O asfalto provou ser um dos materiais mais versáteis e eficazes para pavimentação – seja estrada ou telhado. Garantir que o asfalto atenda às normas regulatórias como ASTM, AASHTO, DIN, EN, reduzindo as emissões relacionadas à sua produção e uso, é uma vantagem para todos. Rmonitoramento e controle de viscosidade em linha em tempo real of asfalto da produção em refinarias para o carregamento final no terminal para transporte até o local de pavimentação melhora os resultados e protege o pessoal. A redução de custos e as melhorias de segurança são alcançadas através da otimização o uso de solventes e modificadores para obter uma mistura asfáltica adequada. O processo de medição cria zero emissões e pode ser feito completamente em linha sem necessidade pela amostras offline. Um viscosímetro em linha baseado em sensor ressonante leva as medições de viscosidade para o mundo digital em sintonia com o design moderno da estrada e permite o gerenciamento em tempo real das propriedades do betume em o completo ciclo de vida do asfalto.
Os dois principais parâmetros do betume misturado com polímeros para a produção de Hot Mix Asphalt (HMA) são viscosidade e temperatura. A viscosidade do asfalto-cimento descreve a resistência à compactação da mistura de pavimentação. Usando medições de viscosidade em tubos e tanques, os engenheiros podem garantir que os parâmetros de controle de qualidade sejam cumpridos e que o produto esteja dentro das especificações. Uma medição de viscosidade em linha pode ser usada como uma variável de feedback do processo em um sistema de controle automático de mistura para regular a temperatura, o tempo de mistura e a adição de aditivos que melhoram o desempenho.
Para operações de mistura e transporte de asfalto, os dados de viscosidade fornecem informações mais significativas quando coletados e analisados ao longo do tempo. A análise de dados ajuda os engenheiros de processo a diagnosticar problemas de qualidade. Os operadores podem agendar a manutenção e fazer as atualizações necessárias em seus equipamentos para melhorar a confiabilidade e a eficiência.
Há dois estágios separados na vida de cada pavimento asfáltico de mistura a quente. A fase de construção desde a alimentação de agregados frios e armazenamento de asfalto até o pavimento acabado. As propriedades do betume mudam à medida que envelhecem no armazenamento a granel, transporte e armazenamento no local. A mudança nas propriedades do betume precisa ser monitorada e ações corretivas adequadas devem ser realizadas em toda a cadeia de valor para garantir propriedades corretas antes da aplicação.
| Segmentos | Desafios | Valor do gerenciamento de viscosidade |
|---|---|---|
| Produção de asfalto (refinarias) | • Atendendo às propriedades alvo com precisão em condições adversas com flutuações de temperatura e ambiente • As flutuações da matéria-prima e do processo de fabricação significam que os testes laboratoriais periódicos não representam o asfalto que está sendo produzido. • A inconsistência leva a uma quantidade considerável de dinheiro e tempo gasto na mistura pós-processamento para atender às especificações mínimas de destino | • P&D e teste de formulações • Com o monitoramento de viscosidade em tempo real, ajustes podem ser feitos nos processos de produção e ações corretivas podem ser automatizadas. • Ajuda a atingir metas de produção sustentável – minimizar custos de material e energia com otimização no processo de mistura. |
| Transporte da usina de mistura asfáltica até o ponto de aplicação com Veículos de Transferência de Materiais | • Alteração das propriedades do asfalto durante o transporte da refinaria para o pavimento (locais de aplicação) devido ao envelhecimento e à micro contaminação | • Prevenção de alterações nas propriedades durante o armazenamento e transporte a granel devido ao envelhecimento e contaminação. • Garantir o controle de qualidade antes da transferência das plantas de mistura para os caminhões - carregamento, descarregamento. |
| Ponto de Aplicação (Pavimentação) | • Veículo de transferência de material para reagrupar o material antes da aplicação - ajustando para fatores de temperatura e ambiente. • A viscosidade do asfalto-cimento em uma mistura de pavimentação influencia sua compactação pelo rolamento durante a construção e pelo tráfego durante o início da vida útil do pavimento. | • Garantir homogeneidade na mistura e garantir propriedades corretas imediatamente antes da aplicação. • A compactação da mistura de pavimentação até a densidade especificada é obtida de forma confiável por equipamentos de laminação, com esforço de compactação adequado. |
Viscosidade como ferramenta para P&D – Novos estudos de desenvolvimento e melhoria de misturas asfálticas
A viscosidade é uma propriedade que é afetada no nível molecular e possui uma enorme quantidade de informações sobre o processo e o comportamento do fluido. A adição de modificadores de viscosidade para criar pavimento de asfalto modificado de alta viscosidade provou ter uma forte capacidade de resistir ao fluxo de cisalhamento e à deformação, forte resistência de ligação e aumento do desempenho em baixa temperatura do material. A quantidade e os tipos de adição precisam ser ajustados e as medições de viscosidade são elementos-chave da realização de estudos de P&D, experimentação e caracterização de asfalto. A relação temperatura/viscosidade é importante na determinação dos parâmetros de desempenho como adesão, reologia, durabilidade e temperatura de aplicação do betume. Portanto, a análise precisa da viscosidade do betume em diferentes temperaturas tornou-se um teste importante.
