El asfalto ha demostrado ser uno de los materiales más versátiles y eficaces para pavimentar, ya sea en carreteras o tejados. Asegurar que el asfalto cumpla con las normas regulatorias como ASTM, AASHTO, DIN, EN mientras se reducen las emisiones relacionadas con su producción y uso es beneficioso para todos. RMonitoreo y control de la viscosidad en línea en tiempo real of Asfalto desde producción en refinerías para la carga final en la terminal para el transporte al sitio de pavimentación mejora el resultado final y protege al personal. La reducción de costos y las mejoras de seguridad se logran mediante la optimización el uso de disolventes y modificadores para lograr una mezcla asfáltica adecuada para su propósito. El proceso de medición crea cero emisiones y se puede hacer completamente en línea sin necesidad muestras tomadas fuera de línea. Un viscosímetro en línea basado en un sensor resonante lleva las mediciones de viscosidad al mundo digital en sintonía con el diseño moderno de carreteras y permite la gestión en tiempo real de las propiedades del betún en todo el mundo. El completo ciclo de vida del asfalto.
Los dos parámetros principales del betún mezclado con polímeros para la producción de Hot Mix Asphalt (HMA) son la viscosidad y la temperatura. La viscosidad del cemento asfáltico describe la resistencia a la compactación de la mezcla de pavimentación. Usando mediciones de viscosidad en tuberías y tanques, los ingenieros pueden garantizar que se cumplan los parámetros de control de calidad y que el producto esté dentro de las especificaciones. Se podría utilizar una medición de viscosidad en línea como una variable de retroalimentación del proceso en un sistema de control de mezcla automático para regular la temperatura, el tiempo de mezcla y la adición de aditivos que mejoran el rendimiento.
Para las operaciones de mezcla y transporte de asfalto, los datos de viscosidad brindan información más significativa cuando se recopilan y analizan a lo largo del tiempo. El análisis de datos ayuda a los ingenieros de procesos a diagnosticar problemas de calidad. Los operadores pueden programar el mantenimiento y realizar las actualizaciones necesarias en sus equipos para mejorar la confiabilidad y la eficiencia.
Hay dos etapas separadas en la vida de cada pavimento de mezcla asfáltica en caliente. La etapa de construcción desde la alimentación de agregados fríos y el almacenamiento de asfalto hasta el pavimento terminado. Las propiedades del betún cambian a medida que envejece en el almacenamiento a granel, el transporte y el almacenamiento en el sitio. Es necesario monitorear el cambio en las propiedades del betún y tomar las medidas correctivas adecuadas a lo largo de la cadena de valor para garantizar las propiedades correctas antes de la aplicación.
| Segmentos | Desafíos | Valor de la gestión de la viscosidad |
|---|---|---|
| Producción de asfalto (refinerías) | • Cumplir con las propiedades objetivo con precisión en condiciones adversas con fluctuaciones ambientales y de temperatura • Las fluctuaciones en la fabricación de materias primas y procesos significan que las pruebas periódicas de laboratorio no representan el asfalto que se está produciendo. • La inconsistencia conduce a una cantidad considerable de dinero y tiempo dedicado a la mezcla posterior al proceso para cumplir con las especificaciones mínimas del objetivo | • I+D y ensayo de formulaciones • Con el monitoreo de la viscosidad en tiempo real, se pueden realizar ajustes en los procesos de producción y automatizar acciones correctivas. • Ayuda a lograr objetivos de producción sostenible: minimiza los costos de materiales y energía con la optimización del proceso de mezcla. |
| Transporte desde planta mezcladora de asfalto hasta punto de aplicación con Vehículos de Transferencia de Material | • Cambio de las propiedades del asfalto durante el transporte desde la refinería al pavimento (sitios de aplicación) debido al envejecimiento y la microcontaminación. | • Prevención de cambios en las propiedades durante el almacenamiento y transporte a granel debido al envejecimiento y la contaminación. • Asegurar el control de calidad antes de la transferencia de las plantas de mezcla a los camiones: carga, descarga. |
