Monitoramento em linha de viscosidade e densidade para linhas de revestimento de bobinas

Tabela de conteúdo

• Conheça
• Linhas de revestimento de bobinas
• Aplicativos principais
• A importância da relação viscosidade/densidade nos processos de revestimento de bobinas
• Processo de produção/aplicação
• Rheonics Visão geral dos sensores em linha do tipo SR
• Instalação recomendada
• Considerações sobre instalação mecânica
• Diretrizes para o uso de SRV e SRD
• Requisitos adicionais de instalação do SRD
• Soluções recomendadas por Rheonics
• Condições de Processo e Melhores Práticas
• Referências

A aplicação de revestimento em bobina é um processo contínuo no qual tiras de metal são revestidas com primers, tintas ou camadas protetoras para aplicações na construção civil, eletrodomésticos e indústria automotiva. O processo exige um controle preciso das propriedades do fluido de revestimento para obter espessura uniforme, adesão adequada e acabamento superficial. Viscosidade e densidade são parâmetros críticos, pois influenciam o fluxo, o nivelamento, a molhabilidade e a cura do revestimento.

Os métodos tradicionais de amostragem em laboratório, como os copos de Zahn ou os viscosímetros rotacionais, podem ser lentos e não representar com precisão as condições do processo. As medições em linha fornecem dados em tempo real, permitindo ajustes imediatos para manter a qualidade consistente e reduzir o desperdício.

Rheonics Os sensores proporcionam vantagens operacionais:

• Medição contínua, precisa e em tempo real de viscosidade, densidade e temperatura.
• Desempenho confiável em altas velocidades de linha e temperaturas variáveis.
• Design compacto, imune a vibrações, ideal para linhas de revestimento de alta velocidade.
• Integração com sistemas PLC/DCS via Modbus, Ethernet/IP, saídas de 4–20 mA e muito mais.
• Calibrado de fábrica, com verificação opcional para padrões de controle de qualidade.
• Redução de desperdício, melhoria da eficiência da linha de produção e possibilidade de retorno do investimento já no primeiro ano.

Os processos de revestimento em bobina exigem um controle preciso das propriedades da formulação do revestimento para garantir espessura uniforme do filme, acabamento superficial e desempenho de cura. O monitoramento em linha das propriedades reológicas, como viscosidade e densidade, é fundamental para manter a estabilidade do revestimento durante a aplicação, circulação e recirculação.

Os materiais de revestimento em bobina normalmente incluem primers, tintas de base e tintas de acabamento, que podem variar de formulações de baixa a alta viscosidade:

• Primários: Garantir adesão e proteção contra corrosão.
• Acabamentos: Proporciona cor, brilho e propriedades decorativas.
• Revestimentos protetores: Aumenta a durabilidade e a resistência química.

A medição contínua em linha garante uma qualidade de revestimento consistente em diferentes cores, materiais, formulações e velocidades de produção. Os revestimentos são aplicados por meio de um rolo. As linhas operam em altas velocidades (até 1000 m/min), tornando o controle em tempo real dos fluidos de revestimento essencial.

O monitoramento em linha da viscosidade e da densidade ajuda os operadores a prevenir defeitos, manter o peso adequado do revestimento e garantir uma distribuição consistente do pigmento.

A viscosidade mede a resistência de um fluido ao escoamento. Em processos de revestimento, a viscosidade afeta:

• Uniformidade e nivelamento da espessura do revestimento.
• Adesão ao substrato metálico.
• Aplicação suave através de sistemas de rolos.

A densidade mede a massa por unidade de volume. Em linhas de revestimento, a densidade afeta:

• Concentração de pigmento e consistência de cor.
• Peso da camada por unidade de área, crucial para o controle de qualidade.
• Detecção de inconsistências entre lotes em matérias-primas ou formulações.

O monitoramento em tempo real inline resolve os desafios associados às medições em laboratório, como amostragem não representativa, atrasos e dificuldade em replicar as condições do processo.

