por Michael Kelly, de Allied PhotoChemical, e David Hagood, de Finishing Technology Solutions
Imaxina poder eliminar case todos os COV (Compostos Orgánicos Volátiles) no proceso de fabricación de tubaxes e tubos, o que equivale a 10.000 libras de COV ao ano. Imaxina tamén producir a velocidades máis rápidas con maior rendemento e menor custo por peza/pé lineal.
Os procesos de fabricación sostibles son fundamentais para impulsar unha fabricación máis eficiente e optimizada no mercado norteamericano. A sostibilidade pódese medir de diversas maneiras:
Redución de COV
Menos consumo de enerxía
Forza laboral optimizada
Produción de fabricación máis rápida (máis con menos)
Uso máis eficiente do capital
Ademais, moitas combinacións do anterior
Recentemente, un fabricante líder de tubos implementou unha nova estratexia para as súas operacións de revestimento. As plataformas de revestimento ás que se refiría anteriormente o fabricante eran de base acuosa, 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, resúmese o problema inicial do cliente, o proceso de revestimento UV, as melloras xerais do proceso, o aforro de custos e a redución de COV.
Operacións de revestimento na fabricación de tubos
O fabricante estaba a utilizar un proceso de revestimento a base de auga que deixaba unha desfeita, como se mostra nas imaxes 1a e 1b. O proceso non só provocaba un desperdicio de materiais de revestimento, senón que tamén creaba un perigo na planta de produción que aumentaba a exposición aos COV e o perigo de incendio. Ademais, o cliente quería un mellor rendemento do revestimento en comparación coa operación actual de revestimento a base de auga.
Aínda que moitos expertos do sector comparan 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 revestimento UV.
Figura 1. Proceso de participación no proxecto
UV é un proceso
A radiación UV é un proceso que ofrece vantaxes ambientais significativas, melloras xerais do proceso, un mellor rendemento do produto e, si, aforro por pé lineal de revestimento. Para implementar con éxito un proxecto de revestimentos UV, a radiación UV debe considerarse como un proceso con tres compoñentes principais: 1) o cliente, 2) o integrador do equipo 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, botemos unha ollada ao proceso xeral de participación no proxecto (Figura 1). Na maioría dos casos, este esforzo está liderado polo socio tecnolóxico de revestimento UV.
A clave para calquera proxecto exitoso é ter pasos de participación claramente definidos, con flexibilidade incorporada e a capacidade de adaptarse a diferentes tipos de clientes e as súas aplicacións. Estas sete etapas de participación son a base para unha participación exitosa do proxecto co cliente: 1) discusión xeral do proceso; 2) discusión sobre o retorno do investimento; 3) especificacións do produto; 4) especificación xeral do proceso; 5) probas de mostra; 6) solicitude de cotización/especificación xeral do proxecto; e 7) comunicación continua.
Estas etapas de participación pódense seguir en serie, algunhas poden ocorrer ao mesmo tempo ou poden intercambiarse, pero todas deben completarse. Esta flexibilidade incorporada proporciona a maior probabilidade de éxito para os participantes. Nalgúns casos, pode ser mellor contratar a un experto en procesos UV como recurso con valiosa experiencia na industria en todas as formas de tecnoloxía de revestimento, pero o máis importante, unha sólida experiencia en procesos UV. Este experto pode navegar por todos os problemas e actuar como un recurso neutral para avaliar de forma adecuada e xusta as tecnoloxías de revestimento.
Fase 1. Debate xeral do proceso
Aquí é onde se intercambia a información inicial sobre o proceso actual do cliente, cunha definición clara do deseño actual e os aspectos positivos e negativos claramente definidos. En moitos casos, debería existir un acordo de confidencialidade mutua (NDA). Despois, deberíanse identificar obxectivos de mellora do proceso claramente definidos. Estes poden incluír:
Sostibilidade: redución de COV
Redución e optimización do traballo
Mellora da calidade
Maior velocidade de liña
Redución da superficie útil
Revisión dos custos enerxéticos
Mantenibilidade do sistema de revestimento: pezas de reposto, etc.
A continuación, defínense métricas específicas baseadas nestas melloras de procesos identificadas.
Fase 2. Debate sobre o retorno do investimento (ROI)
É importante comprender o retorno do investimento (ROI) do proxecto nas etapas iniciais. Aínda que o nivel de detalle non ten por que ser o nivel que se necesitará 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 de propiedade intelectual (PI); custos de calidade; custos de operación/mantemento; custos de sustentabilidade; e custo do capital. (Para acceder ás calculadoras de ROI, consulte o final deste artigo.)
