Pesaje de silos o medición de nivel: ¿masa o volumen?

La cantidad del silo puede expresarse en dos unidades, y la elección determina la fuente de error. Las células de carga o módulos de pesaje informan directamente de masa, pero reciben las perturbaciones de todo lo conectado mecánicamente al silo. El radar informa de distancia a la superficie y solo da masa al suponer una densidad aparente. Este artículo compara ambos con la misma base de error de masa y establece una regla de selección.

Dos formas de conocer el contenido

Las células bajo los apoyos miden la fuerza vertical total y, con gravedad local, la masa, independientemente de la forma del material. El radar del techo mide distancia en vacío, la convierte en altura y después en volumen mediante la geometría. Ambos coinciden solo si la densidad aparente de conversión es la real. Fallan por causas diferentes: tuberías, escaleras y deformación térmica alteran el pesaje; polvo, depósitos y superficie irregular alteran el radar. Ninguno sirve universalmente: compárelos en la magnitud usada para comerciar o controlar, la masa.

El mismo inventario como masa y volumen

La tabla compara principios según las magnitudes importantes para inventario. No selecciona productos; las cifras son referencias típicas de ingeniería que deben confirmarse con la ficha del silo concreto.

La columna derecha muestra el problema de densidad oculto en el inventario radar: su precisión depende de la densidad aparente asignada al material presente en ese momento.

Un silo, dos fuentes de error: ejemplo calculado

Considere un silo de 6.0 m de diámetro interior y 18 m de altura con 200 t de material a densidad real de 864 kg/m³: 231.5 m³ y 8.2 m de llenado en el silo de 6 m × 18 m. El transmisor usa 800 kg/m³ de catálogo. Es un cálculo ilustrativo con valores supuestos, no una medición de METRAVON. El radar mide bien el nivel y obtiene 231.5 m³; con 800 kg/m³ estima 185.2 t, error −7.4 %. Suponga ahora un sistema de pesaje dimensionado de forma independiente para toda la carga bruta y las reacciones de apoyo. Un transportador conectado añade carga vertical equivalente a 3.2 t: se leen 203.2 t, error +1.6 %. Entradas (cambio de densidad, carga de tubería equivalente vertical) → conversión (volumen×densidad, suma de fuerzas) → resultados (−7.4 % masa radar, +1.6 % masa por pesaje). Límite: el error radar aumenta con la variación de densidad; el de pesaje, con el acoplamiento mecánico.

Dónde pierde precisión el radar

El inventario radar empeora con densidad inestable o superficie no plana. Cemento, ceniza volante y grano se compactan o airean, variando la densidad varios puntos porcentuales entre llenado suelto y asentado, sin que la geometría lo detecte. El cono añade sesgo de volumen según el ángulo de reposo, calculado en nuestra nota específica; aquí es un segundo error independiente de densidad. Polvo en antena y depósitos en pared también atenúan o falsean el retorno. Con masa exigida dentro de aproximadamente ±2 % y densidad muy variable, el radar solo no basta: necesita entrada de densidad o pesaje de respaldo.

La hipótesis de densidad necesita responsable: el nivel no revela que haya quedado obsoleta. Tome muestras de 1 L en tres puntos del material, péselas con ±1 %, anote compactación o aireación y concilie el inventario mensual con el balance de masas de entradas y salidas. Una diferencia persistente de 2–3 % suele indicar cambio de densidad, no avería del radar.

Dónde pierden precisión las células de carga

El pesaje empeora si llegan fuerzas ajenas al peso del silo. Tuberías rígidas, escaleras o plataformas colgadas y expansión térmica de una pata al sol añaden o restan masa aparente. Conexiones flexibles y juntas de expansión evitan esas reacciones, pero modificaciones posteriores suelen anularlas. Una cimentación no firme o desnivelada también sesga la suma. Para transferencia comercial con masa defendible, revise la instalación como problema estructural, además de instrumental, y verifique conexiones flexibles en el ensayo de carga de aceptación.

Regla de selección y lista de servicio

La pregunta es qué fuente de error es menor para este silo. El radar solo es más preciso mientras la variación de densidad quede bajo la relación entre empuje y masa. Aquí es 1.6 %: use ±2 % como umbral preliminar general y calcule el equilibrio real por silo. Con densidad estable y superficie bastante plana, radar da volumen a bajo coste sin obras estructurales. Con densidad variable o transferencia de masa comercial, ganan las células si el aislamiento mecánico es correcto.

La comparación puede calcularse. El error de masa radar es aproximadamente error de densidad más errores de nivel y geometría; el del pesaje, suma de fuerzas parásitas dividida por masa real. Se igualan cuando la variación porcentual de densidad coincide con la relación empuje/masa. En 200 t, 3.2 t son 1.6 %, frente a la variación de 8 % considerada: se favorece el pesaje. Entrada (3.2 t de empuje, 200 t de masa, 8 % de variación) → conversión (F/m frente a Δρ/ρ) → resultado (1.6 % frente a 8 %). La comparación depende de estimar bien las fuerzas: inspeccione cada conexión antes de pedir células.

La lista siguiente convierte la comparación en una decisión en planta.

Si importan ambas magnitudes, es justificable combinar radar para alarma y células para inventario; concilie ambos sobre una base común de masa durante la puesta en servicio.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Por qué el inventario radar es un problema de densidad?

Porque mide distancia y solo da masa al multiplicar volumen por densidad aparente. Si la real difiere, la masa será errónea aunque el nivel sea correcto. En el ejemplo, +8 % de densidad produjo −7.4 % de masa; la estabilidad de densidad decide la idoneidad.

P2. ¿Siempre son más precisas las células?

No. Evitan la densidad, pero reciben fuerzas de tuberías, plataformas y deformación térmica. En el ejemplo, 3.2 t sobre 200 t producen +1.6 % de error. La precisión requiere conexiones flexibles correctas, no solo buenas células.

P3. ¿Puedo usar radar en transferencia comercial de sólidos?

Solo con densidad estable y documentada y forma superficial controlada, pues convierte volumen a masa. Si la masa debe justificarse legalmente, suelen elegirse células o báscula de banda en la alimentación, manteniendo el radar para alarmas.

P4. ¿Qué superficie perjudica más al radar?

Un cono pronunciado bajo antena central sobrestima o subestima el volumen medio según semiángulo de reposo y altura. Montaje lateral o varios haces reducen el sesgo, pero un ángulo muy variable sigue invalidando un solo punto y exige conciliación de densidad.

P5. ¿Cómo evito que las tuberías alteren las células?

Use conexiones flexibles y juntas de expansión en cada tubería y separe estructuralmente escaleras y plataformas. En aceptación, compruebe que retirar o flexionar una conexión cambia la lectura menos que la tolerancia. Las modificaciones posteriores suelen anular el aislamiento original.

P6. ¿Merece la pena un sistema híbrido?

Sí, si alarma e inventario tienen necesidades distintas. Radar da alarma de nivel muy alto y nivel continuo a bajo coste; las células dan masa justificable. Concilie ambos a una masa común en puesta en servicio para evitar contradicciones posteriores.

RESUMEN

El inventario exige elegir entre errores: +8 % de densidad aparente dio −7.4 % de masa radar; 3.2 t de empuje dieron +1.6 % por pesaje. Envíenos diámetro, intervalo de densidad y conexiones rígidas: indicaremos qué método cumple la tolerancia.