A viscosidade do ligante asfáltico em altas temperaturas é importante porque afeta o seguinte:
Informações de densidade críticas para a solução de problemas de pavimentação e para evitar problemas de pavimentação
O desempenho do pavimento a longo prazo é o resultado da suavidade e qualidade do tapete da mistura HMA. A suavidade afeta os custos de transporte do usuário da via e influencia diretamente nos custos de manutenção do veículo, consumo de combustível, velocidade, conforto dos passageiros, segurança e ruído do veículo. A má qualidade do tapete também afeta o desempenho do pavimento e pode ser causada por rachaduras, segregação, juntas ruins e outros defeitos. Além disso, a baixa densidade pode causar a deformação da mistura, tornar a mistura mais suscetível à umidade, endurecer prematuramente o asfalto, diminuir a resistência à fadiga ou reduzir a resistência estrutural do pavimento. Possíveis problemas com o gerenciamento inadequado de densidade nas operações de pavimentação são:
O uso de ligantes asfálticos modificados tem aumentado. Como resultado, aditivos como polímeros, borrachas, ácidos e óleos têm sido usados para modificação do asfalto. As propriedades de desempenho dos ligantes asfálticos, como a resistência contra sulcos de alta temperatura, foram significativamente aumentadas devido à modificação do ligante asfáltico.
Existem muitos componentes diferentes do asfalto que ajudam a definir seu comportamento e funções. Viscosidade, módulo de cisalhamento complexo e rigidez estão entre os componentes que são especialmente importantes ao tentar entender o comportamento do asfalto. Existem muitas correlações identificadas entre as propriedades relevantes do betume e a resistência à deformação permanente de misturas betuminosas. As propriedades do betume e os testes associados são apresentados na tabela abaixo.
| Propriedades | Testes |
|---|---|
| Viscosidade | Teste do Viscosímetro Capilar Teste de viscosidade do cilindro coaxial Teste de Viscosidade de Cone e Placa Creep Zero/Baixa viscosidade de cisalhamento Oscilação Zero/Baixa Viscosidade de Cisalhamento |
| Ponto de amolecimento | Teste de Anel e Bola (R&B) |
| Propriedades elásticas e de recuperação | Teste de fluência e recuperação de estresse múltiplo (MSCR) Teste de recuperação elástica |
| Módulo complexo e ângulo de fase | Teste de Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR) |
| Classificação de desempenho | Classificação de grau de desempenho (PG) |
As medições para as especificações do ligante asfáltico reológico correspondem às normas internacionais, como ASTM, AASHTO, DIN EN, CEN/TS, IS, GOST e SATS. Para caracterizar o desempenho em alta temperatura de ligantes de asfalto modificados, muitas agências de transporte usam padrões e sistemas de classificação da AASHTO (Associação Americana de Autoridades de Rodovias e Transportes) para conduzir os testes.