| Punto de aplicación (pavimentación) | • Vehículo de transferencia de material para volver a mezclar el material antes de la aplicación en todo momento, ajustando la temperatura y los factores ambientales. • La viscosidad del cemento asfáltico en una mezcla de pavimentación influye en su compactación por rodadura durante la construcción y por el tráfico durante la vida útil temprana del pavimento. | • Asegurando la homogeneidad en la mezcla y asegurando las propiedades correctas justo antes de la aplicación. • La compactación de la mezcla de pavimentación a la densidad especificada se logra de manera confiable mediante equipos rodantes, con un esfuerzo de compactación adecuado. |
La viscosidad como herramienta de I+D – Estudios de desarrollo y mejora de nuevas mezclas bituminosas
La viscosidad es una propiedad que se ve afectada a nivel molecular y tiene una gran cantidad de información sobre el proceso y el comportamiento del fluido. Se ha demostrado que la adición de modificadores de viscosidad para crear un pavimento de asfalto modificado de alta viscosidad tiene una gran capacidad para resistir el flujo de corte y la deformación, una fuerte fuerza de unión y un mayor rendimiento del material a bajas temperaturas. La cantidad y los tipos de adición deben ajustarse con precisión y las mediciones de viscosidad son elementos clave para realizar estudios de investigación y desarrollo, experimentación y caracterización del asfalto. La relación temperatura/viscosidad es importante al determinar los parámetros de rendimiento, como la adhesión, la reología, la durabilidad y la temperatura de aplicación del betún. Por lo tanto, el análisis preciso de la viscosidad del betún a diferentes temperaturas se ha convertido en una prueba importante.
La viscosidad del ligante asfáltico a altas temperaturas es importante porque afecta lo siguiente:
Información de densidad crítica para la solución de problemas de pavimentación y para evitar problemas de pavimentación
El rendimiento del pavimento a largo plazo es el resultado de la suavidad y calidad de la capa de la mezcla HMA. La suavidad afecta los costos de transporte del usuario de la vía e influye directamente en los costos de mantenimiento del vehículo, el consumo de combustible, la velocidad, la comodidad de los pasajeros, la seguridad y el ruido del vehículo. La mala calidad de la capa también afecta el desempeño del pavimento y puede ser causada por grietas, segregación, juntas deficientes y otros defectos. Además, la baja densidad puede hacer que la mezcla se deforme, hacer que la mezcla sea más susceptible a la humedad, endurecer prematuramente el asfalto, disminuir la resistencia a la fatiga o reducir la resistencia estructural del pavimento. Los posibles problemas con el manejo inadecuado de la densidad en las operaciones de pavimentación son:
El uso de ligantes de asfalto modificado ha ido en aumento. Como resultado, se han utilizado aditivos como polímeros, cauchos, ácidos y aceites para la modificación del asfalto. Las propiedades de rendimiento de los ligantes asfálticos, como la resistencia a la formación de surcos a alta temperatura, se han incrementado significativamente debido a la modificación del ligante asfáltico.
Hay muchos componentes diferentes del asfalto que ayudan a definir su comportamiento y funciones. La viscosidad, el módulo de corte complejo y la rigidez se encuentran entre los componentes que son especialmente importantes cuando se trata de comprender el comportamiento del asfalto. Hay muchas correlaciones identificadas entre las propiedades relevantes del betún y la resistencia a la deformación permanente de las mezclas bituminosas. Las propiedades del betún y las pruebas asociadas se presentan en la siguiente tabla.
| Propiedades | Examenes |
|---|---|
| Viscosidad | Prueba de viscosímetro capilar Prueba de viscosidad del cilindro coaxial Prueba de viscosidad de cono y placa Fluencia cero/viscosidad de cizallamiento bajo Oscilación cero/viscosidad de cizallamiento bajo |
| Punto de ablandamiento | Prueba de aro y bola (R&B) |
| Propiedades elásticas y de recuperación. | Prueba de fluencia y recuperación de estrés múltiple (MSCR) Prueba de recuperación elástica |
| Módulo complejo y ángulo de fase | Prueba de reómetro de cizallamiento dinámico (DSR) |
| Calificación de rendimiento | Clasificación de grado de rendimiento (PG) |
Las mediciones para las especificaciones reológicas del ligante asfáltico corresponden a estándares internacionales como ASTM, AASHTO, DIN EN, CEN/TS, IS, GOST y SATS. Para caracterizar el desempeño a alta temperatura de los aglutinantes de asfalto modificado, muchas agencias de transporte utilizan los estándares y sistemas de calificación de la AASHTO (Asociación Estadounidense de Funcionarios de Autopistas y Transporte) para realizar las pruebas.
