MEDIDA EN LÍNEA DE LA DENSIDAD Y VISCOSIDAD DE LA BARBOTINA

M. Moschini, G.M. Revel, S. Rocchi, D. Totaro, 1. Roncarati (*)

Dipartimento d i Meccanica, Universith Politecnica delle Marche V i a Brecce Bianche, 1-60131 Ancona, ITALIA

Tel. 0039-071-2204441, fax 0039-071-2204801, e-mail: gm.revel@mm.univpm.it

(*) Leonardo 1502 Ceramica Spa, V i a G. Di Vittorio 24, 40020 Casal f iumanese (BO), ITALIA

RESUMEN

En la producción cerámica, la molienda es uno de los procesos más importantes, ya que determina las características de la barbotina a secar a continuación por atomización en el atomizador.

En los últimos años, se han realizado diferentes estudios sobre la manera de mejorar la productividad y la controlabilidad de la molienda, dado que la barbotina debe tener diferentes propiedades especqicas en función del tipo de producto (gres porcelánico, piezas de rnonococción, etc.) a fabricar. Por ejemplo, la pasta de gres porcelánico debe tener una molturación mucho más fina que la de una pieza de monococción blanca.

La necesidad, cada vez mayor, de flexibilidad ha impuesto como consecuencia la exigencia de una mejora de las técnicas de control en línea, también debido a la alta inercia de los fenómenos implicados en el proceso de m01 ienda. Esto es importante, especialmente para la molienda continua, donde las variables de proceso y las características de salida de la barbotina deben mantenerse constantemente bajo control. En la industria cerámica, la densidad, la viscosidad y el residuo se miden normalmente de forma manual cada 2 a 3 horas para verificar la calidad de la barbotina resultante.

Por lo tanto, la posibilidad de medir estos parámetros en continuo parece ser de gran importancia del punto de vista del control.

El objetivo de este trabajo ha sido la determinación de los métodos de medida en línea óptimos para la densidad y la viscosidad de la barbotina. En concreto, se consideran diferentes métodos de medida, indicando para cada uno de estos las ventajas, desventajas y diferentes posibles configuraciones de instalación.

Algunos de estos métodos también se han analizado en ensayos de laboratorio, para poder realizar procedimientos de calibración adecuados en bancos de ensayos dedicados. Finalmente, se han desarrollado algunos ensayos en línea y se presentan los resultados.

En los últimos años la industria cerámica ha tenido que enfrentarse a una fuerte y creciente competencia, la cual ha llevado a la exigencia de potenciar la automatización de los procesos productivos, mejora la flexibilidad y reducir los residuos del proceso de fabricación. La calidad y la durabilidad de las baldosas cerámicas fabricadas dependen de varios aspectos de los ciclos de producción utilizados, como p. ej., las materias primas, la regulación de las líneas de producción, tipo de proceso de producción, etc. Todos estos aspectos deben conjugarse para alcanzar un compromiso óptimo entre costes, calidad y flexibilidad.

Entre los diferentes procesos, la molienda es uno de los procesos más importantes, ya que determina las características de la suspensión a secar por atomización en el atomizador. La molienda continua, en particular, es una técnica que se está difundiendo cada vez más, ya que permite la eliminación del tiempo muerto asociado a la carga y descarga del molino, y aumenta el rendimiento del proceso de molturación. Sin embargo, existen muchos problemas relacionados con el uso del molino continuo, como la formación de grandes conglomerados de arcilla y las bolas de molienda, o el requisito de un mayor control de proceso.

Los parámetros principales que pueden afectar la densidad y la viscosidad en un proceso de molturación continua se asocian principalmente a la cantidad y a las características de los componentes a la entrada del molino ''1.

Por lo que se refiere al pesaje y a la dosificación de las materias primas, del agua y del desfloculante, estas operaciones se suelen realizar mediante sistemas controlados por microprocesadores altamente fiables, que garantizan la constancia de los flujos de entrada. Esto conduce a una buena consistencia de las características de la barbotina.

