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Monitoramento e controle da viscosidade do esmalte de arame no processo de revestimento

Introdução

O tamanho do mercado global de revestimentos de isolamento elétrico no 2015 era de US $ 2 bilhões e deve crescer significativamente nos próximos anos, principalmente devido a desenvolvimentos no setor de energia (mercado global de transmissão e distribuição). As principais tendências do mercado emergente que facilitam o crescimento estão crescendo no setor de energia solar, aumentando o investimento na rede de smart grid e a adoção de motores com eficiência energética. As principais áreas de aplicação são elétrica e eletrônica, automotiva, médica e aeroespacial.

O custo instável das matérias-primas e os altos custos das formulações devem representar um grande desafio para os participantes do mercado. Regulamentos governamentais rigorosos impostos no mercado, especialmente na América do Norte e Europa, limitam a quantidade de conteúdo de VOC nos produtos de revestimento. Isso forçou os fabricantes de revestimentos a se tornarem ecológicos e adotarem a sustentabilidade como sua agenda; também estão investindo em altos investimentos em pesquisa e desenvolvimento para desenvolver produtos inovadores e novos que podem ser oferecidos a baixo custo, ao mesmo tempo em que seguem as diretrizes regulatórias. Os principais participantes da indústria no mercado de revestimentos de isolamento elétrico continuam a se esforçar para obter alta integração em toda a cadeia de valor, melhorias no processo para obter qualidade superior e redução de custos para expandir seu portfólio de produtos.

controle da viscosidade do esmalte do fio no processo de revestimento

Inscrição

Os fios de cobre e alumínio para a fabricação de transformadores, motores elétricos, indutores, geradores, alto-falantes, atuadores de cabeça de disco rígido, eletroímãs e uma ampla variedade de outras aplicações são revestidos com um esmalte muito fino e isolante eletricamente por processo de revestimento por imersão. O processo de revestimento do fio é absolutamente essencial pelos seguintes motivos:

  • Para proteger o enrolamento contra a absorção de umidade
  • Resistir a choques, vibrações e tensões mecânicas ligando todo o enrolamento, fios e isolamento mecanicamente, em uma massa sólida e coesa
  • Proteger o enrolamento contra os efeitos destrutivos do óleo, ácido e outros produtos químicos, umidade, calor e crescimento de fungos e fornecer propriedades anti-rastreamento
  • Melhorar as propriedades elétricas dos isolantes fibrosos ou outros que devem permanecer inalterados por qualquer uma das várias influências destrutivas durante um período (por exemplo, os ciclos normais de calor e frio resultantes da ativação e desativação)

Os esmaltes de arame mais comuns são Polivinil Formal, Poliuretano (PUR), Poliéster, Poliéster Soldável (PEI), Imida de Poliéster e Polimida que se comportam de maneira diferente em termos de - adesão, flexibilidade, choque térmico, soldabilidade, suavidade e velocidade. A escolha do tipo de fio esmaltado depende dos requisitos da aplicação específica.

Os fios revestidos (também conhecidos como fios magnéticos) são fabricados aplicando um revestimento de esmalte a um filamento de condutor de cobre ou alumínio em várias camadas. O condutor é passado através de um banho de esmalte líquido ou solução de esmalte em um solvente e depois aquecido em um forno para remover o solvente e curar o esmalte; esse processo é realizado repetidamente por várias vezes, dependendo da aplicação.

A espessura do revestimento, que depende da porcentagem de sólidos na solução de revestimento, é um parâmetro importante do projeto e é muito importante controlá-lo dentro de uma faixa predeterminada. Se a solução de revestimento contiver um alto percentual de sólidos, os custos com solventes poderão ser reduzidos. o Espessura do revestimento depende fortemente de viscosidade esmalte líquido ou solução de esmalte e a viscosidade da solução de esmalte deve ser cuidadosamente controlada, a fim de proporcionar uma revestimento uniforme espessura. Quando a viscosidade flutua fora da especificação, a camada de fio esmaltado será desigual, o que acabará por levar a baixa qualidade e geralmente é descartado. A viscosidade pode ter vários efeitos na absorção, resistência da cor e secagem. Soluções de revestimento altamente viscosas resultam em pegajosidade e dificultam a transferência para o substrato, enquanto a baixa viscosidade o torna mais móvel e mais difícil de controlar, além de resultar em maior uso de solvente. A viscosidade aumenta quando não está sendo trabalhada e diminui quando há uma força aplicada constante. A forte correlação entre temperatura e viscosidade da tinta sugere que flutuações na temperatura podem ter um impacto drástico na viscosidade e, portanto, na espessura do revestimento, que é o parâmetro mais crucial.

