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Pruebas de materiales en láminas extruidas

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La gama DCCT Pro2

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Introducción

La fabricación de películas y láminas de polímeros se realiza normalmente mediante un molde de lámina, que puede tener varios metros de ancho. Estos moldes suelen estar alimentados por una o varias extrusoras de husillo, y la lámina pasa por los rodillos de calandrado y se sostiene mientras se enfría. A continuación, puede laminarse o cortarse en paneles, en función del grosor.

Véase la Fig. 1, Proceso típico de extrusión

Aunque las líneas de extrusión son fiables, puede ser deseable o necesario llevar a cabo una detección electrónica de agujeros de alfiler en el material extruido, y está claro que la forma más eficaz de hacerlo es en la fase más temprana posible del proceso. Los electrodos se colocan a ambos lados del material que se va a comprobar y el instrumento aplica una carga continua al electrodo superior. Cualquier defecto en el material permitirá el paso de una chispa entre los electrodos, que será detectada y notificada por el instrumento.

Consulte la Fig. 2, Ubicación de los electrodos de prueba

Los instrumentos DCCT de Buckleys son ideales para este propósito, ya que proporcionan una salida de CC de alta tensión muy estable, con una alarma de sensibilidad ajustable. Además, estos instrumentos están equipados con conexiones de relé de voltaje cero controladas por software que funcionan en sincronización con la alarma, lo que permite la interconexión con controladores PLC, o una variedad de otros dispositivos, por ejemplo, un pulverizador de pintura para el marcado. Además, el instrumento está equipado con conexiones de enclavamiento que permiten controlar y desactivar a distancia la salida de alta tensión si el caso de seguridad lo requiere. También dispone de un contador de fallos.

El instrumento puede generar entre 0,9 y 40 kV, y el umbral de alarma oscila entre 10 y 400uA. Ambos pueden ser definidos por el usuario, y los ajustes pueden bloquearse mediante un código de acceso definido por el gestor.

La tensión mínima necesaria para realizar una prueba en un material concreto depende del grosor del material. La tensión máxima que puede utilizarse depende del grosor y de la rigidez dieléctrica del material. Normalmente, las tensiones de prueba se especifican en algún punto entre estos límites, con el fin de garantizar la detección de fallos no perpendiculares en el material, al tiempo que se minimiza, o idealmente se elimina, cualquier riesgo de que la propia prueba cause el daño que se pretende detectar.

Descarga Corona y consumo de corriente del material

Aunque asociamos el aire como un aislante eléctrico extremadamente eficaz, también estamos familiarizados con las chispas que viajan por el aire: los rayos son un ejemplo obvio, pero las bujías de los motores de gasolina y los encendedores piezoeléctricos de gas son quizás más relevantes. En estos casos, el diseño del sistema garantiza que la tensión de los electrodos aumente muy rápidamente y disminuya casi al instante cuando se produce la chispa. Esto no es útil para un sistema de inspección continua, ya que necesitamos que la tensión exista en todo momento y que la chispa sólo se produzca cuando un defecto pase entre los electrodos de prueba. Por consiguiente, el sistema de alta tensión tiene que producir y mantener una diferencia de tensión significativa entre los electrodos de prueba.

Hay dos fenómenos físicos que contrarrestan el mantenimiento de esta diferencia de tensión;

El primero de ellos es la descarga de corona. Se trata de un proceso por el cual el aire que rodea a un cuerpo cargado, como el electrodo, se ioniza y, al hacerlo, se aleja del cuerpo cargado. Esto provoca un flujo continuo de corriente desde el electrodo y depende en gran medida de la tensión aplicada, aunque también se ve afectado significativamente por la forma del cuerpo: los elementos puntiagudos provocarán una descarga más significativa que los esféricos, y los electrodos con escobillas metálicas son especialmente susceptibles a este efecto.

El segundo es la atracción del material. Los materiales altamente aislantes son capaces de actuar como condensadores, y mantendrán una carga dieléctrica en su superficie, sobre todo si hay una contracarga en la superficie opuesta. A medida que el material pasa a través de los electrodos, se producirá una deposición de carga en la superficie del material, que es extraída del electrodo por el material que pasa, y esto representa un flujo adicional de corriente desde el electrodo. La magnitud de esta corriente depende del material ensayado, de la anchura del electrodo y de la velocidad del material a su paso por el electrodo.

