Desenvolvimento de viscosidade em tempo real durante a mistura e detecção do produto final
Rheonics viscosímetro de processo SRV or Rheonics densidade de processo e viscosímetro SRD pode ser instalado em uma variedade de locais no processo de fabricação. Usar o sensor no recipiente pode beneficiar a produção principalmente observando a mudança de viscosidade conforme o processo de mistura avança. Ver a viscosidade durante a mistura permite que o operador otimize e evite a mistura excessiva ou degradação do produto dependente do tempo. Isso permite economia de energia e tempo, pois o operador pode ver definitivamente quando o produto final foi alcançado. Isso pode ser visto nos dados de SRV de amostra na Figura 1, conforme a viscosidade medida atinge uma faixa de ponto de ajuste desejada (verde).
Monitoramento da homogeneidade e uniformidade da mistura
Secundariamente, o ruído na medição da viscosidade durante a mistura pode indicar não homogeneidade. A Figura 1 mostra dados de SRV de amostra onde o ruído nos dados reduz conforme a mistura progride, então após o ponto de ajuste ser atingido, continua a reduzir até que o ruído da viscosidade do líquido do processo permaneça dentro da tolerância (região verde). Portanto, as leituras de SRV dos recipientes de mistura podem indicar a qualidade da mistura e, subsequentemente, a qualidade ou a vida útil da pasta, pois o processamento excessivo pode levar à degradação da pasta.
Detectando problemas de mixagem
Finalmente, a instalação do sensor em um misturador permite a detecção de acúmulo de aglomerados, bolhas ou outros artefatos no tanque. Desvios do envelope do processo podem indicar aglomerados e bolhas. Desvios acima geralmente indicam artefatos sólidos, e desvios abaixo indicam bolhas. (Nenhum desvio desse tipo é mostrado neste conjunto de dados de amostra.)
Figura 1: Dados de processo de amostra do SRV no recipiente de mistura. Verde indica ponto de ajuste e região de tolerância. Azul são medições de viscosidade individuais. Preto são dados de viscosidade suavizados.
Medições contínuas vs. intermitentes
O uso de sensores de viscosidade em vasos de mistura pode ser feito de forma contínua ou intermitente. Embora a informação máxima possa ser obtida instalando a sonda em tempo integral no vaso de mistura, há casos de uso que exigem amostragem periódica.
Monitoramento contínuo do processo de mistura
Esta opção é a mais fácil para a maioria das situações e fornece ao operador mais informações. Os benefícios do controle de qualidade desta opção são duplos: 1) medições contínuas que podem ser comparadas a medições off-line a qualquer momento: reduzindo a necessidade de medições off-line e 2) quaisquer problemas potenciais podem ser detectados imediatamente. O controle do processo com base na medição contínua da viscosidade com o SRV pode ser controlado rigorosamente para evitar excessos de viscosidade que podem estragar um lote ou um segmento de um processo contínuo. Com dados de todo o tempo de processamento, as propriedades da mistura podem sempre ser conhecidas e o sistema fica sem intervenção.
Monitoramento intermitente de produto misto
Em alguns processos, é desejável realizar medições intermitentes com o SRV no recipiente de mistura. As razões para isso podem incluir: padrões de fluxo de fluido cuidadosamente prescritos que podem ser interrompidos até mesmo por um pequeno sensor; incapacidade de instalar um sensor no recipiente de mistura (quando as lâminas estão raspando todas as superfícies e a montagem da tampa não é possível); alta força de flexão no sensor (fluidos de alta viscosidade – existem soluções em Rheonics portfólio para mistura de alta viscosidade); necessidades de limpeza (acúmulo de produto em sensores); redução de impacto (processos multifásicos com grandes agregados); ou protocolos padrão da indústria. Ao monitorar intermitentemente, é importante observar o tempo de medição, seja em ambiente de fluxo ou estático, e deve-se tomar cuidado para inserir a sonda na mesma região de fluxo ao comparar medições em ambiente de fluxo.
Locais de instalação
Instalação de Rheonics viscosímetro em linha pode ser feito a partir da tampa, lateral, fundo ou em uma linha de recirculação. A tabela abaixo esclarece quais situações de mistura levam à recomendação de cada uma.
Figura 2: Locais de instalação do tanque de mistura (consulte a Tabela 1 para dicas de escolha de local).
