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Monitoreo de viscosidad y densidad en línea para líneas de recubrimiento de bobinas

El recubrimiento de bobinas es un proceso de alta velocidad y precisión donde las propiedades del fluido afectan directamente la uniformidad y la adhesión del recubrimiento. El monitoreo de viscosidad y densidad en línea permite a los operadores detectar desviaciones al instante, garantizando una calidad constante, reduciendo los desperdicios y optimizando el rendimiento.


Tabla de Contenido

Introducción

Figura 1 - Bobinas con revestimiento de color [1]

Figura 1 – Bobinas con revestimiento de color [1]

El recubrimiento de bobinas es un proceso continuo en el que las tiras metálicas se recubren con imprimaciones, pinturas o capas protectoras para aplicaciones de construcción, electrodomésticos y automoción. El proceso requiere un control preciso de las propiedades del fluido de recubrimiento para lograr un espesor uniforme, una adhesión adecuada y un acabado superficial perfecto. La viscosidad y la densidad son parámetros críticos, ya que influyen en el flujo, la nivelación, la humectación y el curado del recubrimiento.

Los métodos tradicionales de medición de muestreo en laboratorio, como las copas Zahn o los viscosímetros rotacionales, pueden ser lentos y no representar con precisión las condiciones del proceso. Las mediciones en línea proporcionan datos en tiempo real, lo que permite realizar ajustes inmediatos para mantener una calidad constante y reducir los desechos.

Rheonics Los sensores proporcionan ventajas operativas:

  • Medición en línea continua, precisa y en tiempo real de viscosidad, densidad y temperatura.
  • Rendimiento confiable a altas velocidades de línea y temperaturas variables.
  • Diseño compacto que no se ve afectado por las vibraciones, ideal para líneas de recubrimiento de alta velocidad.
  • Integración con sistemas PLC/DCS a través de Modbus, Ethernet/IP, salidas de 4–20 mA y más.
  • Calibrado de fábrica, con verificación opcional para estándares de control de calidad.
  • Reducción de desperdicios, mejora de la eficiencia de la línea y posibilidad de retorno de la inversión dentro del primer año.

Líneas de recubrimiento de bobinas

Los procesos de recubrimiento de bobinas requieren un control preciso de las propiedades de la formulación del recubrimiento para garantizar un espesor de película uniforme, un acabado superficial y un rendimiento de curado óptimo. La monitorización en línea de las propiedades reológicas, como la viscosidad y la densidad, es fundamental para mantener la estabilidad del recubrimiento durante la aplicación, la circulación y la recirculación.

Figura 2 - Etapa de recubrimiento con pinturas líquidas [2]

Figura 2 – Etapa de recubrimiento con pinturas líquidas [2]

Aplicaciones clave

Los materiales de recubrimiento de bobinas generalmente incluyen imprimaciones, capas base y capas superiores, que pueden variar desde formulaciones de baja a alta viscosidad:

  • Imprimaciones: Garantiza la adherencia y la protección contra la corrosión.
  • Capas superiores: Proporciona color, brillo y propiedades decorativas.
  • Recubrimientos protectores: Añade durabilidad y resistencia química.

La medición continua en línea garantiza una calidad de recubrimiento uniforme en diferentes colores, materiales, formulaciones y velocidades de producción. Los recubrimientos se aplican mediante un rodillo. Las líneas operan a altas velocidades (hasta 1000 m/min), lo que hace fundamental el control en tiempo real de los fluidos de recubrimiento.

Figura 3 - Sondas tipo SR instaladas en la etapa de recubrimiento

Figura 3 – Sondas tipo SR instaladas en la etapa de recubrimiento

La importancia de la viscosidad/densidad en los procesos de recubrimiento de bobinas

El monitoreo de la viscosidad y densidad en línea ayuda a los operadores a prevenir defectos, mantener el peso adecuado del recubrimiento y garantizar una distribución uniforme del pigmento.

La viscosidad mide la resistencia de un fluido a fluir. En los procesos de recubrimiento, la viscosidad afecta:

  • Uniformidad y nivelación del espesor del recubrimiento.
  • Adherencia al sustrato metálico.
  • Aplicación suave mediante sistemas de rodillos.

La densidad mide la masa por unidad de volumen. En las líneas de recubrimiento, la densidad afecta:

  • Concentración de pigmentos y consistencia del color.
  • Peso del recubrimiento por unidad de área, crucial para el control de calidad.
  • Detección de inconsistencias en lotes de materias primas o formulaciones.