Por otra parte, existen varios factores que son más difíciles de controlar y que pueden crear fluctuaciones en los valores de la densidad y de la viscosidad. En primer lugar, está la humedad de las materias primas que no es fácil de monitorizar de una manera constante. En segundo lugar, están las características químicas y físicas del agua, que pueden tener una influencia relevante en la reología de la barbotina. Esto es especialmente importante cuando se utiliza el agua reciclada, procedente de un tratamiento de clarificación-floculación, y que contiene por tanto una alta proporción de sustancias iónicas que no son siempre constantes en el tiempo y poseen una influencia marcada sobre la viscosidad final. El control de la densidad y la viscosidad es importante para los procesos posteriores: la viscosidad puede afectar la descarga y tamizado de la barbotina y también influye en la granulometría del atomizado resultante del proceso de atomización. La densidad se relaciona directamente con el contenido de agua de la barbotina y determina la cantidad de agua a evaporar por el atomizador, es decir, su temperatura de funcionamiento para alcanzar un valor constante de la humedad a la salida.

En los últimos tiempos se han presentado varios trabajos (p. ej. [21J31) sobre la manera de mejorar la productividad y la controlabilidad de la molienda, con el propósito de conseguir unas características óptimas para los diferentes tipos de producto (gres porcelánico, piezas de monococción, etc.). Se ha demostrado que es posible regular la densidad, la viscosidad y la granulometría de la barbotina obtenida, ajustando el contenido en sólidos, contenido de desfloculante y los parámetros del proceso de molienda.

Cabe destacar que la influencia de estos parámetros se caracteriza por las inercias y escalas de tiempo bastante lentas. Por consiguiente, la necesidad de aumentar la flexibilidad ha exigido una mejora de las técnicas de control en línea. En este momento, en la industria cerámica, la densidad y la viscosidad se miden manualmente cada 2 horas y las posibles desviaciones de los valores óptimos (en base a la experiencia de años) son corregidas manualmente por el operador.

El objetivo del presente trabajo ha sido el desarrollo y ensayo en línea de sistemas de medida de la viscosidad y de la densidad de la barbotina. En la primera fase, se ha realizado un estudio de laboratorio para determinar las calibraciones estáticas y la precisión. Por otra parte, se ha llevado a cabo un estudio de las características reológicas de las barbotinas investigadas con el propósito de obtener unas indicaciones útiles para la instalación óptima de los transductores y para la optimización de la planta a la salida de los molinos. Sin embargo, ha sido necesario solucionar los problemas inherentes de la instalación (deposición a lo largo de la línea de medida, presencia de aire en el circuito, etc.) para conseguir unos resultados precisos y repetibles. A continuación, se han realizado los ensayos en línea en la planta de la empresa COOPERATIVA CERAMICA D'IMOLA, sita en Borgo Tossignano (Imola), donde se demostró la aplicabilidad de estos sensores a la salida del molino continuo y, por tanto, la eficacia de esta técnica para una fase consecuente de control.

2. LOS SISTEMAS DE MEDIDA Y EL BANCO DE ENSAYOS

Para empezar con este trabajo se realizó una revisión crítica de todos los transductores de densidad y de viscosidad, para seleccionar los sensores que tuvieron las características siguientes:

Facilidad de instalación y mantenimiento en línea; Simplicidad constructiva; Insensibilidad intrínseca a la entrada de interferencias en línea, como la temperatura, vibraciones, frecuencia de trabajo del circuito; Intervalo de medición (10-120 S copa Ford #4 para la viscosidad y 1200-1900 kg/m3 para la densidad); Precisión de 1 a/o f.s.; Bajo coste.

Los transductores seleccionados han sido los siguientes: Viscosímetro de tiempo de caída; Visco-densitómetro de diapasón; Densitómetro de tubo vibrante.

