por Michael Kelly, Allied PhotoChemical, e David Hagood, Finishing Technology Solutions
Imaxina ser capaz de eliminar case todos os VOC (Compostos Orgánicos Volátiles) no proceso de fabricación de tubos e tubos, o que equivale a 10.000 libras de COV ao ano. Imaxina tamén producir a velocidades máis rápidas con máis rendemento e menos custo por parte/pé lineal.
Os procesos de fabricación sostibles son fundamentais para impulsar unha fabricación máis eficiente e optimizada no mercado norteamericano. A sustentabilidade pódese medir de varias maneiras:
Redución de VOC
Menor consumo de enerxía
Man de obra optimizada
Produción de produción máis rápida (máis con menos)
Uso máis eficiente do capital
Ademais, moitas combinacións das anteriores
Recentemente, un fabricante líder de tubos implementou unha nova estratexia para as súas operacións de revestimento. As plataformas de revestimento anteriores do fabricante eran a base de auga, que teñen un alto contido en COV e tamén son inflamables. A plataforma de revestimento sostible que se implementou foi unha tecnoloxía de revestimento ultravioleta (UV) 100% sólidos. Neste artigo, resúmense o problema inicial do cliente, o proceso de revestimento UV, as melloras xerais do proceso, o aforro de custos e a redución de VOC.
Operacións de revestimento na fabricación de tubos
O fabricante estaba a utilizar un proceso de revestimento a base de auga que deixou tras de si unha desorde, como se mostra nas imaxes 1a e 1b. O proceso non só provocou un desperdicio de materiais de revestimento, senón que tamén creou un perigo no taller que aumentou a exposición aos COV e o perigo de incendio. Ademais, o cliente quería un rendemento de revestimento mellorado en comparación coa operación actual de revestimento a base de auga.
Aínda que moitos expertos da industria compararán directamente os revestimentos a base de auga cos revestimentos UV, esta non é unha comparación realista e pode ser enganosa. O revestimento UV real é un subconxunto do proceso de revestimentos UV.
Figura 1. Proceso de participación do proxecto
UV é un proceso
A UV é un proceso que ofrece vantaxes ambientais significativas, melloras xerais do proceso, mellora do rendemento do produto e, si, aforro por revestimento de pé lineal. Para implementar con éxito un proxecto de revestimentos UV, a UV debe considerarse como un proceso con tres compoñentes principais: 1) o cliente, 2) o integrador de equipos de aplicación e curado UV e 3) o socio tecnolóxico de revestimentos.
Os tres son fundamentais para a planificación e implementación exitosas dun sistema de revestimento UV. Entón, vexamos o proceso global de participación do proxecto (Figura 1). Na maioría dos casos, este esforzo está liderado polo socio tecnolóxico de revestimento UV.
A clave de calquera proxecto exitoso é ter pasos de compromiso claramente definidos, con flexibilidade incorporada e capacidade de adaptación aos diferentes tipos de clientes e ás súas aplicacións. Estas sete etapas de compromiso son a base para un compromiso exitoso do proxecto co cliente: 1) discusión xeral do proceso; 2) discusión sobre o ROI; 3) especificacións do produto; 4) especificación xeral do proceso; 5) probas de mostra; 6) RFQ / especificación xeral do proxecto; e 7) comunicación continuada.
Estas etapas de compromiso pódense seguir en serie, algunhas poden ocorrer ao mesmo tempo ou poden intercambiarse, pero todas deben ser completadas. Esta flexibilidade integrada proporciona a maior oportunidade de éxito para os participantes. Nalgúns casos, pode ser mellor contratar a un experto en procesos UV como un recurso con valiosa experiencia na industria en todas as formas de tecnoloxía de revestimento, pero o máis importante, unha forte experiencia en procesos UV. Este experto pode navegar por todos os problemas e actuar como un recurso neutral para avaliar de forma correcta e xusta as tecnoloxías de revestimento.
Fase 1. Discusión xeral do proceso
Aquí é onde se intercambia información inicial sobre o proceso actual do cliente, cunha definición clara do esquema actual e os positivos/negativos claramente definidos. En moitos casos, debería existir un acordo mutuo de non divulgación (NDA). Despois, deben identificarse obxectivos de mellora do proceso claramente definidos. Estes poden incluír:
Sostibilidade: redución de COV
Redución e optimización do traballo
Calidade mellorada
Aumento da velocidade da liña
Redución de superficie
Revisión dos custos enerxéticos
Mantebilidade do sistema de revestimento - pezas de recambio, etc.
A continuación, defínense métricas específicas en función destas melloras de procesos identificadas.
Fase 2. Discusión sobre o retorno do investimento (ROI).
É importante comprender o ROI do proxecto nas fases iniciais. Aínda que o nivel de detalle non precisa ser o nivel que será necesario para a aprobación do proxecto, o cliente debe ter un esquema claro dos custos actuais. Estes deben incluír o custo por produto, por pé lineal, etc.; custos enerxéticos; custos da propiedade intelectual (PI); custos de calidade; custos de operador / mantemento; custos de sustentabilidade; e custo do capital. (Para acceder ás calculadoras de ROI, consulte o final deste artigo).