Viscosímetros em linha/online medem diretamente a viscosidade do material em um tanque ou tubulação enquanto está em uso, fornecendo dados em tempo real. Eles são uma alternativa adequada para procedimentos laboratoriais demorados e gerenciamento de medições tedioso, mesmo com operadores experientes. O custo real de operação pode ser significativamente menor do que com viscosímetros de bancada.
O viscosímetro vibracional é um instrumento popular de medição de viscosidade em linha que não envolve partes móveis. A principal vantagem desses instrumentos é a medição da viscosidade contínua em temperaturas de operação. Embora sensível a mudanças na viscosidade, este tipo de instrumento é insensível a mudanças na taxa de fluxo e vibração do ligante. Ele é projetado para operar em ambientes agressivos de uma usina de asfalto. Ele pode monitorar e controlar efetivamente o processo de ligantes de asfalto modificado para garantir que a produção de asfalto seja sempre consistente, mesmo com a variabilidade da matéria-prima.
A oportunidade real é olhar além dos requisitos básicos e usar os dados de viscosidade em tempo hábil para garantir uma qualidade consistente do asfalto durante todo o ciclo de vida. O uso desse aglutinante garantirá um desempenho confiável ao colocar o asfalto no solo. A medição de viscosidade em linha permite a conformidade com os padrões exigidos, como o sistema de classificação AASHTO M332 MSCR, o procedimento de teste AASHTO T-350 MSCR, amplamente adotado por agências de transporte.
As especificações do cliente variam de acordo com a região, pois as estradas estão sujeitas a ambientes radicalmente diferentes. A matéria-prima para a fabricação de asfalto são basicamente as sobras do barril de petróleo bruto após a extração ou o refino de produtos de alto valor. Esse material pode ser muito não homogêneo e pode variar radicalmente na composição de barril para barril, dependendo da fonte do petróleo bruto.
Variações de temperatura e umidade, condições do equipamento de mistura, formulações, integração de linha, interações de máquina e tempo de mistura são alguns dos muitos parâmetros que podem alterar a qualidade da mistura asfáltica produzida entre os lotes. Tecnologias necessárias para auxiliar operações repetíveis apesar de tantos fatores de influência já existirem. Uma vez que o fabricante investe em equipamentos de monitoramento de processos, os atuais sistemas de controle industrial estão bem desenvolvidos para poder utilizar os dados de viscosidade dos processos para padronizar operações e qualidade.
Os principais impulsionadores de valor da adoção de equipamentos de monitoramento de viscosidade em linha em tempo real pela indústria de asfalto são os seguintes:
Monitoramento em tempo real para alcançar uma qualidade consistente de entrega. Qualquer desvio pode ser rapidamente detectado e corrigido sem desperdiçar uma carga completa ou pior, criando problemas futuros com a estrada ou o telhado. A garantia de qualidade rastreável dá maior confiança ao produtor e reduz a responsabilidade decorrente de reclamações de qualidade.
Ações corretivas automatizadas para garantir a eficiência e a consistência da produção. Loops de controle fechados por meio de inspeção de qualidade em linha baseada em sensores reduzem o desperdício e aumentam o rendimento por meio da detecção antecipada de desvio do processo, análise de causa raiz e correção automática para produtores de asfalto.
Inovação circular: Mais agilidade no tratamento de novas variantes de mistura asfáltica em produção, conformidade e procedência. Graus de asfalto finos exclusivos são produzidos por refinarias, cada um com uma viscosidade diferente que deve atender a uma especificação de destino. Com medições de viscosidade em linha, esses produtores obtêm informações sobre como as novas formulações/composições se comportarão e como eles podem precisar ajustar os sistemas de mistura atuais e os parâmetros de controle.
Big data fornece evidências robustas para embasar decisões para maior eficiência. Os dados fornecidos pelo equipamento de monitoramento do processo permitem ajustar vários parâmetros do processo e otimizar o processo de produção. A interconexão e a transparência das informações permitem a descentralização das decisões dentro e fora das instalações de produção.
Padrões de qualidade mais elevados e adaptando-se às solicitações dos clientes. A tecnologia, os dados e as informações que podem ajudar a transformar as operações de fabricação também podem tornar os processos e sistemas mais responsivos às necessidades do usuário final.