Para ter um revestimento uniforme e para não desperdiçar esmalte, é altamente desejável que a viscosidade do esmalte seja regulada automaticamente para um valor substancialmente constante. O monitoramento e controle em tempo real da viscosidade em linha no processo de revestimento é essencial para melhorar o desempenho e reduzir os custos em quase todos os processos de revestimento de arame. Os operadores de processo percebem a necessidade de um viscosímetro que monitore a viscosidade e a temperatura e possam usar a viscosidade compensada pela temperatura como a principal variável do processo para garantir consistência e reduzir as taxas de rejeição.

Por que o monitoramento e controle da viscosidade são críticos no processo de revestimento de arame?

Os fatores amplos e significativos que tornam o gerenciamento de viscosidade crítico no processo de revestimento de arame são:

  1. Qualidade do revestimento: Os fios do ímã devem estar em conformidade com as especificações do produto acabado e os requisitos regulamentares, e o controle do processo é essencial para garantir a conformidade. A variação na viscosidade causa mudanças significativas no solvente, bem como nas propriedades de revestimento à base de água, afetando a capacidade de impressão, a resistência ao desbotamento e a secagem.
  2. Uniformidade do revestimento: O monitoramento e controle de viscosidade em linha podem ajudar a alcançar a qualidade de revestimento necessária e reduzir falhas de revestimento, como casca de laranja, casca e falhas de adesão.
  3. Reduza os erros de revestimento: O controle de viscosidade pode ajudar a aliviar a frequência de erros - aderência e separação, geminação, descamação, divisão, rachaduras, rugosidade, formação de bolhas, pontes e erosão da superfície.
  4. Melhor rendimento: Garantir a consistência durante todo o processo de revestimento reduz significativamente as taxas de rejeição, economizando tempo e custo. As técnicas de medição offline são entediantes e não confiáveis, e envolvem grandes atrasos no processo de produção, além de incorrer em altos custos com pessoal para amostragem e execução de testes.
  5. Propriedades corretas: A baixa qualidade do revestimento pode afetar adversamente as propriedades desejáveis ​​dos fios magnéticos - resistência hermética e ao desgaste, flexibilidade, propriedades mecânicas e químicas, coloração e aceitação do mercado. Todas essas propriedades dependem da espessura e uniformidade do revestimento, portanto, controlar a viscosidade é fundamental.
  6. Custo: O revestimento com viscosidade incorreta prejudica mais do que apenas a qualidade. O gerenciamento inadequado da viscosidade aumenta o uso de pigmentos e solventes, afetando as margens de lucro.
  7. Desperdício: Os materiais rejeitados devido à baixa qualidade podem ser reduzidos com o gerenciamento adequado da viscosidade.
  8. Eficiência: A eliminação do controle manual de viscosidade libera o tempo dos operadores e permite que eles se concentrem em outras tarefas.
  9. Ambiente amigável: Diminuir o uso de pigmento e solvente é bom para o meio ambiente.
  10. Conformidade regulatória: Os regulamentos globais e nacionais orientam as propriedades elétricas e mecânicas gerais dos fios. O não cumprimento devido à variabilidade na produção pode levar a danos significativos e perda de clientes, além de responsabilidades decorrentes de defeitos de fabricação no processo de produção.

Para garantir um revestimento uniforme e de alta qualidade consistente, a mudança na viscosidade ao longo do fluxo do processo é monitorada em tempo real, fazendo medições a partir da linha de base em vez de simplesmente medir valores absolutos e fazendo ajustes de viscosidade ajustando solventes e compensando mantenha o processo completo de revestimento dentro dos limites especificados.

Desafios do processo

Os operadores do mercado de revestimentos isolantes reconhecem a necessidade de monitorar a viscosidade, mas a medição fora do laboratório desafiou os engenheiros de processo e os departamentos de qualidade ao longo dos anos. Os viscosímetros de laboratório existentes são de pouco valor nos ambientes de processo porque a viscosidade é diretamente afetada pela temperatura, taxa de cisalhamento e outras variáveis ​​que são muito diferentes off-line do que são in-line. Os métodos convencionais de controle da viscosidade do revestimento de esmalte provaram ser inadequados, mesmo em aplicações onde a grande variação na viscosidade do esmalte é permitida e os revestimentos de arame podem variar fora da faixa de especificação predeterminada.