Fase 3. Discusión sobre as especificacións do produto
Como con todos os produtos fabricados hoxe, as especificacións básicas do produto defínense nas discusións iniciais do proxecto. No que se refire ás aplicacións de revestimento, estas especificacións de produtos evolucionaron co paso do tempo para satisfacer as necesidades de produción e normalmente non se cumpren co proceso de revestimento actual do cliente. Chamámoslle "hoxe vs mañá". É un acto de equilibrio entre comprender as especificacións actuais do produto (que quizais non se cumpran co revestimento actual) e definir necesidades futuras que sexan realistas (o que sempre é un acto de equilibrio).
Fase 4. Especificacións xerais do proceso
Figura 2. Melloras do proceso dispoñibles ao pasar dun proceso de revestimentos a base de auga a un proceso de revestimentos UV
O cliente debe comprender e definir completamente o proceso actual, xunto cos aspectos positivos e negativos das prácticas existentes. Isto é importante que o entenda o integrador de sistemas UV, polo que as cousas que van ben e as que non poden ser consideradas no deseño do novo sistema UV. Aquí é onde o proceso UV ofrece vantaxes significativas que poden incluír unha maior velocidade de revestimento, reducións requisitos de espazo e reducións de temperatura e humidade (ver Figura 2). Unha visita conxunta ás instalacións de fabricación do cliente é moi recomendable e proporciona un excelente marco para comprender as necesidades e requisitos do cliente.
Fase 5. Demostración e probas
O cliente e o integrador de sistemas UV tamén deben visitar a instalación do provedor de revestimentos para que todos poidan participar nunha simulación do proceso de revestimento UV do cliente. Durante este tempo, aparecerán moitas ideas e suxestións novas a medida que se desenvolvan as seguintes actividades:
Simulación, mostras e probas
Realice unha comparativa probando produtos de revestimento competitivos
Revisa as mellores prácticas
Revisar os procedementos de certificación de calidade
Coñece aos integradores de UV
Desenvolver un plan de acción detallado para avanzar
Fase 6. RFQ / Especificación xeral do proxecto
O documento de RFQ do cliente debe incluír toda a información e requisitos relevantes para a nova operación de revestimento UV tal e como se define nas discusións do proceso. O documento debería incorporar as mellores prácticas identificadas pola empresa de tecnoloxía de revestimento UV, que podería incluír o quecemento do revestimento mediante un sistema de calor con camisa de auga ata a punta da pistola; quecemento e axitación do tote; e escalas para medir o consumo de revestimento.
Fase 7. Comunicación continua
Os medios de comunicación entre o cliente, o integrador UV e a empresa de revestimentos UV son críticos e deben ser fomentados. A tecnoloxía de hoxe fai que sexa moi cómodo programar e participar en chamadas regulares de Zoom / tipo conferencia. Non debería haber sorpresas cando se instala o equipo ou sistema UV.
Resultados realizados polo fabricante de tubos
Unha área crítica a considerar en calquera proxecto de revestimento UV é o aforro global de custos. Neste caso, o fabricante realizou aforros en varias áreas, incluíndo custos de enerxía, custos laborais e consumibles de revestimentos.
Custos enerxéticos: quecemento por indución e UV alimentado por microondas
Nos sistemas típicos de revestimentos a base de auga, hai unha necesidade de quecemento pre ou post-indución do tubo. Os quentadores de indución son consumidores caros e de alta enerxía e poden ter importantes problemas de mantemento. Ademais, a solución a base de auga requiriu un consumo de enerxía do quentador de indución de 200 kw fronte aos 90 kw utilizados polas lámpadas UV de microondas.
Táboa 1. Aforro de custos de máis de 100 kw/hora mediante o uso dun sistema UV de microondas de 10 lámpadas fronte a un sistema de calefacción por indución
Como se observa na Táboa 1, o fabricante de tubos logrou aforros de máis de 100 kw por hora despois de implementar a tecnoloxía de revestimento UV, á vez que reduciu os custos de enerxía en máis de 71.000 dólares ao ano.
Figura 3. Ilustración do aforro anual de custos eléctricos
O aforro de custos por este consumo reducido de enerxía estimouse a partir dun custo estimado da electricidade en 14,33 céntimos/kWh. A redución do consumo enerxético de 100 kw/hora, calculada en dúas quendas durante 50 semanas ao ano (cinco días por semana, 20 horas por quenda), resulta nun aforro de 71.650 dólares como se ilustra na Figura 3.
Redución de custos laborais - Operadores e mantemento
A medida que as entidades de fabricación seguen avaliando os seus custos laborais, o proceso UV ofrece aforros únicos relativos ás horas de operario e mantemento. Cos revestimentos a base de auga, o revestimento húmido pode solidificarse augas abaixo no equipo de manipulación de materiais, que eventualmente debe ser eliminado.