Acompanhamento e rastreamento completo do processo de produção. O monitoramento em tempo real dos dados de produção de asfalto permite rastrear e rastrear cada etapa da cadeia de processo, garantindo total conformidade com os requisitos regulatórios e da agência.
Medição e controle de viscosidade em linha precisos e responsivos
A medição automatizada da viscosidade em linha permite o monitoramento contínuo do betume na produção, no trânsito e no ponto de aplicação. Permite o controle da viscosidade para garantir qualidade uniforme em todas as etapas. Gerenciamento de viscosidade em linha com o Rheonics O SRV pode ajudar a aliviar alguns dos problemas de pavimentação mais comuns devido ao fornecimento inconsistente de asfalto – rachaduras (longitudinais, transversais, jacaré, deslizamento, borda), sangramento, rasgo, ondulação, buracos, depressões, sulcos, turbulências, desfiamentos e empurrões. O controle eficaz da viscosidade do asfalto leva a uma melhoria significativa do processo de pavimentação, melhorando a qualidade e reduzindo retrabalhos.
A qualidade consistente do produto e o controle da mistura podem ser obtidos usando os dados do sensor e integrando-os no sistema de controle de produção/mistura. Os dados exportados para o controle de produção podem ser utilizados para manter o produto dentro das especificações definidas.
A medição e o controle automatizados da viscosidade em linha são cruciais para controlar a viscosidade durante o processo de fabricação e garantir que as características críticas estejam em total conformidade com os requisitos em vários lotes, sem precisar depender de métodos de medição off-line e técnicas de coleta de amostras. Rheonics oferece as seguintes soluções para controle e otimização de processos,
Rheonics oferece uma solução integrada chave na mão para gestão da qualidade composta por:
O sensor SRV está localizado em linha para que mede continuamente a viscosidade (e densidade no caso de SRD). Os alertas podem ser configurados para notificar o operador da ação necessária ou todo o processo de gerenciamento pode ser totalmente automatizado com RPTC (Rheonics Controlador de rastreamento preditivo). Usar um SRV em uma linha de processo de fabricação resulta em maior produtividade, margens de lucro e alcança conformidade regulatória. Rheonics os sensores têm um formato compacto para instalação simples de OEM e retrofit. Eles não exigem manutenção ou reconfigurações. Os sensores oferecem resultados precisos e repetíveis, independentemente de como ou onde são montados, sem necessidade de câmaras especiais, vedações de borracha ou proteção mecânica. Sem usar consumíveis e sem necessidade de recalibração, o SRV e o SRD são extremamente fáceis de operar, resultando em custos operacionais extremamente baixos durante a vida útil.
Uma vez estabelecido o ambiente do processo, geralmente é necessário pouco esforço para manter a consistência da integridade dos sistemas – os operadores podem confiar no controle rígido com Rheonics solução de gerenciamento de qualidade de produção.
Rheonics' SRV e SRD têm um formato muito pequeno para instalação simples de OEM e retrofit. Eles permitem fácil integração em qualquer fluxo de processo. São fáceis de limpar e não requerem manutenção ou reconfigurações. Eles ocupam pouco espaço, permitindo a instalação Inline em qualquer linha de processo, evitando qualquer espaço adicional ou necessidade de adaptador.
Rheonics O SRV e o SRD utilizam um ressonador coaxial patenteado exclusivo, no qual duas extremidades dos sensores giram em direções opostas, cancelando os torques de reação em sua montagem e, portanto, tornando-os completamente insensíveis às condições de montagem e taxas de fluxo. O elemento sensor fica diretamente no fluido, sem necessidade de alojamento especial ou gaiola de proteção.
Rheonics'o software é poderoso, intuitivo e conveniente de usar. O fluido do processo em tempo real pode ser monitorado no IPC integrado ou em um computador externo. Vários sensores espalhados pela planta são gerenciados a partir de um único painel. Nenhum efeito da pulsação de pressão do bombeamento na operação do sensor ou na precisão da medição. Nenhum efeito de vibração.