Fase 3. Discusión das especificacións do produto
Como ocorre con todos os produtos fabricados hoxe en día, as especificacións básicas do produto defínense nas conversas iniciais do proxecto. En canto ás aplicacións de revestimento, estas especificacións do produto evolucionaron co tempo para satisfacer as necesidades de produción e, normalmente, non se cumpren co proceso de revestimento actual do cliente. Chamámoslle "hoxe contra mañá". Trátase dun acto de equilibrio entre comprender as especificacións actuais do produto (que poden non cumprirse co revestimento actual) e definir as necesidades futuras que sexan realistas (o que sempre é un acto de equilibrio).
Fase 4. Especificacións xerais do proceso
Figura 2. Melloras no proceso dispoñibles ao pasar dun proceso de revestimentos a base de auga a un proceso de revestimentos UV
O cliente debe comprender e definir perfectamente o proceso actual, xunto cos aspectos positivos e negativos das prácticas existentes. Isto é importante que o integrador de sistemas UV o entenda, para que as cousas que van ben e as que non se poidan ter en conta no deseño do novo sistema UV. Aquí é onde o proceso UV ofrece vantaxes significativas que poden incluír un aumento da velocidade dos revestimentos, unha redución dos requisitos de espazo no chan e reducións de temperatura e humidade (véxase a Figura 2). Recoméndase encarecidamente unha visita conxunta ás instalacións de fabricación do cliente, que proporciona un excelente marco para comprender as necesidades e os requisitos do cliente.
Fase 5. Demostración e probas de funcionamento
O cliente e o integrador de sistemas UV tamén deberían visitar as instalacións do provedor de revestimentos para que todos poidan participar nunha simulación do proceso de revestimento UV do cliente. Durante este tempo, xurdirán moitas ideas e suxestións novas a medida que se leven a cabo as seguintes actividades:
Simulación, mostras e probas
Comparación mediante probas de produtos de revestimento da competencia
Revisar as mellores prácticas
Revisar os procedementos de certificación de calidade
Coñece os integradores de UV
Desenvolver un plan de acción detallado para o futuro
Fase 6. Solicitude de cotización / Especificación xeral do proxecto
O documento de solicitude de cotización do cliente debe incluír toda a información e os requisitos relevantes para a nova operación de revestimento UV, tal e como se define nas discusións do proceso. O documento debe incorporar as mellores prácticas identificadas pola empresa de tecnoloxía de revestimento UV, que poderían incluír o quecemento do revestimento mediante un sistema de calor con camisa de auga ata a punta da pistola; quecemento e axitación da bolsa; e básculas para medir o consumo de revestimento.
Etapa 7. Comunicación continua
Os medios de comunicación entre o cliente, o integrador de UV e a empresa de revestimentos UV son fundamentais e deberían fomentarse. A tecnoloxía actual facilita moito a programación e participación en chamadas regulares de tipo Zoom ou conferencia. Non debería haber sorpresas cando se instale o equipo ou sistema UV.
Resultados obtidos polo fabricante de tubos
Un aspecto fundamental a ter en conta en calquera proxecto de revestimento UV é o aforro xeral de custos. Neste caso, o fabricante aforrou en varias áreas, incluíndo os custos enerxéticos, os custos laborais e os consumibles de revestimentos.
Custos enerxéticos: quecemento UV por microondas fronte a quecemento por indución
Nos sistemas de revestimento típicos a base de auga, existe a necesidade de quentar o tubo antes ou despois da indución. Os quentadores de indución son caros, consumen moita enerxía e poden ter problemas de mantemento significativos. Ademais, a solución a base de auga requiría un consumo de enerxía para o quentador de indución de 200 kW fronte aos 90 kW que usan as lámpadas UV de microondas.
Táboa 1. Aforro de custos superior a 100 kW/hora usando un sistema UV de microondas de 10 lámpadas fronte a un sistema de quecemento por indución
Como se pode ver na Táboa 1, o fabricante de tubaxes obtivo un aforro de máis de 100 kW por hora despois de implementar a tecnoloxía de revestimento UV, ao tempo que reduciu os custos enerxéticos en máis de 71 000 dólares ao ano.
