Las emulsiones de refrigerante desempeñan un papel esencial en el trefilado de alambre y en otros procesos de conformado de metales. A las altas velocidades de trefilado y tasas de elongación utilizadas en la producción de cables y alambres, se genera una fricción considerable entre el alambre y las herramientas de trefilado. Una lubricación eficaz reduce esta fricción, mientras que la refrigeración elimina el calor generado y contribuye a mantener condiciones de proceso estables y una calidad constante del alambre. Por este motivo, el monitoreo de la concentración de refrigerante en el trefilado de alambre es importante para mantener la emulsión dentro de su rango de funcionamiento definido. Las emulsiones de refrigerante suelen estar compuestas principalmente por agua combinada con aceite lubricante, emulsionantes, disolventes como alcoholes, antiespumantes, bactericidas y otros aditivos. Dependiendo de la aplicación, las concentraciones típicas en los procesos de trefilado se sitúan aproximadamente entre el 2 y el 10 %. Incluso desviaciones relativamente pequeñas respecto a la concentración objetivo pueden afectar al rendimiento de la lubricación, la eficiencia de refrigeración, la vida útil de las herramientas, la calidad del producto y los costes operativos. Por lo tanto, el monitoreo continuo del proceso y una verificación fiable en laboratorio constituyen una base importante para una producción de alambre eficiente y reproducible.

¿Por qué es importante la concentración de refrigerante en el trefilado de alambre?

La concentración de refrigerante influye directamente en el equilibrio entre lubricación y refrigeración durante el trefilado. Si la concentración es demasiado baja, el rendimiento de la lubricación puede disminuir, lo que puede contribuir a un mayor desgaste de las herramientas y a defectos superficiales en el alambre fabricado. Si la concentración es demasiado alta, puede consumirse más concentrado de refrigerante del necesario, aumentando así los costes operativos y de producción. Las variaciones en la concentración de refrigerante pueden provocar:

• Reducción del rendimiento de lubricación o refrigeración
• Mayor desgaste de las herramientas de trefilado
• Defectos superficiales y calidad irregular del alambre
• Consumo excesivo de lubricantes refrigerantes
• Mayores costes de producción
• Condiciones de proceso menos estables
• Mayores necesidades de control manual del proceso

Una medición fiable de la concentración de refrigerante ayuda a los operadores a identificar estos cambios en una fase temprana y a ajustar la emulsión en consecuencia.

¿Por qué cambia la concentración de refrigerante durante el trefilado de alambre?

Durante el funcionamiento, la composición del refrigerante no permanece constante. Las pérdidas por arrastre, la evaporación del agua y la descarga de aceite pueden modificar la concentración de la emulsión. Por consiguiente, es necesario realizar un monitoreo periódico para detectar desviaciones y restablecer las condiciones de proceso requeridas.

¿Cómo se mide la concentración de refrigerante con un refractómetro?

La refractometría es un método ampliamente utilizado para determinar la concentración de emulsiones de refrigerante. Se mide el índice de refracción de la emulsión y este puede expresarse como un valor Brix. A continuación, este valor se multiplica por un factor de refractómetro específico del refrigerante para determinar la concentración real. Tradicionalmente, esta medición suele realizarse mediante refractómetros portátiles. Aunque son adecuados para controles básicos, las mediciones manuales presentan varias limitaciones. Requieren la toma de muestras y la intervención de un operador, y pueden verse afectadas por variaciones de temperatura o por una elevada turbidez del refrigerante. Las partículas metálicas, los productos de abrasión y la contaminación microbiana también pueden interferir con las mediciones convencionales. Especialmente en el caso de emulsiones con concentraciones elevadas o fuertemente contaminadas, las mediciones con refractómetros portátiles pueden proporcionar únicamente una indicación aproximada de la concentración real.

¿Cómo miden los refractómetros de laboratorio la concentración de refrigerante?

Los refractómetros de laboratorio proporcionan un método de referencia preciso para verificar la concentración de refrigerante y respaldar el control de calidad rutinario. En comparación con las mediciones realizadas con refractómetros portátiles, los refractómetros de laboratorio independientes ofrecen una mayor precisión, mientras que las condiciones controladas de laboratorio reducen influencias como las fluctuaciones de temperatura y la lectura subjetiva de la escala. Los refractómetros de laboratorio de SCHMIDT + HAENSCH pueden utilizarse para aplicaciones como:

• Preparación y verificación de emulsiones de refrigerante nuevas
• Controles rutinarios de concentración durante la producción
• Validación de mediciones en línea
• Investigación de desviaciones en la concentración de refrigerante
• Aseguramiento de la calidad y documentación del proceso

La medición con control de temperatura resulta especialmente útil porque permite analizar las muestras en condiciones definidas. Por lo tanto, los refractómetros de laboratorio proporcionan datos de referencia fiables para evaluar el estado del refrigerante y verificar que se mantenga el rango de concentración requerido.