Se puede observar, por tanto, que a medida que aumenta el grosor del material sometido a ensayo, aumenta la tensión necesaria, lo que conduce a un aumento de la corriente de descarga Corona. A medida que aumenta la anchura del material, o la velocidad del material, también aumenta la corriente de arrastre del material. Estos factores deben tenerse en cuenta al especificar un sistema de AT. La suma de la corriente de corona y la corriente de arrastre de material es la corriente de demanda en reposo total, Iq por conveniencia.

Buckleys tiene capacidad para realizar pruebas de materiales y se complace en ofrecer asesoramiento sobre las corrientes de corona y de arrastre de material previstas para las instalaciones planificadas; sin embargo, debido a la naturaleza de las descargas y a su dependencia muy específica del entorno y el medio ambiente, este asesoramiento sólo puede ser de carácter general.

Límites de salida del instrumento

Los instrumentos DCCT de Buckleys están diseñados para proporcionar una corriente de salida limitada, principalmente para garantizar que la salida permanezca dentro de los límites especificados por el IEEE para evitar una descarga letal a cualquier persona que toque accidentalmente los electrodos o el cableado de AT. Esto tiene el efecto de limitar la potencia de salida a cualquier tensión dada, como puede verse en el gráfico de la Fig. 3.

Consulte la Fig. 3, Rendimiento de salida típico a 40 kV

La línea roja del gráfico de la figura 3 muestra el límite de rendimiento como límite para la corriente continua en todo el rango de tensión de salida del instrumento DCCT. Idealmente, la demanda de corriente Iq a la tensión requerida caerá en la zona delineada en verde. Sin embargo, si la corriente de demanda Iq es suficientemente alta, provocará una caída de la tensión de salida. Siempre que la tensión resultante siga siendo lo suficientemente alta como para realizar la prueba de forma fiable, esto es aceptable, sin embargo, si conduce a una tensión por debajo del mínimo necesario, es posible que la prueba no detecte los defectos.

Esto conduce inevitablemente a una situación en la que algunas combinaciones de espesor de material, anchura de extrusión y velocidad de extrusión superarán la salida de un solo instrumento.

Solución de Buckleys

En consecuencia, Buckleys ha desarrollado un diseño modular de DCCT que permite controlar hasta cuatro electrodos desde una única estación de mando. Las unidades modulares están empaquetadas en una caja de 2U 19" para montaje en bastidor, y se suministran con el hardware necesario para su instalación.

En el enfoque tradicional, era necesario limitar la anchura de la extrusión a la que podía escanear una sola fuente de alta tensión, o adquirir varios instrumentos para conectarse a varios electrodos.

Con el Buckleys DCCT Pro2 modular, pueden conectarse varios electrodos a una fuente dedicada, con una sencilla interfaz de control común, lo que permite probar materiales más anchos y gruesos a velocidades de línea más altas. Además, cada etapa de salida contiene su propio excitador de relé, lo que permite una localización más precisa de los defectos detectados.

En el diagrama siguiente, se han utilizado dos unidades de doble canal para accionar cuatro electrodos independientes. Una de las unidades contiene un panel de control, aunque existe la opción de montarlo a distancia si se desea.

Resumen y conclusión

El grosor y la anchura del material extruido, así como la velocidad de la extrusora, son los tres criterios determinantes a la hora de especificar un sistema de detección de agujeros de alfiler de alta tensión. El aumento de cualquiera de estas variables supone una mayor exigencia para el sistema.

Los límites de la instrumentación se definen por motivos de seguridad y compatibilidad. Los instrumentos individuales no suelen ser adecuados para extrusiones gruesas, anchas y rápidas. Los instrumentos múltiples pueden resolver el problema, pero son costosos y consumen espacio de producción.

El uso de un sistema modular permite aumentar considerablemente la capacidad del sistema de forma rentable, integrada y fácil de implantar.