Tradicionalmente, os operadores medem a viscosidade da tinta de impressão usando o copo de efluxo. O líquido dissolvido da tinta é amostrado cronometrado usando o copo de dosagem, onde o tempo gasto pela dor que passa pelo funil (copo de efluxo) é considerado um indicador da viscosidade relativa. O procedimento é confuso e demorado, principalmente se a tinta precisar ser filtrada primeiro. É bastante impreciso, inconsistente e não repetível, mesmo com um operador experiente. Devido ao processo contínuo de produção de fios esmaltados, a amostragem por intervalo causa atrasos excessivos. A viscosidade do líquido dissolvido da tinta não pode ser ajustada em tempo real. Além disso, os vários cilindros do processo de revestimento de tinta fina estão abertos; devido a mudanças na temperatura ambiente, umidade e outros fatores, como temperatura, clima seco, solventes de tinta provavelmente são voláteis, essa técnica de medição da viscosidade se torna ineficaz em relação às necessidades do processo.

Algumas empresas usam sistemas de gerenciamento térmico para manter o ponto de aplicação em uma temperatura ideal determinada para obter viscosidade constante. Mas a temperatura não é o único fator que afeta a viscosidade. A taxa de cisalhamento, condições de vazão, pressão e outras variáveis ​​também podem afetar as alterações da viscosidade. Os sistemas com controle de temperatura também têm tempos de instalação longos e uma grande área ocupada.

Soluções da Reheonics

A medição e controle automatizados de viscosidade em linha são cruciais para controlar a formulação do revestimento e a viscosidade da aplicação. A Rheonics oferece as seguintes soluções, baseadas em um ressonador de torção balanceado, para controle e otimização do processo no processo de revestimento:

  1. Menu Viscosidade medições: Rheonics ' SRV é um amplo dispositivo de medição de viscosidade em linha com medição de temperatura de fluido incorporada e é capaz de detectar alterações de viscosidade em qualquer fluxo de processo em tempo real.
  2. Menu Viscosidade e Densidade medições: Rheonics ' SRD é um instrumento de medição simultânea de densidade e viscosidade em linha com medição de temperatura de fluido incorporada. Se a medição de densidade for importante para suas operações, o SRD é o melhor sensor para atender às suas necessidades, com recursos operacionais semelhantes ao SRV, além de medições precisas de densidade.

 

A medição automatizada da viscosidade on-line através do SRV ou SRD elimina as variações nas amostras e nas técnicas de laboratório usadas para a medição da viscosidade pelos métodos tradicionais. O sensor é instalado no balde de revestimento de esmalte ou na linha através da qual o revestimento é bombeado para o aplicador, medindo continuamente a viscosidade do sistema formulado (e a densidade no caso de SRD). A consistência do revestimento é alcançada através da automação do sistema de dosagem através de um controlador de processo baseado em viscosidade em tempo real e medições de temperatura. Usando um SRV em uma linha de processo de revestimento, a eficiência da transferência de revestimento é aprimorada, melhorando a produtividade, as margens de lucro e as metas ambientais / regulatórias. Os sensores possuem um formato compacto para instalação simples de OEM e retrofit. Eles não requerem manutenção ou reconfigurações. Os sensores oferecem resultados precisos e reproduzíveis, independentemente de como ou onde são montados, sem a necessidade de câmaras especiais, vedações de borracha ou proteção mecânica. Sem consumíveis, o SRV e o SRD são extremamente fáceis de operar, com manutenção zero.

Vantagem da Rheonics

Formato compacto, sem partes móveis e sem manutenção

O SRV e o SRD da Rheonics têm um fator de forma muito pequeno para instalação simples de OEM e de adaptação. Eles permitem fácil integração em qualquer fluxo de processo. Eles são fáceis de limpar e não requerem manutenção ou reconfigurações. Seu tamanho reduzido permite uma instalação em linha simples, evitando qualquer espaço adicional ou necessidade de adaptador no revestidor.

Alta estabilidade e insensível às condições de montagem: Qualquer configuração possível

O Rheonics SRV e SRD usa 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 de tinta. Esses sensores podem lidar facilmente com a realocação regular. O elemento sensor fica diretamente no fluido, sem carcaça ou gaiola de proteção especial.

