Febrero 6, 2023 | 5 minuto leer
Los policarbonatos son polímeros termoplásticos que contienen grupos carbonato en sus estructuras químicas. Son materiales fuertes y resistentes, y algunas rejillas son ópticamente transparentes. Además, son fáciles de trabajar, moldear y termoformar, y debido a estas propiedades, los policarbonatos se pueden utilizar en muchas aplicaciones.
Los policarbonatos son cada vez más importantes y populares como polímero ecológico (reciclable). La demanda mundial de policarbonatos se estimó en 4,6 millones de toneladas en 2019 y se prevé que aumente a 5,5 millones de toneladas para 2024. Este crecimiento de la demanda está creando oportunidades para tecnologías que permiten aumentar la capacidad de producción.
En 2017, una planta de producción de policarbonato rusa bien establecida, con una capacidad anual de 65 000 toneladas, buscaba formas de fortalecer su competitividad y mejorar sus niveles de producto fuera de especificación que estaba reduciendo el precio de venta o, en el peor de los casos, siendo rechazado por el cliente. La planta tuvo que identificar rápidamente la fuente del problema fuera de especificación y emplear un remedio rentable, preferiblemente sin interrumpir la producción.
El análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) personalizado de John Crane es único porque puede crear simulaciones de flujo para fluidos no newtonianos, como policarbonato fundido. Las discusiones con los clientes de filtración de polímeros con frecuencia giran en torno a la posibilidad de simulaciones precisas para eliminar el tiempo de inactividad del proceso asociado con las pruebas de optimización.
Usando CFD para analizar la dinámica de flujo del sistema de filtración de área grande e identificar la causa raíz del problema fuera de especificación, John Crane descubrió rápidamente que existían cuellos de botella en el sistema y áreas donde el producto fluía muy rápido y muy lento. Las obstrucciones de flujo cambiaron las características del policarbonato y probablemente causaron la formación de partículas duras y aglomerados blandos (geles).
El análisis reológico también determinó que los componentes internos del sistema de filtración no tenían el tamaño adecuado para acomodar el flujo adecuado. El software CFD también pudo simular nuestros diseños de filtros alternativos para eliminar los cuellos de botella y los flujos irregulares. Esto condujo a un sistema diseñado de manera óptima para mejorar la producción.
El equipo se movió rápidamente para solucionar los problemas de producción. La gerencia de la planta inicialmente se centró en un sistema de filtro para verificar que las recomendaciones de John Crane resolvieran el problema del filtro y optimizaran el proceso según lo prometido. La actualización inicial incluyó un sistema de filtro de disco de acero inoxidable Janus y cambió las dimensiones de todos los componentes internos, pero mantuvo la solución de disco de filtro (elemento de filtro) de 12 pulgadas para evitar cualquier cambio en la configuración de la línea.
La actualización del sistema y la calidad del producto disminuyeron inmediatamente la presión diferencial dentro del filtro de 80 bar a 60 bar y redujeron el aumento de temperatura sobre el filtro del material de policarbonato de 50°F / 10°C a 41°F / 5°C, lo que resultó en otros beneficios del proceso. La actualización de John Crane requirió mucha menos limpieza que el sistema existente, reduciendo el intervalo de cada tres meses a más de seis meses. Impresionada con los resultados, la planta ordenó tres sistemas de filtro de disco Janus adicionales para actualizar todo el proceso.
El crecimiento de la demanda continuó. En 2020, con planes para aumentar la capacidad de la planta a 80 000 toneladas por año, John Crane identificó el filtro como un cuello de botella clave para la expansión y desarrolló una solución al problema, usando discos de filtro más grandes de 15 pulgadas con una inversión de $2 millones, $8 millones menos costoso que el costo de instalar una línea de proceso adicional.
Dependiendo de los requisitos de producción, el sistema de filtración Janus está diseñado como un filtro simple o doble con cambio. El filtro doble garantiza un funcionamiento continuo cuando se alcanza la carga máxima de contaminantes y es necesario reemplazar los elementos del filtro. Los filtros Janus se pueden instalar vertical u horizontalmente con posibles áreas de filtración de hasta 100 m2. El calentamiento es variable y se realiza con vapor o aceite portador. Además, el sistema se puede adaptar a los resultados de producción, como convertir cartuchos de filtro en elementos.
La industria de los polímeros utiliza cada vez más las simulaciones de flujo CFD de John Crane para identificar la causa raíz de los problemas de filtración, planificar futuras expansiones y desarrollar soluciones de filtrado personalizadas. Tenemos una amplia experiencia en la simulación de características de fluidos y medios. Usando el proceso de simulación, nuestro equipo puede ofrecer soluciones reológicas, ya sea optimizando los sistemas existentes o diseñando nuevos sistemas para aplicaciones específicas.
Vea el video para ver cómo CFD simula con precisión los patrones de flujo utilizados en la filtración de polímeros para optimizar los procesos de producción
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