Informações sobre o produto para cada local de instalação podem ser encontradas aqui: Rheonics viscosímetro e densímetro em linha em tanque e linha de recirculação para processos de mistura. Além disso, ao fazer testes intermitentes, inserir a sonda pela parte superior geralmente é a escolha mais prática, pois ela pode ser instalada/removida durante o processo de mistura.
Tabela 1: Visualizações ampliadas e recomendações para as posições dos sensores da Figura 2.
| Visualização ampliada | Não. | Quando usar | desvantagens |
|---|---|---|---|
 | 1. Inserção longa de cima para baixo | O rotor de mistura está no fundo e raspa as laterais. Danificando agregados com densidade maior que a do fluido. | Variabilidade do nível do tanque, se o lote e o fluido do processo estão sendo reduzidos ao longo do tempo. |
 | 2. Instalação embutida | Permite rotor de mistura grande, ótimo para fluidos de baixa viscosidade sem aderência de parede. Compatível com design higiênico. | Procedimentos de limpeza ou mistura que envolvam raspadores de parede. |
 | 3. Longo Tri-Clamp inserção na parede | Coloca a sonda nas melhores áreas misturadas em fluidos com efeitos de parede, como adesão e camadas limites. | Rotor menor necessário para usar sonda longa na altura do rotor. O sensor é mais propenso a danos ao remover o rotor ou outros componentes do tanque. |
 | 4. Instalação roscada na parede | Ideal quando o tanque já possui portas roscadas NPT. | Nem sempre é higiênico. Pode haver acúmulo ao redor da parte superior da área de detecção se o Weldolet for muito longo. |
 | 5. Instalação longa por baixo | Quando preocupado com gradiente de densidade ou mistura incompleta. Desejado para detectar aglomerados sólidos que afundaram. | Se os aglomerados sólidos forem grandes e pesados o suficiente, esta posição é vulnerável. Também pode causar desafios de limpeza. |
 | 6. Instalação roscada em tubo | Se o reator tiver padrões de fluxo prescritos, eles não devem ser interrompidos no próprio recipiente de mistura. | O tamanho do tubo deve ser considerado. Quando não há linha de recirculação, isso só pode ser uma 'verificação' depois que o produto já estiver em movimento para a próxima operação da unidade. |
 | 7. Instalação roscada de inserção longa no cotovelo do tubo | Tubos estreitos, 2” e abaixo. Permite sonda no campo de fluxo sem preocupações com acúmulo. Não precisa ser uma curva no topo de um tubo. Ótimo para materiais que tendem a solidificar no equipamento. | Requer uma curva. Quando não há linha de recirculação, isso só pode ser uma 'verificação' depois que o produto já estiver em movimento para a próxima operação da unidade. |
As Figuras 3, 4 e 5 demonstram instalações específicas de tanques de mistura com um misturador de rotor central na Figura 3 e um misturador de alta velocidade com um raspador na Figura 4. Na Figura 5, é mostrada uma configuração para teste intermitente. Esta não é de forma alguma uma lista completa, mas fornece algumas instalações comuns de vasos de mistura.
Figura 3: Instalação no tanque de mistura
Figura 4: Instalação em dissolvedor misturador de alta velocidade.
Figura 5: Instalação de um sistema de monitoramento intermitente onde a sonda pode ser abaixada no misturador quando necessário.
Controle e Automação de Processos
Ter pleno conhecimento do progresso da mistura e da homogeneidade do sistema a partir do monitoramento das medições de viscosidade em tempo real apresenta a oportunidade de ajustar incrementalmente seus fluidos de entrada para se adaptar às condições. Após o uso a longo prazo, um engenheiro de processo pode construir um envelope de processo esperado, veja a Figura 6, em torno dos dados encontrados em execuções anteriores pelo sensor. Este envelope esperado permite que os operadores saibam se a viscosidade está se desenvolvendo normalmente e permite que ajustes sejam feitos se surgirem preocupações sem esperar pela mistura completa. Isso ajuda a detectar diferenças de matéria-prima precocemente. No exemplo mostrado na Figura 6, a viscosidade se desenvolve ao longo de um tempo de mistura de 10 horas. A execução atual é mostrada em azul e pode-se ser alertado de que a execução atual está ocorrendo anormalmente em apenas algumas horas, o que permite ao operador fazer ajustes antecipados e economizar horas de tempo de processamento.