Los viscosímetros en línea/en línea miden directamente la viscosidad del material en un tanque o tubería mientras está en uso, proporcionando datos en tiempo real. Son una alternativa adecuada a los procedimientos de laboratorio que consumen mucho tiempo y la tediosa gestión de mediciones, incluso con operadores experimentados. El costo real de operación puede ser significativamente menor que con los viscosímetros de mesa.
El viscosímetro vibratorio es un popular instrumento de medición de viscosidad en línea que no involucra partes móviles. La principal ventaja de estos instrumentos es la medición continua de la viscosidad a temperaturas de funcionamiento. Aunque es sensible a los cambios de viscosidad, este tipo de instrumento es insensible a los cambios en la tasa de flujo del aglomerante y la vibración. Está diseñado para operar en ambientes hostiles de una planta de asfalto. Puede monitorear y controlar de manera efectiva el proceso de aglutinantes de asfalto modificado para garantizar que la producción de asfalto sea siempre consistente, incluso con la variabilidad de la materia prima.
La verdadera oportunidad es mirar más allá de los requisitos básicos y utilizar los datos de viscosidad de manera oportuna para garantizar una calidad uniforme del asfalto durante todo el ciclo de vida. El uso de dicho aglutinante garantizará un rendimiento confiable al colocar asfalto en el suelo. La medición de la viscosidad en línea permite cumplir con los estándares requeridos, como el sistema de clasificación AASHTO M332 MSCR, el procedimiento de prueba AASHTO T-350 MSCR, que son ampliamente adoptados por las agencias de transporte.
Las especificaciones del cliente varían según la región, ya que las carreteras están sujetas a entornos radicalmente diferentes. La materia prima para fabricar asfalto son básicamente los elementos sobrantes en el barril de petróleo crudo después de que se hayan extraído o refinado productos de alto valor. Ese material puede ser muy heterogéneo y puede variar radicalmente en su composición de un barril a otro dependiendo de la fuente del crudo.
Las variaciones de temperatura y humedad, el estado del equipo de mezcla, las formulaciones, la integración en la línea, las interacciones con las máquinas y el tiempo de mezcla son algunos de los numerosos parámetros que pueden alterar la calidad de la mezcla asfáltica producida en diferentes lotes. Actualmente existen las tecnologías necesarias para facilitar la repetibilidad de las operaciones a pesar de tantos factores influyentes. Una vez que el fabricante invierte en equipos de monitorización de procesos, los sistemas de control industrial actuales están bien desarrollados para poder utilizar los datos de viscosidad de los procesos para estandarizar las operaciones y la calidad.
Los impulsores clave de valor para la adopción de equipos de monitoreo de viscosidad en línea en tiempo real por parte de la industria del asfalto son los siguientes:
Monitoreo en tiempo real para lograr una calidad de entrega consistente. Cualquier desviación se puede detectar y corregir rápidamente sin desperdiciar una carga completa o, lo que es peor, crear problemas futuros con la carretera o el techo. La garantía de calidad trazable brinda mayor confianza al productor y reduce la responsabilidad derivada de las quejas de calidad.
Acciones correctivas automatizadas para asegurar la eficiencia y consistencia de la producción. Los bucles de control cerrados a través de la inspección de calidad en línea basada en sensores reducen el desperdicio y aumentan el rendimiento a través de la detección temprana de desviaciones del proceso, el análisis de la causa raíz y la corrección automática para los productores de asfalto.
Innovación circular: Más agilidad en el manejo de nuevas variantes de mezcla asfáltica en producción, cumplimiento y procedencia. Las refinerías producen grados de asfalto únicos y finos, cada uno con una viscosidad diferente que debe cumplir con una especificación objetivo. Con las mediciones de viscosidad en línea, estos productores obtienen información sobre cómo se comportarán las nuevas formulaciones/composiciones y cómo podrían necesitar ajustar los sistemas de mezcla y los parámetros de control actuales.