Uma linha de revestimento de bobinas é projetada para operar a uma velocidade constante em todos os seus estágios. Isso é conseguido através da utilização de acumuladores no início e no final da linha.

O processo começa com um desenrolador e uma seção de soldagem para unir o novo material. Em seguida, ele passa por um acumulador de entrada, que garante a produção contínua durante as trocas de bobina. Depois, a tira desenrolada passa por uma seção de limpeza para remover qualquer contaminação da superfície do metal.

Neste ponto, a chapa entra na etapa de revestimento, onde primeiro passa pelo primeiro rolo de revestimento para receber uma camada de primer. O revestimento aplicado é então curado e seco. Em seguida, a chapa recebe uma camada de acabamento no segundo rolo de revestimento, seguida por outra etapa de cura e secagem antes das próximas etapas.

Nesta etapa do processo, sensores de viscosidade e densidade podem ser instalados para monitorar os fluidos de revestimento em diferentes locais, como tanques de suprimento, linhas de recirculação, mangueiras com células de fluxo em linha ou bandejas de revestimento, conforme mostrado em Figura 4.

Finalmente, a tira revestida passa pelo acumulador de saída e pelo rebobinador, onde é cortada na extremidade da bobina e preparada para o próximo lote.

Rheonics Os sensores do tipo SR (SRV e SRD) medem viscosidade, densidade e temperatura em linha para monitoramento e controle de processos. SRV mede a viscosidade e a temperatura, enquanto o SRD também proporciona densidade.

Esses sensores são calibrados de fábrica e não requerem recalibração durante sua vida útil. No entanto, os clientes podem precisar de calibração ou verificação para controle de qualidade. Ajustes opcionais ou correções de offset podem corresponder a referências específicas. Para obter detalhes, consulte Calibração do viscosímetro de processo em linha SRV em campo e fábrica.

Rheonics Os sensores utilizam a tecnologia de ressonador torsional balanceado (BTR). Esse design patenteado torna os sensores compactos, leves e resistentes a vibrações externas.

Rheonics Os sensores SRV e SRD são ideais para linhas de revestimento em bobina. Instalados diretamente nas linhas de circulação ou alimentação do revestimento, eles fornecem medições contínuas e em tempo real das propriedades do revestimento durante a produção. As leituras em linha permitem uma qualidade de revestimento consistente, redução do desperdício de solvente e material e maior estabilidade da linha em relação a mudanças de cor e formulação.

Certos aspectos da instalação se aplicam a ambos. Rheonics sensores, SRV e SRD. Cada tipo de sonda compartilha o mesmo design de ressonador em todas as variantes. A instalação correta requer o posicionamento adequado da área de detecção das sondas (áreas sombreadas em vermelho em Figura 6) no local:

Obter medições representativas do seu fluido é simples; certifique-se de que:

• O elemento sensor do sensor está totalmente submerso no fluido que você deseja medir.
• Ao medir fluidos em movimento, certifique-se de que o elemento sensor não esteja em uma zona estagnada, para que suas medições sejam verdadeiramente representativas do fluido em movimento.

Além dos dois requisitos principais acima, o sensor SRD tem duas considerações adicionais:

• Manter a estabilidade térmica quando o fluido e o ambiente externo tiverem um gradiente de temperatura maior que 15°C. (Somente para SRD, mais informações aqui: Manter o equilíbrio de temperatura do SRD para precisão de alta densidade)
• Alinhe a ponta sensora com a direção do fluxo do fluido, conforme mostrado na Figura 7. (Somente para SRD, mais informações aqui: Orientação da extremidade do fluido SRD)

Essas condições podem ser analisadas com mais detalhes no próximo artigo, Instalações adequadas para SRV e SRD.