El monitoreo en línea en tiempo real resuelve los desafíos asociados con las mediciones de laboratorio, como muestreo no representativo, demoras de tiempo y dificultad para replicar las condiciones del proceso.

Proceso de producción/aplicación

Figura 4 - Diagrama del proceso de recubrimiento de bobinas

Una línea de recubrimiento de bobinas está diseñada para funcionar a una velocidad constante en todas sus etapas. Esto se logra mediante el uso de acumuladores al inicio y al final de la línea.

El proceso comienza con un desenrollador y una sección de soldadura para unir el material nuevo. Posteriormente, pasa por un acumulador de entrada, lo que garantiza una producción continua durante los cambios de bobina. A continuación, la tira desenrollada pasa por una sección de limpieza para eliminar cualquier contaminación de la superficie metálica.

En este punto, la lámina entra en la etapa de recubrimiento, donde pasa primero por la primera recubridora de rodillos para aplicar una capa de imprimación. El recubrimiento aplicado se cura y se seca. Posteriormente, la lámina recibe una capa de acabado en la segunda recubridora de rodillos, seguida de otro paso de curado y secado antes de las siguientes etapas.

En esta etapa del proceso, se pueden instalar sensores de viscosidad y densidad para monitorear los fluidos de recubrimiento en diferentes ubicaciones, como tanques de suministro, líneas de recirculación, mangueras con celdas de flujo en línea o bandejas de recubrimiento, como se muestra en Figura 4 y XNUMX.

Finalmente, la tira recubierta pasa por el acumulador de salida y el enrollador, donde se corta en el extremo de la bobina y se prepara para el siguiente lote.

Rheonics Descripción general de los sensores en línea tipo SR

Rheonics Los sensores tipo SR (SRV y SRD) miden la viscosidad, la densidad y la temperatura en línea para la monitorización y el control de procesos. SRV mide la viscosidad y la temperatura, mientras que la SRD También proporciona densidad.

Estos sensores vienen calibrados de fábrica y no requieren recalibración durante su vida útil. Sin embargo, los clientes podrían necesitar calibración o verificación para control de calidad. Los ajustes opcionales o las correcciones de compensación pueden coincidir con referencias específicas. Para más detalles, consulte Calibración del viscosímetro de proceso en línea SRV en campo y en fábrica.

Rheonics Los sensores utilizan tecnología de resonador torsional balanceado (BTR). Este diseño patentado los hace compactos, ligeros y resistentes a las vibraciones externas.

Rheonics Los sensores SRV y SRD son ideales para líneas de recubrimiento de bobinas. Instalados directamente en las líneas de circulación o suministro de recubrimiento, proporcionan mediciones continuas en tiempo real de las propiedades del recubrimiento durante la producción. Las lecturas en línea permiten una calidad de recubrimiento uniforme, reducen el desperdicio de solventes y materiales, y mejoran la estabilidad de la línea ante cambios de color y formulación.

Figura 5 - Rheonics Sensor SRV/SRD: Versatilidad en opciones de instalación

Figura 5 - Rheonics Sensor SRV/SRD: Versatilidad en opciones de instalación

Instalación recomendada

Consideraciones de instalación mecánica

Ciertos aspectos de instalación se aplican a ambos Rheonics Sensores SRV y SRD. Cada tipo de sonda comparte el mismo diseño de resonador en todas sus variantes. Una instalación correcta requiere posicionar correctamente el área de detección de las sondas (áreas sombreadas en rojo en Figura 6 y XNUMX) en el sitio:

Figura 6 - Sensores tipo SR: Consideraciones de instalación

Figura 6 – Sensores tipo SR: Consideraciones de instalación

Guía para el uso de SRV y SRD

Obtener mediciones representativas de su fluido es sencillo; asegúrese de que:

  • El elemento sensor del sensor está completamente sumergido en el fluido que desea medir
  • Al medir fluidos en movimiento, asegúrese de que el elemento sensor no esté en una zona estancada, para que sus mediciones sean verdaderamente representativas del fluido en movimiento.

Requisitos de instalación adicionales de SRD

Además de los dos requisitos principales anteriores, el sensor SRD tiene dos consideraciones adicionales:

Figura 7 - Orientación de la punta recomendada por SRD

Figura 7 – Orientación de la punta recomendada por SRD

Estas condiciones se pueden revisar con más detalle en el siguiente artículo, Instalaciones adecuadas para SRV y SRD.