¿Cómo puede monitorearse continuamente la concentración de refrigerante durante el trefilado de alambre?

Mientras que las mediciones de laboratorio proporcionan una verificación precisa, el trefilado de alambre es un proceso continuo en el que la concentración de refrigerante puede cambiar durante el funcionamiento. La refractometría en línea permite monitorear estos cambios directamente en el refrigerante en circulación sin depender únicamente de muestreos manuales periódicos. El sensor de concentración en línea SCHMIDT + HAENSCH iCS² CL para lubricantes refrigerantes mide el índice de refracción directamente en la corriente de proceso y proporciona continuamente información sobre la concentración de refrigerante en las condiciones reales de funcionamiento. Diseñado específicamente para las exigentes condiciones del procesamiento de metales, el iCS² CL presenta una alta resistencia a la contaminación. Incluso en condiciones de proceso con un alto nivel de contaminación, su robusto sistema de medición permite un monitoreo fiable de la concentración. El sensor también está diseñado para funcionar sin mantenimiento, lo que ayuda a minimizar las necesidades de mantenimiento y favorece una elevada disponibilidad del sistema. La medición continua permite detectar desviaciones en el momento en que se producen, de modo que la composición del refrigerante pueda corregirse antes de que los cambios de concentración afecten significativamente a la lubricación, la refrigeración o la calidad del alambre. Para aplicaciones que requieren un rango de temperatura más amplio, el refractómetro de proceso en línea iPR C² puede utilizarse como solución alternativa en línea.

¿Dónde debe instalarse un refractómetro en línea en un proceso de trefilado de alambre?

Dependiendo de la configuración de la producción, los refractómetros en línea pueden integrarse en diferentes puntos del sistema de refrigeración, entre ellos:

• Directamente en el sistema de circulación del refrigerante
• En la línea principal de proceso
• En una línea de bypass para una integración flexible
• En puntos de monitoreo seleccionados dentro del sistema de tratamiento del refrigerante

Una instalación en bypass puede proporcionar flexibilidad adicional al integrar el sistema de medición en una línea de producción existente. Las carcasas VARINLINE® con diferentes conexiones y diámetros permiten adaptar el sistema de medición a distintas condiciones de instalación.

¿Cómo puede controlarse automáticamente la concentración de refrigerante?

Los refractómetros en línea de SCHMIDT + HAENSCH también pueden integrarse directamente en el sistema de control de la planta. Esto permite monitorear continuamente límites superiores e inferiores de concentración previamente definidos. Si la concentración de refrigerante supera o cae por debajo del rango especificado, el sistema de control del proceso puede iniciar automáticamente una dosificación correctiva. Puede añadirse agua o concentrado de refrigerante según sea necesario para restablecer la proporción de mezcla deseada y mantener la emulsión dentro de su rango de concentración especificado. Esto permite un control de concentración en circuito cerrado, aumenta significativamente el nivel de automatización del proceso, reduce la necesidad de intervención manual y ayuda a mantener condiciones estables de lubricación y refrigeración durante todo el proceso de producción.

¿Cómo funciona el proceso de trefilado de alambre?

Durante el trefilado, un producto metálico semiacabado se hace pasar a través de una o varias hileras de trefilado. Cada etapa reduce la sección transversal del material al mismo tiempo que aumenta su longitud. La combinación de altas velocidades de trefilado, deformación del material y contacto con las herramientas genera fricción y calor, que deben controlarse durante todo el proceso. El proceso normalmente incluye:

• Introducción del alambre o producto metálico semiacabado en la línea de trefilado
• Paso del material a través de una o varias hileras para reducir progresivamente su sección transversal
• Suministro de emulsión de refrigerante a la zona de trefilado para proporcionar lubricación y disipar el calor
• Circulación continua del refrigerante a través del sistema
• Monitoreo y ajuste de la concentración de refrigerante para mantener condiciones de funcionamiento estables
• Procesamiento posterior o tratamiento térmico del alambre trefilado según sea necesario

¿Cuáles son las ventajas del monitoreo continuo de la concentración de refrigerante?

El monitoreo continuo en línea de la concentración de refrigerante puede contribuir a:

• Monitorear la concentración de refrigerante en tiempo real
• Detectar inmediatamente las desviaciones de concentración
• Mantener condiciones de lubricación y refrigeración más estables
• Garantizar una calidad constante del alambre y de las piezas
• Reducir el desgaste de las herramientas de trefilado
• Prolongar la vida útil de las máquinas-herramienta y de las emulsiones de refrigerante
• Reducir el muestreo manual y las necesidades de personal
• Reducir el riesgo de errores de medición dependientes del operador
• Optimizar el consumo de lubricantes refrigerantes
• Reducir los costes de producción
• Mantener condiciones de producción más estables y reproducibles