O método da Rheonics Os sensores do tipo SR apresentam um design modular e compacto que suporta diversas configurações, dependendo das condições de aplicação. Por exemplo:

Instalação em bandejas ou pratos

Em aplicações de revestimento em bobina, geralmente são utilizadas bandejas para conter o fluido durante o processo de revestimento. RheonicsOs sensores Type-SR podem ser instalados diretamente na bandeja usando nosso HAW (MTK or OTK) e Wft weldolets. Abaixo estão exemplos de desenhos desses acessórios instalados em bandejas de fluidos.

HPT-12G: Célula de fluxo HPHT

Para instalações de tubulações ou mangueiras de pequeno porte, Rheonics oferece o HPT-12G (veja Figura 10Esta célula de fluxo é adequada para processos de alta pressão e alta temperatura e posiciona o sensor paralelamente usando uma conexão de processo rosqueada.

O HPT-12G funciona apenas com o SRV-X1-12G, que possui uma conexão roscada G 1/2”. Isso garante uma vedação lavável compatível com CIP, ideal para linhas de revestimento e pintura. Veja HPT-12G para obter detalhes.

IFC-34N-SRX: Célula de fluxo para instalação de tubulação

Para instalação em linha de tubos DN5 a DN25 (1”), a célula de fluxo IFC-34N-SRD se encaixa perfeitamente, posicionando a sonda paralelamente a uma conexão de processo NPT rosqueada, conforme mostrado em Figura 11.

O acessório funciona apenas com o SRV-X1-34N e SRD-X1-34N, ambos com conexões roscadas NPT de 3/4”. Possui portas de entrada e saída do mesmo tamanho para conectar adaptadores de tubo ou tubos para linhas de recirculação ou bypass. Para mais detalhes, consulte IFC-34N-SRV e IFC-34N-SRD.

Limite de velocidade do fluxo

Rheonics Os sensores são geralmente compatíveis com velocidades de fluxo de até 10 m/s. Como as linhas de alimentação de atomizadores podem atingir velocidades de fluxo tão altas, para evitar sedimentação, recomenda-se instalar a sonda paralelamente à direção do fluxo em curvas, pois isso pode reduzir o impacto mecânico. No entanto, velocidades nessa faixa ainda podem adicionar muito ruído às leituras. Para mais detalhes, consulte [link para a documentação]. Rheonics Sensores tipo SR para aplicações de alta vazão e alta viscosidade

Processo de limpeza e procedimentos CIP/SIP

A limpeza periódica do sensor SRV ou SRD pode ser necessária para garantir a precisão a longo prazo. Os fluidos de revestimento tendem a formar sedimentos ou depósitos sólidos que podem aderir à ponta do sensor e distorcer as leituras, especialmente em condições de alta viscosidade. Para obter mais informações sobre os procedimentos de limpeza, consulte [link para a documentação].Como limpar seu Rheonics sonda?.

Além disso, o design mecânico dos sensores é higiênico por natureza, tornando-os adequados para procedimentos de limpeza no local (CIP).

Peças móveis e obstruções

As soluções e materiais de revestimento são frequentemente preparados em tanques de mistura com componentes mecânicos, como braços ou pás de agitação. É essencial garantir espaço suficiente entre o sensor e quaisquer partes móveis para evitar interferências ou danos.

Bubbles

Em relação às bolhas, o sensor SRV não é afetado pela presença delas no fluido. Em contrapartida, o sensor SRD, que mede tanto a viscosidade quanto a densidade, não é recomendado para uso com altas concentrações de bolhas, pois isso pode levar a imprecisões nas medições, uma vez que a medição da densidade é mais sensível a elas.

• Metaltrade Comax. “Linha de produtos para revestimento de bobinas”.
• BDM Coil Coaters. “Soluções de revestimento de bobinas de aço de primeira linha”.
• ECCA. “Animação da linha de revestimento de bobinas”.
• Rheonics SRV » Viscosímetro on-line em linha para monitoramento de viscosidade de fluidos
• Rheonics SRD » Medidor de densidade on-line de concentração de gravidade específica on-line