Instale diretamente o sensor no seu fluxo de processo para fazer medições de viscosidade (e densidade) em tempo real. Nenhuma linha de derivação é necessária: o sensor pode ser imerso em linha; vazão e vibrações não afetam a estabilidade e a precisão da medição.
No caso improvável de um sensor danificado, substitua os sensores sem substituir ou reprogramar os componentes eletrônicos. Substituições imediatas para sensores e componentes eletrônicos sem quaisquer atualizações de firmware ou alterações de calibração. Fácil montagem. Disponível com conexões de processo padrão e personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline e outras conexões sanitárias e higiênicas. Não há câmaras especiais. Facilmente removido para limpeza ou inspeção. SRV também está disponível com DIN11851 e tri-clamp conexão para fácil montagem e desmontagem. As sondas SRV são hermeticamente seladas para limpeza no local (CIP) e suportam lavagem de alta pressão com conectores IP69K M12.
Fonte de alimentação de 24V DC com consumo de corrente inferior a 0.1 A durante a operação normal.
Eletrônica ultrarrápida e robusta, combinada com modelos computacionais abrangentes, tornam Rheonics dispositivos um dos mais rápidos, versáteis e precisos do setor. SRV e SRD fornecem medições precisas de viscosidade (e densidade para SRD) em tempo real a cada segundo e não são afetados por variações de vazão!
Rheonics'Os instrumentos são construídos para fazer medições nas condições mais desafiadoras.
SRV está disponível com a mais ampla faixa operacional do mercado para viscosímetro de processo em linha:
Rheonics' SRD é um produto exclusivo que substitui três instrumentos diferentes para medições de viscosidade, densidade e temperatura. Ele elimina a dificuldade de colocar três instrumentos diferentes e fornece medições extremamente precisas e repetíveis nas condições mais adversas.
A eletrônica sofisticada e patenteada é o cérebro desses sensores. SRV e SRD estão disponíveis com conexões de processo padrão da indústria como ¾” NPT, DIN 11851, Flange e Tri-clamp permitindo que os operadores substituam um sensor de temperatura existente em sua linha de processo por SRV/SRD, fornecendo informações de fluido de processo altamente valiosas e acionáveis, como viscosidade, além de uma medição precisa de temperatura usando um Pt1000 integrado (DIN EN 60751 Classe AA, A, B disponível) .
Disponível em caixa de transmissor e montagem em trilho DIN de fator de forma pequeno, a eletrônica do sensor permite fácil integração em linhas de processo e dentro de gabinetes de equipamentos de máquinas.
Vários métodos de comunicação analógica e digital implementados nos componentes eletrônicos dos sensores tornam a conexão ao PLC industrial e sistemas de controle simples e diretos.
Opções de comunicação analógica e digital
Opções opcionais de comunicação digital
Rheonics oferece sensores intrinsecamente seguros certificados pela ATEX e IECEx para uso em ambientes perigosos. Esses sensores atendem aos requisitos essenciais de saúde e segurança relativos ao projeto e construção de equipamentos e sistemas de proteção destinados ao uso em atmosferas potencialmente explosivas.
As certificações intrinsecamente seguras e à prova de explosão detidas pela Rheonics também permite a personalização de um sensor existente, permitindo que nossos clientes evitem o tempo e os custos associados à identificação e teste de uma alternativa. Sensores personalizados podem ser fornecidos para aplicações que exigem uma unidade até milhares de unidades; com prazos de semanas versus meses.
Rheonics projeta, fabrica e comercializa sistemas inovadores de detecção e monitoramento de fluidos. Precisão construída na Suíça, RheonicsOs viscosímetros e medidores de densidade em linha têm a sensibilidade exigida pela aplicação e a confiabilidade necessária para sobreviver em um ambiente operacional severo. Resultados estáveis – mesmo sob condições adversas de vazão. Nenhum efeito de queda de pressão ou vazão. É igualmente adequado para medições de controle de qualidade em laboratório. Não há necessidade de alterar nenhum componente ou parâmetro para medir toda a faixa.
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