Os operadores da instalación de fabricación consumiron un total de 28 horas á semana eliminando / limpando o revestimento a base de auga dos seus equipos de manipulación de materiais posteriores.
Ademais do aforro de custos (un estimado de 28 horas de traballo x 36 dólares [custo cargado] por hora = 1.008,00 dólares por semana ou 50.400 dólares ao ano), os requisitos de traballo físico para os operadores poden ser frustrantes, lentos e absolutamente perigosos.
O cliente tiña como obxectivo a limpeza do revestimento para cada trimestre, cuns custos laborais de 1.900 dólares por trimestre, ademais dos custos de eliminación do revestimento que se produciron, por un total de 2.500 dólares. O aforro total ao ano foi de 10.000 dólares.
Aforro de revestimento: base de auga vs UV
A produción de tubos no lugar do cliente foi de 12.000 toneladas ao mes de tubos de 9,625 polgadas de diámetro. En resumo, isto equivale a aproximadamente 570.000 pés lineais / ~ 12.700 pezas. O proceso de aplicación da nova tecnoloxía de revestimento UV incluíu pistolas de pulverización de alto volume/baixa presión cun espesor de obxectivo típico de 1,5 mils. O curado realizouse mediante o uso de lámpadas de microondas Heraeus UV. O aforro en custos de revestimentos e custos de transporte/manexo interno resúmese nas táboas 2 e 3.
Táboa 2. Comparación de custos de revestimento - UV vs revestimentos a base de auga por pé lineal
Táboa 3. Aforros adicionais derivados dos menores custos de transporte entrantes e da redución da manipulación de material no lugar
Ademais, pódense conseguir aforros adicionais de materiais e custos laborais e eficiencias de produción.
Os revestimentos UV son recuperables (os revestimentos a base de auga non o son), permitindo polo menos un 96 % de eficiencia.
Os operadores dedican menos tempo a limpar e manter os equipos de aplicación porque o revestimento UV non se seca a non ser exposto a enerxía UV de alta intensidade.
As velocidades de produción son máis rápidas e o cliente ten o potencial de aumentar as velocidades de produción de 100 pés por minuto a 150 pés por minuto, un aumento do 50%.
O equipo de proceso UV normalmente ten un ciclo de lavado incorporado, que se rastrexa e programa por horas de produción. Isto pódese axustar segundo as necesidades do cliente, o que resulta en menos man de obra necesaria para a limpeza do sistema.
Neste exemplo, o cliente logrou un aforro de custos de 1.277.400 dólares ao ano.
Redución de VOC
A implementación da tecnoloxía de revestimento UV tamén reduciu os COV, como se ve na Figura 4.
Figura 4. Redución de VOC como resultado da implantación do revestimento UV
Conclusión
A tecnoloxía de revestimentos UV permite que o fabricante de tubos elimine practicamente os COV nas súas operacións de revestimento, ao tempo que ofrece un proceso de fabricación sostible que mellora a produtividade e o rendemento global do produto. Os sistemas de revestimento UV tamén permiten un importante aforro de custos. Como se indica neste artigo, o aforro total do cliente superou os 1.200.000 dólares anuais, ademais de eliminar máis de 154.000 libras de emisións de COV.
Para obter máis información e acceder ás calculadoras de ROI, visite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Para obter melloras adicionais no proceso e un exemplo de calculadora de ROI, visite www.uvebtechnology.com.
BARRA LATERAL
Sostibilidade do proceso de revestimento UV / Vantaxes ambientais:
Sen Compostos Orgánicos Volátiles (COV)
Sen contaminantes atmosféricos perigosos (HAP)
Non inflamable
Sen disolventes, augas ou recheos
Sen problemas de produción de humidade ou temperatura
Melloras xerais do proceso ofrecidas polos revestimentos UV:
Velocidades de produción rápidas de máis de 800 a 900 pés por minuto, dependendo do tamaño do produto
Pequena pegada física de menos de 35 pés (lonxitude lineal)
Mínimo traballo en proceso
Secado instantáneo sen requisitos de post-curado
Sen problemas de revestimento húmido augas abaixo
Sen axuste do revestimento por problemas de temperatura ou humidade
Sen manipulación/almacenamento especial durante os cambios de quenda, mantemento ou paradas de fin de semana
Redución dos custos de man de obra asociados aos operarios e ao mantemento
Capacidade para recuperar o exceso de pulverización, refiltrar e reintroducir no sistema de revestimento
Mellora do rendemento do produto con revestimentos UV:
Resultados das probas de humidade melloradas
Excelentes resultados das probas de néboa salina
Capacidade de axustar os atributos do revestimento e a cor
Capas transparentes, metálicos e cores dispoñibles
Custos máis baixos de revestimento por pé lineal como mostra a calculadora de ROI:
Hora de publicación: 14-12-2023
