométrico	masa por atenuación de la radiación	según calibración y material	por lo general no	sin contacto	independiente de la mecánica
Placa de impacto / Coriolis	masa en caída libre	según el producto	por lo general no	desgaste de placa o rueda de paletas	materiales finos, dosificación

Conclusión

No hay un método mejor en absoluto para la medición de caudal en cinta transportadora — hay el adecuado para cada tarea. Para facturar no hay alternativa a una báscula de cinta verificada. Para el control de proceso, las comprobaciones de plausibilidad y la supervisión de cintas, la medición de la sección con LiDAR es el método que entrega volumen, caudal másico y perfil de carga en un único equipo sin contacto. Lo que el perfil de carga revela de su cinta: monitorización de carga sobre cinta — carga descentrada y derrames y el diagnóstico de cintas con LiDAR 3D. Si quiere medir el inventario y no el flujo: cubicación de acopios — dron, LiDAR fijo y 4 métodos más. Y si no tiene claro qué método encaja con su cinta: hable con nuestro equipo de ingeniería — con el ancho de la cinta, la velocidad y el material, la respuesta suele llegar rápido.