Anders L. Østergård, Francesco Sergi-Lindell – FLUIDAN
RheoStream® è il reometro fornito da Fluidan ApS per la misura di processo in tempo reale della viscosità e delle forze di taglio dei liquidi non-Newtoniani.
Il monitoraggio automatico della reologia dei liquidi garantisce la possibilità di regolarli in base alle proprie esigenze di produzione senza dover compiere lo sforzo delle misure manuali.
Quando gli utilizzatori usano i prodotti, la loro percezione e la funzionalità si basano su una reologia adeguatamente bilanciata: la pittura sarà efficace? Il detergente si fisserà alla superficie? E la lozione idraterà la pelle? Questo reometro contribuisce a garantire la qualità desiderata risparmiando i tempi di produzione.
Reometro di processo
Il reometro viene installato diretta-mente nel processo di produzione, di fianco al liquido da misurare. Esso fornisce diversi campioni che vengono gestiti e analizzati nello strumento, il quale fornisce i dati al sistema di controllo in fabbrica. I dati vengono quindi resi disponibili per il controllo manuale o automatizzato del processo.
RheoStream è un prodotto alternativo che sostituisce le procedure standard di misura della reologia/viscosità di liquidi non-Newtoniani:
-Viscosimetri inline che forniscono dati della viscosità in tempo reale
-Viscosimetri manuali del sistema che forniscono dati reologici empirici
-Reometri di laboratorio che forniscono una serie completa di dati della reologia
Queste procedure offrono o dati inaccurati e insufficienti per i liquidi non-newtoniani oppure dati off-line che non possono essere utilizzati per le regolazioni automatizzate.
Il nuovo reometro fornisce una serie completa di dati della reologia in tempo reale direttamente nel sistema di controllo.
Grazie alle misure in tempo reale, è possibile valutare e regolare il processo produttivo mantenendolo a regime e sotto controllo nell’aggiunta di addensanti, nella diluizione con i solventi oppure durante altre procedure correttive.
I vantaggi
Operando con RheoStream, gli addetti hanno l’opportunità di: regolare il processo costantemente oppure regolare il lotto in modo automatico, con la garanzia che i liquidi trattati siano conformi ai vincoli dettati dalle specifiche. Il fattore umano nella misura della reologia QC viene escluso ottenendo una maggiore precisione.
I vincoli delle specifiche sono più stretti, ma il risultato è sempre esatto. Gli operatori non dovranno più intervenire nuovamente sul materiale off-spec, aumentandone la funzionalità e i volumi lavorati. La produzione di ogni lotto e di ogni tonnellata di materiale soddisfa i requisiti specificati in modo che il risultato finale sia prevedibile, a garanzia di una catena di distribuzione ottimizzata e più veloce.
Raccolta di dati per l’analisi dei big data/processo produttivo intelligente/industria 4.0
RheoStream fornisce anche alla società informazioni in tempo reale sulla reologia rendendo evidente la prestazione di processo, sia in ambito lavorativo che nei modelli digitali. Con un numero così elevato di parametri da regolare nel processo e così pochi dati certi sulle reali proprietà del liquido presente nell’acciaio inossidabile, è difficile definire i criteri di valutazione della prestazione basati su un modello dato. Il reometro misura il profilo della viscosità, ad esempio le forze di taglio dei liquidi non-newtoniani.
I dati forniti sono i seguenti:
– Report della viscosità (o della sollecitazione di taglio) a 3 differenti range preselezionati.
– Su richiesta, vengono calcolati e riportati i parametri di un modello alternativo della viscosità (Bingham, Herschel-Bulkley, Cassons) che forniscono parametri quali il carico di snervamento apparente, l‘indice di densità e altri.
– Visualizzazione della temperatura a cui viene compiuta la misura.
RheoStream opera con liquidi costituiti da particelle di dimensioni inferiori a 200 µm (sono consentite poche particelle grandi fino a
500 µm). Il campione in entrata potrebbe avere una temperatura di 10-60°C e viene raffreddato/riscaldato fino a raggiungere la temperatura di misura desiderata (20-40°C). Il reometro copre un range di forze di taglio pari a 1.5-1000 s-1 e le misure del range della viscosità mostrate nel Limit Plot – ad esempio a 10 s-1 il range della viscosità è pari a 40-40.000 Pas. L’intervallo della viscosità dipende dalla forza di taglio della misura, nell’“area di applicazione” indicata nella figura 3.
– Al di sopra della linea blu continua superiore, i campioni sono troppo densi, limitati dalle parti interne
– Al di sotto della linea blu inferiore, i campioni sono troppo diluiti, e si raggiunge il limite segnale/rumore degli strumenti.
Come sapere se il liquido rientra nell’area di applicazione?
In primo luogo, i campioni vengono caratterizzati con l’ausilio di un reometro di laboratorio. Le curve della viscosità vengono quindi elaborate nel Limit Plot (Fig.3).
In questo esempio, si osserva che: i campioni sono soggetti alle forze di taglio – tutti e quattro i materiali di rivestimento rientrano nell’area misurabile per tutto l’intervallo delle velocità di taglio di 1.5-1000s-1.