El visco-densitómetro de diapasón[*] (presentado en la figura 1) se basa en el principio (presentado en la figura 2) que la frecuencia resonante de un elemento depende de la densidad del fluido en el cual se encuentra inmerso. Esto presumiblemente es así, porque el fluido se arrastra con el elemento que vibra, cambiando su masa efectiva y por consiguiente la frecuencia de la resonancia. La viscosidad del fluido aplica una fuerza amortiguadora sobre el sistema. El factor Q (factor de calidad) de la resonancia disminuye por lo tanto con el aumento de la viscosidad. Se utiliza un diseño de diapasón, ya que es inmune a las fuentes de vibración externas. El diapasón se excita por un elemento piezoeléctrico impulsor y el movimiento resultante del diapasón se detecta mediante un elemento de sonda. El voltaje aplicado al piezo impulsor es proporcional al esfuerzo aplicado al diapasón. El circuito electrónico aplica un desplazamiento de fase a la señal del piezo sonda y lo

amplifica hasta un pico constante a nivel máximo. Este voltaje se aplica entonces al piezo impulsor de tal manera que solamente se observarán desviaciones superiores. En función del desplazamiento de fase aplicado, es posible hacer vibrar el diapasón por resonancia o a los dos lados de la resonancia.

Las ecuaciones de trabajo son:

donde Q es el factor de calidad, T es el período de tiempo, vi y k, son los coeficientes de calibración de fábrica. Los dientes del diapasón son prismáticos con segmentos de círculo como sección.

Fluido de baja

Respuesta viscosidad , de amplitud

f~ - f -

Diapasón 1 Figura 1. Visco-densitómetro de diapasón Figura 2. Principio defuncionamiento

La base de acero sobre la cual se monta tiene un diámetro de 17.5 mm y la caja de alojamiento propuesta tendría un diámetro interno de 26 mm.

El principio de funcionamiento del tubo (presentado en el densitómetro de la figura 3) es igual al del diapasón, pero en este caso, el elemento vibratorio es un tubo recto. El tubo tiene una longitud de 1 m y un diámetro interno de 2.54 cm. También en este, caso el elemento se mantiene a su frecuencia natural y cada variación de la densidad genera un desplazamiento de la frecuencia del pico de resonancia.

El principio básico de funcionamiento del viscosírnetro de pistón se basa en la relación lineal entre el tiempo de caída de un pistón inmerso en el fluido a estudiar y la viscosidad del mismo fluido. El transductor se compone de una cámara de medición, que se llena automáticamente con el fluido, en el cual se encuentra montado el pistón.

En el momento de tiempo TI, el sistema de control neumático suelta el pistón para que caiga; entonces el censor de proximidad, situado en el punto final del recorrido del pistón, registra el instante T2 y el sistema de proceso electrónico determina el tiempo de caída (T.0.F) como T2-TI. Utilizando pistones de diferentes dimensiones, se puede cubrir intervalos de viscosidad desde O hasta 2000 cP.

Para someter a ensayo los tres transductores, se ha diseñado un banco de ensayos (presentado en la figura 4) con el objetivo de optimizar la instalación de los sensores y obtener la mayor precisión.

Figura 3. Densitómetro de tubo

El banco de ensayos se ha diseñado con el objetivo principal de tener una estructura apropiada, tanto para la calibración en el laboratorio, como para la insta- lación en línea. Se instaló una bomba neumática de membrana para obtener una buena circulación de la barbotina dentro del conducto del banco.

m - tubo

Figura 4. Banco de ensayos

Es importante destacar que para estos transductores, el modo de instalación es crucial para poder alcanzar el mejor funcionamiento.

Se instaló el diapasón en una cámara de medición en forma de L. Este modo de trabajo permitía crear un volumen óptimo de medida sin influencia sobre el elemento de detección y permitía medir la densidad y la viscosidad también para los fluidos con características no newtonianas.