Figura 3. Ilustración do aforro anual no custo da electricidade
O aforro de custos por esta redución do consumo de enerxía estimouse en función dun custo estimado da electricidade de 14,33 céntimos/kWh. A redución de 100 kW/hora do consumo de enerxía, calculada en dous turnos durante 50 semanas ao ano (cinco días á semana, 20 horas por turno), resulta nun aforro de 71.650 $, como se ilustra na Figura 3.
Redución do custo da man de obra: operadores e mantemento
A medida que as entidades de fabricación continúan a avaliar os seus custos laborais, o proceso UV ofrece aforros únicos en canto ás horas de traballo do operador e do mantemento. Cos revestimentos a base de auga, o revestimento húmido pode solidificarse augas abaixo no equipo de manipulación de materiais, que finalmente debe retirarse.
Os operadores das instalacións de fabricación dedicaron un total de 28 horas á semana a eliminar/limpar o revestimento a base de auga dos seus equipos de manipulación de materiais posteriores.
Ademais do aforro de custos (unhas 28 horas de traballo estimadas x 36 $ [custo total] por hora = 1.008,00 $ por semana ou 50.400 $ por ano), os requisitos de man de obra física para os operadores poden ser frustrantes, levar moito tempo e ser directamente perigosos.
O cliente tiña como obxectivo a limpeza do revestimento cada trimestre, con custos de man de obra de 1900 dólares por trimestre, máis os custos de eliminación do revestimento nos que se incorreu, para un total de 2500 dólares. O aforro total por ano foi de 10 000 dólares.
Aforro en revestimentos: a base de auga fronte a UV
A produción de tubos nas instalacións 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 grosor obxectivo típico de 1,5 mils. O curado realizouse mediante o uso de lámpadas de microondas UV Heraeus. Os aforros nos custos de revestimento e nos custos de transporte/manipulación interna resúmense nas táboas 2 e 3.
Táboa 2. Comparación do custo do revestimento: revestimentos UV fronte a revestimentos de base acuosa por pé lineal
Táboa 3. Aforro adicional derivado da redución dos custos de transporte entrante e da redución da manipulación de materiais na obra
Ademais, pódense obter aforros adicionais en custos de materiais e man de obra e melloras na eficiencia da produción.
Os revestimentos UV son reciclables (os revestimentos a base de auga non o son), o que permite unha eficiencia de polo menos o 96 %.
Os operadores dedican menos tempo a limpar e manter o equipo de aplicación porque o revestimento UV non seca a menos que estea exposto a enerxía UV de alta intensidade.
As velocidades de produción son máis rápidas e o cliente ten o potencial de aumentalas de 30 metros por minuto a 45 metros por minuto, o que supón un aumento do 50 %.
O equipo de proceso UV adoita ter un ciclo de limpeza incorporado, que se monitoriza e programa por horas de produción. Isto pódese axustar segundo as necesidades do cliente, o que resulta nunha menor necesidade de man de obra para a limpeza do sistema.
Neste exemplo, o cliente aforrou custos de 1 277 400 $ ao ano.
Redución de COV
A implementación da tecnoloxía de revestimento UV tamén reduciu os COV, como se pode ver na Figura 4.
Figura 4. Redución de COV como resultado da implementación do revestimento UV
Conclusión
A tecnoloxía de revestimentos UV permite aos fabricantes de tubaxes eliminar virtualmente os COV nas súas operacións de revestimento, ao tempo que ofrece un proceso de fabricación sostible que mellora a produtividade e o rendemento xeral do produto. Os sistemas de revestimento UV tamén xeran un aforro de custos significativo. Como se describe 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 do retorno do investimento, visite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Para obter melloras adicionais no proceso e un exemplo de calculadora do retorno do investimento, 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 solventes, augas nin recheos
Sen problemas de produción de humidade nin temperatura
Melloras xerais do proceso que ofrecen os revestimentos UV:
Velocidades de produción rápidas de ata 800 a 900 pés por minuto, dependendo do tamaño do produto
Pegada física pequena de menos de 35 pés (lonxitude lineal)
Traballo mínimo en proceso
Secado instantáneo sen requisitos de poscurado
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 cos operadores e o mantemento
Capacidade para recuperar o exceso de pulverización, refiltralo e reintroducilo no sistema de revestimento
Mellora do rendemento do produto con revestimentos UV:
Resultados mellorados das probas de humidade
Resultados das probas de néboa salina
Capacidade para axustar os atributos e a cor do revestimento
Barnices transparentes, metálicos e cores dispoñibles
Custos de revestimento máis baixos por pé lineal como mostra a calculadora de retorno do investimento:
Data de publicación: 14 de decembro de 2023