Soluciones recomendadas por Rheonics

La función Rheonics Los sensores tipo SR presentan un diseño modular y compacto que admite diversas configuraciones según las condiciones de aplicación. Por ejemplo:

Instalación en bandejas o platos

Las aplicaciones de recubrimiento de bobinas generalmente utilizan bandejas para contener el líquido durante el proceso de recubrimiento. Rheonics' Los sensores tipo SR se pueden instalar directamente en la bandeja utilizando nuestro HAW (MTK or OTK) y WFT Weldolets. A continuación se muestran ejemplos de estos accesorios instalados en bandejas de fluidos.

Figura 8 - SRV-X1-12G instalado en una bandeja de recubrimiento por inmersión utilizando un HAW-12G-OTK

Figura 8 – SRV-X1-12G instalado en una bandeja de recubrimiento por inmersión utilizando un HAW-12G-OTK
Figura 9 - SRV-X3-15T instalado en una bandeja de recubrimiento por inmersión utilizando un WFT-15T

Figura 9 – SRV-X3-15T instalado en una bandeja de recubrimiento por inmersión utilizando un WFT-15T

HPT-12G: Celda de flujo HPHT

Para tuberías pequeñas o instalaciones de mangueras, Rheonics ofrece el HPT-12G (ver Figura 10 y XNUMX). Esta celda de flujo es adecuada para procesos de alta presión y alta temperatura y posiciona el sensor en paralelo mediante una conexión de proceso roscada.

El HPT-12G funciona únicamente con el SRV-X1-12G, que cuenta con una conexión roscada G 1/2". Esto garantiza un sello lavable compatible con CIP, ideal para líneas de recubrimiento y pintura. Ver HPT-12G para obtener más detalles.

Figura 10 - HPT-12G, celda de flujo para sensor SRV-X1-12G

Figura 10 – HPT-12G, celda de flujo para el sensor SRV-X1-12G

IFC-34N-SRX: Celda de flujo de instalación de tuberías

Para la instalación en línea de tuberías de DN5 a DN25 (1”), la celda de flujo IFC-34N-SRD se adapta bien, posicionando la sonda paralela a una conexión de proceso NPT roscada, como se muestra en Figura 11 y XNUMX.

El accesorio funciona únicamente con el SRV-X1-34N y SRD-X1-34NAmbos con conexiones roscadas NPT de 3/4". Cuenta con puertos de entrada y salida del mismo tamaño para conectar adaptadores de tubo o tubos para líneas de recirculación o derivación. Para más detalles, consulte IFC-34N-SRV y IFC-34N-SRD.

Figura 11 - IFC-34N-SRX: Instalación y dimensiones

Figura 11 – IFC-34N-SRX: Instalación y dimensiones

Condiciones del proceso y mejores prácticas

Límite de velocidad de flujo

Rheonics Los sensores generalmente son compatibles con velocidades de flujo de hasta 10 m/s. Dado que las líneas de suministro del atomizador pueden alcanzar velocidades tan altas para evitar la sedimentación, se recomienda instalar la sonda paralela a la dirección del flujo en los codos para reducir el impacto mecánico. Sin embargo, velocidades en este rango pueden generar demasiado ruido en las lecturas. Para más detalles, consulte Rheonics Sensores tipo SR para aplicaciones de alto caudal y alta viscosidad

Proceso de limpieza y procedimientos CIP/SIP

Podría ser necesaria una limpieza periódica del sensor SRV o SRD para garantizar la precisión a largo plazo. Los fluidos de recubrimiento tienden a formar sedimentos o depósitos sólidos que pueden adherirse a la punta del sensor y distorsionar las lecturas, especialmente en condiciones de alta viscosidad. Para obtener más información sobre los procedimientos de limpieza, consulteCómo limpiar tu Rheonics ¿Investigacion?.

Además, el diseño mecánico de los sensores es higiénico por defecto, lo que los hace adecuados para procedimientos de limpieza en el lugar (CIP).

Piezas móviles y obstrucciones

Las soluciones y materiales de recubrimiento suelen prepararse en tanques de mezcla con componentes mecánicos como brazos agitadores o paletas. Es fundamental garantizar una distancia suficiente entre el sensor y cualquier pieza móvil para evitar interferencias o daños.

Burbujas

En cuanto a las burbujas, el sensor SRV no se ve afectado por su presencia en el fluido. Por el contrario, no se recomienda utilizar el sensor SRD, que mide tanto la viscosidad como la densidad, con altas concentraciones de burbujas, ya que esto puede generar imprecisiones en la medición, ya que la medición de densidad es más sensible a estas.

Referencias

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