Los ensayos de laboratorio indican que el diapasón es muy sensible a la presión de las ondas a causa de la bomba de membrana, por lo que el diapasón se ha montado con los dientes paralelos al flujo, y en esta posición se puede reducir la influencia de la bomba. La dimensión de la cámara en forma de L ha sido diseñada específicamente para crear el caudal suficiente para permitir un reciclado óptimo de la barbotina y una buena respuesta dinámica, independiente de las condiciones de la instalación y en función solamente de la sensibilidad del instrumento a las variaciones de la viscosidad y la densidad. Para evitar la presencia del aire y obtener un llenado perfecto de las cámaras de medición, los transductores se montaron en el conducto con una cabeza hidrostática. En concreto, el densitómetro de tubo y la cámara en forma de L del diapasón fueron alimentados con la barbotina desde el fondo hasta la

parte superior. Esto permite mejorar la precisión, ya que la presencia de aire en los volúmenes de medición causa una gran dispersión de los valores medidos.

Otro problema importante tiene que ver con las acumulaciones de barbotina dentro de los instrumentos. Por esta razón, se ha instalado una válvula en la parte inferior de las cámaras en forma de L, para monitorizar la presencia de la deposición y eliminarla, cuando el tubo se encuentra montado de forma vertical.

Con respecto a la adquisición de datos (figura 5), es evidente que todos los transductores pueden generar las salidas digitales normales. El viscosímetro de pistón se controla por un convertidor digital electrónico, que permite adquirir los datos por el protocolo de serie RS-485. El densitómetro de tubo y el visco-densitómetro de diapasón se controlan por el mismo convertidor análogo-digital capaz de adquirir los datos tanto por el protocolo de serie RS-232 como por el RS-485.

Convertidor AID

üomitómetm

Convertidor A/ü

Figura 5. Adquisición de datos de la red

3. LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos en línea en el molino continuo han sido precedidos por un estudio preliminar de laboratorio, que ha proporcionado unas indicaciones útiles sobre el funcionamiento de los transductores, sobre las características del fluido y sobre las condiciones óptimas para las medidas estables y repetibles.

Concretamente, se han realizado ensayos sobre:

Las características reológicas de la barbotina; Determinación de la precisión de los transductores en el banco utilizado; Las entradas perturbadoras y modificadoras de los transductores investigados, eventualmente presentes en la línea de producción.

La barbotina es evidentemente un fluido no newtoniano, cuya viscosidad resulta muy influenciada por el gradiente de velocidad de trabajo. Además, las curvas

reológicas del gradiente de velocidad-viscosidad podían variar fácilmente con el cambio de la concentración de los componentes u otros parámetros del molino.

Por otra parte, el gradiente de velocidad al cual está sujeto el fluido a la salida del molino y en la línea de salida varía al pasar de entradas pequeñas a conductos de diámetro grande. Esta variación de la viscosidad a lo largo de la línea se refleja en el rendimiento de la planta. Por ejemplo, una barbotina con un comportamiento fuertemente dilatante (la viscosidad aumenta con el gradiente de velocidad) crearía grandes problemas al pasar a una entrada pequeña, llevando a la oclusión. De otra forma, una barbotina con un comportamiento seudoplástico crearía fácilmente costras en las zonas expuestas a flujos bajos.

Naturalmente es importante considerar también la característica tixotrópica de la barbotina, que se observa al dejarla en reposo durante varios minutos en una zona no sujeta a flujo. Se puede observar inmediatamente un aumento de la viscosidad (en parte debido a la evaporación de la parte más volátil) hasta la solidificación total.

Los ensayos reológicos de laboratorio han sido realizados utilizando un viccosírnetro mtacional para definir las curvas del gradiente de velocidad-viscosidad para los diferentes porcentajes de dilución. En la figura 6 se puede observar un ejemplo del resultado, donde se presentan las curvas para un tipo concreto de barbotina (la '%arbotina blanca").

Se puede apreciar un comportamiento seudoplástico de la barbotina. El aumento de la dilución genera una dispersión de las partículas sólidas y las curvas tienden a hacerse más planas, adoptando un comportamiento casi newtoniano. El objetivo del proceso de molturación en húmedo es naturalmente el aumento del contenido en sólidos de la barbotina, para disminuir de esta manera la energía requerida para evaporar el agua en el secado por atomización. Además, la creciente dilución aumenta la posibilidad de desagregación de las partes sólidas dentro de la solución (con alta viscosidad) del diluyente (agua), que se caracteriza por una viscosidad más baja, con el riesgo consiguiente de deposición en las diferentes zonas de la planta.