Big Data proporciona pruebas sólidas para basar las decisiones para una mayor eficiencia. Los datos proporcionados por los equipos de monitorización de procesos permiten ajustar diversos parámetros y optimizar el proceso de producción. La interconexión y la transparencia de la información facilitan la descentralización de las decisiones dentro y fuera de las instalaciones de producción.
Mayores estándares de calidad y adaptación a las solicitudes de los clientes. La tecnología, los datos y la información que pueden ayudar a transformar las operaciones de fabricación también pueden hacer que los procesos y los sistemas respondan mejor a las necesidades del usuario final.
Seguimiento y localización completos del proceso de producción. El monitoreo en tiempo real de los datos de producción de asfalto permite el seguimiento de cada paso en la cadena de proceso, asegurando el total cumplimiento con los requisitos reglamentarios y de las agencias.
Medición y control de viscosidad en línea precisos y receptivos
La medición automatizada de la viscosidad en línea permite la monitorización continua del betún durante la producción, el transporte y el punto de aplicación. Permite controlar la viscosidad para garantizar una calidad uniforme en todas las etapas. La gestión de la viscosidad en línea con... Rheonics SRV puede ayudar a aliviar algunos de los problemas de pavimentación más comunes debido al suministro inconsistente de asfalto: grietas (longitudinales, transversales, de cocodrilo, deslizamientos, bordes), sangrado, desgarros, ondulaciones, baches, depresiones, surcos, agitaciones, desmoronamientos y empujones. Un control eficaz de la viscosidad del asfalto conduce a una mejora significativa del proceso de pavimentación mejorando la calidad y reduciendo los retrabajos.
La calidad constante del producto y el control de la mezcla se pueden lograr utilizando los datos del sensor e integrándolos en el sistema de control de producción/mezcla. Los datos exportados al control de producción se pueden utilizar para mantener el producto dentro de las especificaciones definidas.
La medición y el control automatizados de la viscosidad en línea son cruciales para controlar la viscosidad durante el proceso de fabricación y garantizar que las características críticas cumplan plenamente con los requisitos en múltiples lotes, sin tener que depender de métodos de medición fuera de línea ni técnicas de toma de muestras. Rheonics ofrece las siguientes soluciones para el control y optimización de procesos,
Rheonics ofrece una solución integrada llave en mano para la gestión de la calidad compuesta por:
El sensor SRV está ubicado en línea, por lo que mide continuamente la viscosidad (y la densidad en el caso de SRD). Las alertas se pueden configurar para notificar al operador de la acción necesaria o todo el proceso de gestión se puede automatizar completamente con RPTC (Rheonics Controlador de seguimiento predictivo). El uso de un SRV en una línea de proceso de fabricación mejora la productividad y los márgenes de beneficio y logra el cumplimiento normativo. Rheonics Los sensores tienen un factor de forma compacto para una sencilla instalación OEM y de actualización. No requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Los sensores ofrecen resultados precisos y repetibles sin importar cómo o dónde se monten, sin necesidad de cámaras especiales, sellos de goma o protección mecánica. Al no utilizar consumibles y no requerir recalibración, SRV y SRD son extremadamente fáciles de operar, lo que resulta en costos de funcionamiento de por vida extremadamente bajos.
Una vez que se establece el entorno del proceso, generalmente se requiere poco esfuerzo para mantener la coherencia de la integridad de los sistemas; los operadores pueden confiar en el estricto control con Rheonics Solución de gestión de calidad de producción.
Rheonics' SRV y SRD tienen un factor de forma muy pequeño para una instalación sencilla de OEM y de actualización. Permiten una fácil integración en cualquier flujo de proceso. Son fáciles de limpiar y no requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Ocupan un tamaño reducido que permite la instalación en línea en cualquier línea de proceso, evitando cualquier requisito de espacio o adaptador adicional.
Rheonics SRV y SRD utilizan un resonador coaxial patentado único, en el que dos extremos de los sensores se giran en direcciones opuestas, cancelando los pares de reacción en su montaje y, por lo tanto, haciéndolos completamente insensibles a las condiciones de montaje y los caudales. El elemento sensor se asienta directamente en el fluido, sin requisitos especiales de carcasa o jaula protectora.