Figura 6: Linhas vermelhas pontilhadas formam o envelope de processo esperado. As execuções anteriores e seus valores médios são vistos em cinza. O ponto de ajuste com uma tolerância dada é mostrado pela região verde. Para a execução atual (azul), o desenvolvimento de viscosidade anormal já pode ser detectado em 200 minutos.
Impacto da viscosidade nas velocidades de mistura
As leituras de viscosidade mudam com a taxa de fluxo para fluidos não newtonianos sensíveis ao cisalhamento, e o aumento da viscosidade pode reduzir a taxa de fluxo com a mesma quantidade de mistura. Isso deve ser considerado ao interpretar seus resultados.
Controle de Qualidade Contínuo
Dados sobre as condições atuais no tanque e sua relação com o produto resultante podem dar aos operadores a confiança de que as verificações off-line passarão no controle de qualidade e, finalmente, permitirão aos operadores maior confiança de que os produtos finais também têm propriedades consistentemente corretas. A inclusão de pontos de dados adquiridos de medições de controle de qualidade padrão (por exemplo, Brookfield, Zahn ou outros testes manuais) pode ajudar os operadores a ver como os desvios nessas medidas se correlacionam com as leituras de mudança do SR-Sensor. Como os SR-Sensors não são intrusivos no processo, os testes manuais podem continuar a ser feitos normalmente, e uma correlação empírica entre o teste manual e a viscosidade do SR-Sensor pode ser feita. Tal correlação terá que ser exclusiva para cada fluido sendo produzido. Idealmente, um desvio na viscosidade do SR-Sensor pode até mesmo alertar os operadores sobre a necessidade de um teste de Controle de Qualidade manual (testes acionados por evento).
Escolhendo qual SR-Sensor
Para ambos os sensores SR, os requisitos do processo precisam ser atendidos para segurança contra explosão, segurança higiênica, segurança alimentar e Limpeza no Local (CIP). Quando certificações de segurança contra explosão são necessárias Rheonics ofertas Sensores SR certificados pela ATEX e IECEx. Para segurança higiênica e alimentar/farmacêutica Sensores SR certificados pela EHEDG da Rheonics são recomendados. Uma vez instalados, os sensores SR podem ser usados para indicar a limpeza de uma linha de processo e Otimizar sistemas de limpeza no local (CIP) e com Certificado 3-A Rheonics Sensores SR você pode ter certeza de manter total conformidade com os padrões sanitários CIP em seu processo. Se os sensores precisarem ser removidos para limpeza (por exemplo, pigging), o Sensores SR retráteis pode ser usado. Os sensores SR não requerem manutenção, não têm partes móveis, uma vedação metal-metal e nenhum polímero necessário para operação, tornando-os uma adição fácil a qualquer processo para melhorar o controle e a qualidade.
Para escolher entre SRD e SRV em vasos de mistura, um SRD fornece aos usuários informações adicionais sobre seu processo, ou seja, a densidade do fluido além da viscosidade e temperatura medidas por SRV. Como a densidade e a viscosidade são propriedades fisicamente relacionadas, a densidade pode fornecer uma visão antecipada de um aumento inesperado da viscosidade. No entanto, para medições de SRD, bolhas, baixa velocidade e grandes bolhas no sistema podem aumentar o ruído nas leituras. Portanto, se houver uma grande quantidade de ruído nos dados quando um SRV for usado, um SRD não é recomendado e deve-se continuar a usar o SRV.
A conexão de processo de qualquer um dos sensores é personalizável para seu processo. Sondas de descarga, curtas e longas e várias conexões de processo estão disponíveis e podem ser exploradas aqui: Instalação de SRV e SRD.
Referências
- 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
- ATEX – Certificação IECEx » rheonics :: viscosímetro e medidor de densidade
- Certificado 3-A Rheonics viscosímetro de processo e medidor de densidade » rheonics :: viscosímetro e medidor de densidade
- Rheonics Sensores de viscosidade e densidade em linha certificados pela EHEDG para aplicações alimentícias e farmacêuticas » rheonics :: viscosímetro e medidor de densidade
- O que é CIP? Otimizando sistemas CIP (Clean In Place) com medições de viscosidade e densidade em linha » rheonics :: viscosímetro e medidor de densidade
- Instalação do Viscosímetro SRV
- Medidor de densidade retrátil e viscosímetro – Tipo SR-X5 e X8