Estas consideraciones, aunque presentadas solamente para un tipo de barbotina (sometida a continuación a ensayo en la línea), indican la importancia de los aspectos reológicos en la producción de la barbotina en los molinos continuos, tanto para la optimización de la planta como para la obtención de la mejor configuración de la instalación para un posible sistema de medida de la viscosidad y de la densidad. Los sensores ensayados funcionan a un alto gradiente de velocidad (superior a 104 S-'), muy cerca al de la copa Ford #4 empleada actualmente en la industria para el control manual. Por lo tanto es importante observar que la variación de la viscosidad observada a los diferentes niveles de dilución podría ser notablemente más pequeña que las alcanzadas en realidad a bajos gradientes de velocidad, lo cual es de interés, por ejemplo, para la descarga lenta del molino por los tubos de diámetro grande. Esta información debe tomarse en cuenta para el control y se puede recuperar fácilmente mediante caracterizaciones similares.

Las calibraciones de los sensores han sido realizadas bajo condiciones muy similares a las presentes en la línea de producción, para poder generar datos de calibración para corregir los resultados de los ensayos en línea. La calibración es un paso necesario en el uso de estos instrumentos, ya que éftos realizan una medida indirecta en base a la observación de diferentes fenómenos (vibraciones, tiempo de caída, etc.). Por lo tanto, los datos en bruto siempre necesitan un

tratamiento posterior para su corrección mediante la aplicación de los coeficientes de calibración. Las calibraciones se realizaron mediante la comparación con los instrumentos más utilizados en el laboratorio para la viscosidad y la densidad, es decir, la copa Ford #4 y el picnómetro a base de masa, respectivamente.

o 100 100 300 400 1100 600 700 #O 900 lo00 1100 1100 lsoo 1400 11100

ORADIENTE DE VELOCIDAD [S*]

Figura 6. Comportamiento reológico de la "barbotina blanca"

Una variable muy importante, que se mantuvo bajo control, ha sido la temperatura de la barbotina, que puede variar de manera importante a la salida de los molinos. En nuestro ensayo, la temperatura oscilaba entre 56 y 58"C, por lo que era adecuado calibrar los transductores a una temperatura media del fluido de 57"C, no siendo relevantes para el proceso industrial las variaciones en un intervalo de temperatura de 2°C. Sin embargo, las variaciones de temperatura a la salida del molino podrían ser superiores, y en este caso sería necesario definir los diferentes intervalos de temperatura en los cuales la calibración tendrá que realizarse. En la mayoría de los casos, será suficiente aplicar coeficientes correctores constantes.

Los ensayos se realizaron en un intervalo estrecho de viscosidad y de densidad, alrededor de los valores de interés. De hecho, se observó que para el fluido con un comportamiento claramente no newtoniano, la precisión de los transductores depende en gran medida del intervalo de medición, y dicha precisión empeora con su aumento (con dispersiones signúicativas en las lecturas). La calibración realizada en intervalos más amplios puede llevar a la manifestación de comportamientos no lineales, con la obtención de incertidumbres más altas.

En las figuras 7, 8, 9 y 10 se representan las líneas de calibración para los sensores de viscosidad y de densidad ensayados. Las precisiones alcanzadas, expresadas como tres veces la desviación típica con respecto a las líneas de calibración son las siguientes:

DENSITÓMETRO DE TUBO: f 2.19 kg/m3; DIAPASÓN PARA LA MEDIDA DE LA DENSIDAD: f 4.01 kg / m3; DIAPASÓN PARA LA MEDIDA DE LA VISCOSIDAD: ZIZ 0.15 "E; VISCOS~METRO DE PISTÓN: 0.1 "E;