Leituras instantâneas precisas sobre as condições de impressão - Visão geral do sistema completo e controle preditivo

O software da Rheonics é poderoso, intuitivo e conveniente de usar. A viscosidade em tempo real pode ser monitorada em um computador. Vários sensores espalhados pelo chão de fábrica são gerenciados a partir de um único painel. Não há efeito da pulsação da pressão do bombeamento na operação do sensor ou na precisão da medição. Além disso, o sensor é insensível a vibrações ou ruídos elétricos de máquinas externas.

Fácil instalação e sem reconfigurações / recalibrações necessárias

Substitua os sensores sem substituir ou reprogramar a eletrônica

Substituições drop-in para sensor e eletrônica sem atualizações de firmware ou alterações no coeficiente de calibração.

Montagem fácil. Parafusos em conexões rosqueadas em linha de ¾ ”NPT ou conexões flangeadas.

Sem câmaras, retentores ou juntas de vedação.

Removido facilmente para limpeza ou inspeção.

SRV disponível com flange, conexão DIN 11851 higiênica e tri-braçadeira para fácil montagem e desmontagem.

Baixo consumo de energia

Fonte de alimentação CC 24V com consumo de corrente inferior a 0.1 A durante a operação normal (inferior a 3W)

Tempo de resposta rápido e viscosidade compensada pela temperatura

Eletrônicos robustos e ultrarrápidos, combinados com modelos computacionais abrangentes, tornam os dispositivos Rheonics um dos mais rápidos e precisos do setor. O SRV e o SRD fornecem medições precisas e em tempo real da viscosidade (e densidade do SRD) a cada segundo e não são afetadas pelas variações da taxa de fluxo!

Ampla capacidade operacional

Os instrumentos da Rheonics são construídos para fazer medições nas condições mais desafiadoras. A SRV possui a maior faixa operacional do mercado para viscosímetro de processo em linha:

  • Faixa de pressão de até 5000 psi e superior
  • Faixa de temperatura de -40 a 300 ° C
  • Faixa de viscosidade: 0.5 cP até 50,000 + cP

SRD: instrumento único, função tripla - Viscosidade, temperatura e densidade

Rheonics ' SRD é um produto exclusivo que substitui três instrumentos diferentes para medições de viscosidade, densidade e temperatura. Ele elimina a dificuldade de co-localizar três instrumentos diferentes e oferece medições extremamente precisas e repetíveis nas condições mais adversas.

Alcance a qualidade certa do revestimento, reduza custos e melhore a produtividade

Integre um SRV ou SRD na linha de processo e garanta uniformidade e consistência em todo o processo de revestimento. Obtenha cores e espessuras constantes sem se preocupar com as variações de cor ou espessura. SRV (e SRD) monitora e controla constantemente a viscosidade (e densidade no caso de SRD) e evita o uso excessivo de pigmentos e solventes caros. O fornecimento confiável e automático de tinta garante que as impressoras funcionem mais rapidamente e economiza o tempo dos operadores. Otimize o processo de revestimento com um SRV e obtenha menores taxas de rejeição, menos desperdícios, menos reclamações de clientes, menos interrupções de prensas e economia de custos de material. E, no final de tudo, contribui para melhores resultados financeiros e um ambiente melhor!

Limpeza no local (CIP)

O SRV (e SRD) monitora a limpeza das linhas de tinta, monitorando a viscosidade (e densidade) do solvente durante a fase de limpeza. Qualquer pequeno resíduo é detectado pelo sensor, permitindo que o operador decida quando a linha está limpa para o efeito. Como alternativa, o SRV fornece informações ao sistema de limpeza automatizado para garantir uma limpeza completa e repetível entre as execuções.

Design e tecnologia superiores do sensor

Os sofisticados e eletrônicos patenteados da geração 3rd controlam esses sensores e avaliam sua resposta. SRV e SRD estão disponíveis com conexões de processo padrão do setor, como o Tri-clamp ¾ ”NPT e 1”, permitindo que os operadores substituam um sensor de temperatura existente em sua linha de processo pelo SRV / SRD, fornecendo informações de fluido de processo altamente valiosas e acionáveis, como viscosidade, além de uma medição precisa de temperatura usando um Pt1000 incorporado (DIN EN 60751 Classe AA, A, B disponível).

