Descarga y manipulación del polvo de grafito

Polvo procesado: grafito

Línea de llenado de cubos

Objetivo del proyecto: Nuestro cliente, situado en el sur de Nueva Jersey (Estados Unidos), es un fabricante de rodamientos y revestimientos de polímero. El proceso de producción consiste en mezclar polvo de grafito con resinas para alimentar el proceso de extrusión para fabricar los componentes de los rodamientos.
El método actual consiste en recoger, pesar y dosificar manualmente el grafito en cubos de resina. A continuación, los operarios mezclan manualmente la mezcla en el cubo para crear la formulación correcta. Debido a la bajísima densidad del polvo de grafito y a su clasificación como carcinógeno, el cliente quería automatizar la dosificación de este material a granel en los cubos evitando la exposición del operario a este polvo tóxico.

Solución industrial implementada: Nuestros expertos en polvo desarrollaron un sistema llave en mano que elimina la manipulación manual del polvo de grafito y lo predosifica en cubos de 20 kg. El primer paso fue encontrar un mejor método de entrega de la materia prima. Nuestro cliente recibe el polvo de grafito en bidones de 200 kg. Este polvo también puede suministrarse en bolsas grandes. Al pasar de un bidón de acero a un big bag, la entrega es mucho más barata y más fácil de integrar en un sistema automatizado. La mayor capacidad de una bolsa grande significa que puede suministrar las necesidades de polvo durante varios días. A continuación, el grafito debe pesarse y dosificarse automáticamente y con precisión para llenar los cubos mediante un dosificador vibratorio de pérdida de peso. La operación de llenado del cubo se lleva a cabo en un entorno reducido.

1. Estación de descarga de big bags con caja de guantes Easyflow® EF2

Al cambiar el método de entrega de bidones a big bags del proveedor de grafito, la línea de manipulación de polvo a granel puede funcionar ahora de forma autónoma durante varios días sin necesidad de reponer el proceso.
El proyecto comenzó con la instalación de una estación de vaciado de big bags Easyflow®2. Debido a la naturaleza tóxica del grafito, en este proceso industrial debe eliminarse toda posible exposición de los operarios. Esta unidad de vaciado incluye una caja de descarga accesible a través de una guantera. Utilizando guantes integrados, el operario puede alcanzar de forma segura a través del cristal y descargar el vertedero de big bags sin riesgo de exposición al producto. El big bag se carga en la estación mediante un polipasto eléctrico.
Una plataforma de acceso está integrada en la estación de descarga de big bags para permitir un acceso rápido y fácil a la caja de descarga para los operadores y el mantenimiento. Una esclusa giratoria controla el flujo de grafito desde el big bag hasta la unidad de dosificación de polvo situada aguas abajo.

2. Tolva vibratoria de pérdida de peso

Entre el alimentador rotativo de flujo total y el equipo de dosificación de polvo se instala un manguito de conexión flexible. Estas conexiones flexibles se utilizan cuando se trata de aislar el peso del equipo para aumentar la precisión de la dosificación. El manguito de conexión se acopla a la entrada de la tolva que alimenta el transportador vibratorio. La tolva de almacenamiento tiene una capacidad de 10 kg de grafito, equivalente a la preparación de tres cubos de grafito. Una sonda de nivel alto está colocada en la tolva de almacenamiento intermedio para evitar el sobrellenado de la alimentación de big bags.
Los equipos de dosificación vibratoria son especialmente adecuados para polvos y gránulos friables o abrasivos. Debido a la reacción inmediata del flujo al arranque y parada del accionamiento electromagnético, los transportadores vibratorios pueden ofrecer una mayor precisión de dosificación que otros equipos similares, como los alimentadores de tornillo. Se han instalado cuatro células de carga bajo las patas de apoyo del transportador vibratorio para proporcionar una función de pérdida de peso automatizada. A medida que el polvo sale del depósito intermedio, el PLC puede indicar al alimentador de polvo que se encienda o se apague, con una precisión de +/- 20 gramos. Además, el vertedero vibratorio puede ajustarse para aumentar o disminuir la precisión de la dosificación o el caudal. 
 

3. Llenado automático de cubos Paldrum®03 | Recinto de contención de polvo

Para garantizar la contención de la instalación, todo el equipo dedicado al llenado de los cubos se encuentra dentro de un recinto. Este recinto de polvo aísla el cabezal de llenado, los transportadores de rodillos y los cangilones llenos de grafito. Incluye el siguiente equipamiento:
- un transportador mecánico de rodillos de entrada (para alimentar los cubos vacíos)
- una estación de servicio de grafito
- una estación de caja de guantes para sellar los cubos
- puertas en los rodillos de entrada y salida para contener completamente la estación y permitir una rápida alimentación y retirada de cubos.
- un transportador de rodillos por gravedad en la salida (para retirar los cubos llenos)

El operario prepara varios cubos vacíos en el transportador de entrada y, uno a uno, los cubos se introducen en la cámara de llenado. La puerta se abre y permite la entrada de un cubo a la vez, cerrándose inmediatamente en cuanto el cubo pasa al interior del recinto. El operario puede utilizar un pedal para hacer avanzar el siguiente cazo en la línea. Los sensores también indican al PLC dónde colocar la cuchara automáticamente.
A continuación, el cubo se coloca bajo el cabezal de llenado, donde un cilindro neumático hace descender un tubo telescópico con una tapa de contención sobre el cubo. El cabezal de llenado está conectado a la salida del alimentador vibratorio mediante un manguito flexible. A continuación, el panel de control envía una señal al alimentador de polvo vibratorio para que dosifique la cantidad correcta de polvo de grafito en la cubeta. Una vez que se ha dosificado la cantidad correcta, el cubo se llena y el tubo telescópico se retrae. A continuación, una mesa vibratoria de densificación se eleva entre los rodillos y agita el cubo. El producto se desgasta y se densifica. La mesa vibratoria desaparece bajo el transportador de rodillos y la cuchara se desplaza a la estación de colocación de la tapa. Un operario pasa las manos por una caja de guantes y coge una tapa dentro del recinto. Luego lo coloca en el cubo. Una vez colocada la tapa, la puerta de salida se abre y el cubo se transfiere a un transportador de gravedad para su colocación en la estación de mezcla de resina.
 

4. Unidad de desempolvado industrial

Otro objetivo de producción del cliente es integrar una unidad de extracción de polvo independiente en el sistema de llenado de polvo automatizado. Toda la instalación está conectada al filtro de polvo para proteger al operario de posibles emisiones de polvo. El sistema de desempolvado industrial también permite recuperar el polvo perdido durante la fase de llenado y reintegrarlo al proceso. La ventaja de este sistema independiente es que se puede recuperar el grafito perdido por el colector de polvo.
Si el cliente utiliza su actual sistema central de recogida de polvo, el grafito se mezclaría con otros polvos de polímero, lo que provocaría la contaminación del grafito. El colector de polvo industrial está hecho de acero pintado y funciona con una tasa de ventilación de 1.000 m³/h. La superficie de filtración de los cartuchos es de hasta 47 m² y la potencia necesaria para su funcionamiento varía de 0,75 a 11 kW. Los filtros están conectados a un limpiador de chorro de pulso inverso que envía chorros de aire a alta presión para limpiar los filtros de la acumulación excesiva de polvo. Un tambor de acero de 200 kg está conectado mediante una válvula de mariposa manual a la salida de la tolva de descarga para recoger el retroceso del polvo. 
Todas las superficies de contacto del equipo son de acero inoxidable 304 y la comunicación con el PLC se realiza a través de una conexión ethernet de Allen Bradley.