Figura 7. Calibración estática del densitómetro de tubo

Figura 8. Calibración estática del densitómetro de diapasón

Figura 9. Calibración estática del viscosimetro de diapasón

P.GI - 75

- - ~ ~ l

f.. 1 -. H --

.-

íW(I 7

U , U , w U I í U I U I U , w . U , U ,

C O P A f O W ) s 4 ~

Figura 10. Calibración estática del viscosímetro de pistón

Se evaluó asimismo el funcionamiento dinámico de los instrumentos en la instalación ensayada en los experimentos de laboratorio. En concreto, se generó una entrada de escalón mediante una adición repentina de agua a la barbotina y se midieron las salidas. Mientras que la respuesta del tubo y del diapasón fue casi inmediata (menos de 1 S de desfase), se confirmó que el viscosímetro de pistón demostró un comportamiento de primer orden con una constante temporal de aproximadamente 40 s en la instalación ensayada. Esto se debe al hecho que el reciclado en la cámara no es completo en cada medida; no obstante este valor es totalmente satisfactorio para la aplicación a la salida del molino, donde los fenómenos

_ tienen . - una escala de tiempo más larga. -

4. ENSAYOS EN L~NEA

El objetivo principal de este trabajo consiste en el ensayo de la eficacia en la aplicación de los transductores seleccionados en el proceso de molienda. La posibilidad de aplicar los transductores a la producción en línea depende principalmente de los siguientes factores:

1) precisión y repetibilidad suficientes en la medida de cada variación de la viscosidad y de la densidad del valor de consigna;

2) respuesta dinámica rápida que permite la implantación a continuación de un sistema de control.

Por las razones anteriores se decidió ensayar el transductor en un molino continuo para verificar la aplicabilidad de estos sensores. El ciclo de producción del molino continuo ensayado duraba cerca de 20-22 horas, y durante este período el molino alimentaba un tanque donde se almacenaba la suspensión de barbotina.

Para ensayar rápidamente los transductores sin perturbar el ciclo de producción, se instaló el banco de medida cerca de la salida del tubo que llevaba la suspensión de barbotina desde el molino al tanque (figura 11).

El caudal de barbotina en el tubo no era constante, por lo que, para evitar tener aire en los conductos de medida, el tubo de entrada de la bomba de membrana se

colocó en un cubo cerca de una cascada generada por el rebosadero de la suspensión de barbotina procedente del tubo de alimentación. El tubo de entrada de la bomba de membrana se colocó justo debajo de la superficie de la barbotina para evitar la aspiración en un punto de estancamiento del cubo. Esta configuración del dispositivo resultó indispensable para obtener una mayor precisión y respuesta dinámica, dependiendo solamente del funcionamiento de los transductores y no de la instalación.

Con relación a la densidad y la viscosidad, se midió también la temperatura de la barbotina, ya que durante el proceso de molienda varió lentamente desde 56 a 58°C. Los valores medidos de densidad y de viscosidad se compararon periódicamente con los resultados medidos manualmente con un picnómetro para la densidad y una copa Ford #4 para la viscosidad. Los resultados se presentan en las figuras 12 y 13. Los datos fueron adquiridos durante un tiempo total de 530 minutos (cerca de 9 horas) para seguir toda la variación de la densidad, de la viscosidad y de la temperatura durante el proceso completo de molienda. Para el tubo y el visco-densitómetro, los datos se adquirieron muestreando cada dos segundos, mientras que para la medida del viscosímetro de pistón la frecuencia era 20 S, obteniéndose un valor medio cada minuto. La frecuencia de muestre0 más baja del viscosímetro de pistón no generó pérdidas de información, ya que, como demuestran los resultados, la viscosidad, al igual que la densidad, osciló con un período de tiempo de unos 80-90 minutos.