RheonicsEl software es potente, intuitivo y cómodo de usar. El fluido del proceso en tiempo real se puede monitorear en el IPC integrado o en una computadora externa. Múltiples sensores repartidos por la planta se gestionan desde un único panel. No hay efecto de la pulsación de presión del bombeo sobre el funcionamiento del sensor o la precisión de la medición. Ningún efecto de vibración.
Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad (y densidad) en tiempo real. No se requiere una línea de derivación: el sensor puede sumergirse en línea; El caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición.
En el improbable caso de que un sensor esté dañado, reemplace los sensores sin reemplazar ni reprogramar los componentes electrónicos. Reemplazos directos tanto para sensores como para componentes electrónicos sin actualizaciones de firmware ni cambios de calibración. Fácil montaje. Disponible con conexiones de proceso estándar y personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Brida, Varinline y otras conexiones sanitarias e higiénicas. Sin cámaras especiales. Se retira fácilmente para limpieza o inspección. SRV también está disponible con DIN11851 y tri-clamp Conexión para fácil montaje y desmontaje. Las sondas SRV están selladas herméticamente para limpieza in situ (CIP) y admiten lavado a alta presión con conectores IP69K M12.
Fuente de alimentación de 24 V CC con consumo de corriente inferior a 0.1 A durante el funcionamiento normal.
La electrónica ultrarrápida y robusta, combinada con modelos computacionales completos, hace que Rheonics dispositivos uno de los más rápidos, versátiles y precisos de la industria. SRV y SRD brindan mediciones precisas de viscosidad (y densidad para SRD) en tiempo real cada segundo y no se ven afectados por las variaciones del caudal.
Rheonics'Los instrumentos están diseñados para realizar mediciones en las condiciones más difíciles.
SRV está disponible con la gama operativa más amplia del mercado para viscosímetros de proceso en línea:
Rheonics' SRD es un producto único que reemplaza tres instrumentos diferentes para mediciones de viscosidad, densidad y temperatura. Elimina la dificultad de ubicar tres instrumentos diferentes y ofrece mediciones extremadamente precisas y repetibles en las condiciones más duras.
La electrónica sofisticada y patentada es el cerebro de estos sensores. SRV y SRD están disponibles con conexiones de proceso estándar de la industria como ¾” NPT, DIN 11851, brida y Tri-clamp permitiendo a los operadores reemplazar un sensor de temperatura existente en su línea de proceso con SRV/SRD, brindando información de fluido de proceso altamente valiosa y procesable, como la viscosidad, además de una medición precisa de la temperatura utilizando un Pt1000 incorporado (DIN EN 60751 Clase AA, A, B disponible) .
Disponible tanto en una carcasa de transmisor como en un montaje en riel DIN de factor de forma pequeño, la electrónica del sensor permite una fácil integración en las líneas de proceso y dentro de los gabinetes de equipos de las máquinas.
Múltiples métodos de comunicación analógica y digital implementados en la electrónica del sensor hacen que la conexión a PLC industriales y sistemas de control sea sencilla y sencilla.
Opciones de comunicación analógica y digital
Opciones de comunicación digital opcionales
Rheonics ofrece sensores intrínsecamente seguros certificados por ATEX e IECEx para uso en entornos peligrosos. Estos sensores cumplen con los requisitos esenciales de salud y seguridad relacionados con el diseño y construcción de equipos y sistemas de protección destinados a su uso en atmósferas potencialmente explosivas.
Las certificaciones intrínsecamente seguras y a prueba de explosiones detenidas por Rheonics También permite la personalización de un sensor existente, lo que permite a nuestros clientes evitar el tiempo y los costos asociados con la identificación y prueba de una alternativa. Se pueden proporcionar sensores personalizados para aplicaciones que requieren desde una unidad hasta miles de unidades; con plazos de entrega de semanas versus meses.
Rheonics Diseña, fabrica y comercializa sistemas innovadores de detección y monitorización de fluidos. Fabricados con precisión en Suiza. RheonicsLos viscosímetros y densímetros en línea tienen la sensibilidad que exige la aplicación y la confiabilidad necesaria para sobrevivir en un entorno operativo hostil. Resultados estables, incluso en condiciones de flujo adversas. No hay efecto de caída de presión o caudal. Es igualmente adecuado para mediciones de control de calidad en el laboratorio. No es necesario cambiar ningún componente o parámetro para medir en todo el rango.
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