Ambiente amigável

Reduza o uso de VOC (compostos orgânicos voláteis) em seu processo, reduzindo a energia necessária para recuperá-lo ou custos de descarte. Fabricar de forma inteligente, economizando custos, garantindo alta qualidade e protegendo o meio ambiente.

Eletrônica construída para atender às suas necessidades

Disponível em uma caixa de transmissor à prova de explosão e em uma montagem em trilho DIN de fator de forma pequeno, os componentes eletrônicos do sensor permitem fácil integração em tubulações de processo e dentro de gabinetes de máquinas.

 

Fácil de integrar

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.

 

Conformidade ATEX e IECEx

A Rheonics oferece sensores intrinsecamente seguros certificados pela ATEX e IECEx para uso em ambientes perigosos. Esses sensores cumprem os requisitos essenciais de saúde e segurança relacionados ao design e construção de equipamentos e sistemas de proteção destinados ao uso em atmosferas potencialmente explosivas.

As certificações intrinsecamente seguras e à prova de explosão realizadas pela Rheonics também permitem a personalização de um sensor existente, permitindo que nossos clientes evitem o tempo e os custos associados à identificação e teste de uma alternativa. Podem ser fornecidos sensores personalizados para aplicações que exigem uma unidade até milhares de unidades; com lead-times de semanas versus meses.

Rheonics SRV & SRD são certificados ATEX e IECEx.

Certificado ATEX (2014 / 34 / EU)

Os sensores intrinsecamente seguros com certificação ATEX da Rheonics estão em conformidade com a Diretiva ATEX 2014/34 / EU e são certificados para segurança intrínseca para Ex ia. A diretiva ATEX especifica os requisitos mínimos e essenciais relacionados à saúde e segurança para proteger os trabalhadores empregados em ambientes perigosos.

Os sensores com certificação ATEX da Rheonics são reconhecidos para uso na Europa e internacionalmente. Todas as peças certificadas ATEX são marcadas com “CE” para indicar conformidade.

Certificado IECEx

Os sensores intrinsecamente seguros da Rheonics são certificados pela IECEx, a Comissão Eletrotécnica Internacional para certificação de padrões relacionados a equipamentos para uso em atmosferas explosivas.

Esta é uma certificação internacional que garante a conformidade de segurança para uso em áreas classificadas. Os sensores Rheonics são certificados para Segurança Intrínseca ao Ex i.

Implementação

Instale diretamente o sensor no fluxo do processo para fazer medições de viscosidade e densidade em tempo real. Nenhuma linha de desvio é necessária: o sensor pode ser imerso diretamente no fluxo do processo. A vazão do revestimento e as vibrações da máquina não afetam a estabilidade e a precisão da medição. Os sensores e soluções de controle de revestimento Rheonics ajudam a otimizar o desempenho do revestimento, fornecendo resultados repetidos, consecutivos e consistentes ano após ano.

Seleção de Instrumentos Rheonics

A Rheonics projeta, fabrica e comercializa sistemas inovadores de detecção e monitoramento de fluidos. Precisão fabricada na Suíça, os viscosímetros e medidores de densidade em linha da Rheonics têm a sensibilidade exigida pela aplicação e a confiabilidade necessária para sobreviver em um ambiente operacional hostil. Resultados estáveis ​​- mesmo sob condições adversas de fluxo. Nenhum efeito de queda de pressão ou vazão. É igualmente adequado para medições de controle de qualidade em laboratório. Não é necessário alterar nenhum componente ou parâmetro para medir em toda a faixa.

Produto (s) sugerido (s) para o aplicativo

  • Ampla faixa de viscosidade - monitore o processo completo
  • Medições repetíveis em fluidos newtonianos e não newtonianos, fluidos monofásicos e multifásicos
  • Todas as peças em aço inoxidável 316L hermeticamente seladas
  • Medição de temperatura de fluido incorporada
  • Formato compacto para instalação simples em linhas de processo existentes
  • Fácil de limpar, sem necessidade de manutenção ou reconfigurações
  • Instrumento único para medição de densidade, viscosidade e temperatura do processo
  • Medições repetíveis em fluidos newtonianos e não newtonianos, fluidos monofásicos e multifásicos
  • Toda a construção em metal (aço inoxidável 316L)
  • Medição de temperatura de fluido incorporada
  • Formato compacto para instalação simples em tubos existentes
  • Fácil de limpar, sem necessidade de manutenção ou reconfigurações
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