TANQUE

Figura 11. Banco de ensayo instalado en la planta de Cooperativa Ceramica d'lmola

Figura 12. Adquisición de la densidad en ltnea (densitómetro de tubo y de diapasón)

10 w 8 m

h . W 57

0 7 u e E d E)

vj S

0 4 " P I g . " F 2 52

1 51

O w O 50 1 0 0 1 w 2 0 0 ~ a o o ~ 4 0 0 4 5 0 6 0 0

TIEMPO [minutos]

Figura 13. Adquisición de la viscosidad en ltnea (viscosfmetro de pistón y de diapas6n)

Los parámetros medidos de la barbotina variaron con una oscilación lenta alrededor de un valor medio de 1718 kg/m3 para la densidad y 3.12 "E para la viscosidad.

Los datos presentados no se han corregido con los coeficientes de calibración obtenidos durante los experimentos de laboratorio. Este hecho genera, para el densitómetro de tubo y el viscosímetro de pistón, el desplazamiento con respecto a los valores medidos por la copa Ford y el picnómetro, lo cual parece ser constante con el tiempo y la temperatura.

En las figuras 14 y 15 se presentan los resultados corregidos con los coeficientes de calibración, demostrando una concordancia satisfactoria con las medidas de referencia realizadas fuera de la línea.

1WI W

W 1.m

z! 70 b> 2 1.7W Ó!

z 60 $ # 1.m W

n 8 1 .&a0

10

1.5W 30 O 100 ZW 300 400 500

TIEMPO [minutos]

Figura 14. Densidad corregida con los cotficientes de calibración estáticos (densitómetro de diapasón y de tubo)

59

58

57

56 E S

55 2 S = ' w P

53 3 l-

52

51

M O 50 100 lso 200 250 300 350 4m 450 500

TIEMPO [minutos]

Figura 15. Vicosi&d corregida con los c@ientes de cal13ración estdticos ~viscosímetro de diapason y de pist6n).

Es evidente cómo el densitómetro de tubo y el viscosímetro de pistón siguen cada variación de la densidad y de la viscosidad durante el proceso con la misma precisión alcanzada durante la calibración en el laboratorio. Esto se confirma por la rápida transición registrada a los 100 minutos aproximadamente, debido a una operación de limpieza del molino. La limpieza del molino se realizó con una adición importante del agua que causó una disminución rápida de la temperatura y de la densidad, medida correctamente por los transductores instalados.

Por otra parte, el visco-densitómetro de diapasón también presentó una buena respuesta dinámica (todas las variaciones se siguen correctamente), pero demostró también una desviación en el tiempo, disminuyendo para la densidad y aumentando para la viscosidad. Esta desviación podria deberse a una sensibilidad muy alta a la temperatura (que podría funcionar como una entrada perturbadora) o a la deposición de barbotina dentro de la cámara de diapasón en una cantidad que aumenta con el tiempo. Por lo tanto, puesto que la posibilidad de utilizar un único sensor compacto para la densidad y la viscosidad podría ser muy interesante, parece que la instalación debe ser mejorada todavía más a fondo.

La investigación presentada en este trabajo demuestra que es posible medir la densidad y la viscosidad en línea con precisión a la salida del molino. En concreto, se han calibrado y ensayado tres diferentes transductores en el laboratorio y en la línea con resultados muy satisfactorios en cuanto a la precisión y respuesta dinámica. Las fluctuaciones que se han registrado durante los experimentos para la densidad y la viscosidad están dentro de los intervalos que se consideran aceptables en la producción de baldosas cerámicas. Sin embargo, en algunos casos puede ser importante realizar un seguimiento de estas variaciones. Por ejemplo, en la producción del gres porcelánico, los molinos continuos se utilizan para producir una barbotina incolora, a la cual se adiciona a continuación colorantes concentrados para obtener una pasta coloreada. El control de la densidad de la barbotina, junto con la fiabilidad de los sistemas de proceso discontinuos, es fundamental para obtener una barbotina final con una relación precisa pasta cerámica /pigmento.

RECONOCIMIENTOS

Los autores agradecen a la empresa COOPERATIVA CERAMICA D'IMOLA la disponibilidad de su planta para los ensayos en línea con el molino continuo y a las empresas fabricantes de la instrumentación el uso de los transductores durante todo el período de la investigación.

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