Elección del sistema de control para el proceso de tintorería en tejido plano




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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

ÁREA ACADÉMICA DE CURSOS COMPLEMENTARIOS

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CONTROLES ELÉCTRICOS Y AUTOMATIZACION

EE-621/A

PERIODO ACADÉMICO 2014-I

PRIMER AVANCE DEL TRABAJODE CICLO

CAPÍTULOS I Y II.

Profesor:

Ing. Jorge Cosco

Realizado por:

  • Fernández Ruesta, Lilly

  • Fuertes Ríos, Diana

  • Rodríguez Arenas, Wendy

Fecha de entrega del informe: 21/04/2014

Lima- Perú

INDICE

Parte 1. Control de PH en una JIGGER de tejido plano.

1. Generalidades, definición del sistema y control de PH, variables existentes de control.

1.1 Generalidades:

    1. Teñido en tejido plano.

    2. Consideraciones para la maquinaria.

    3. Tipos de máquinas de teñido según el proceso

      1. Proceso Discontinuo.

      2. Proceso semidiscontinuo.

      3. Proceso Continuo.

1.2 Sistemas de control:

  1. Sistemas de control de lazo abierto.

  2. Sistemas de control de lazo cerrado.

  3. Elección del sistema de control para el proceso de tintorería en tejido plano.

  4. Diagrama de bloques para el sistema a controlar.

1.3 Variables de control:

  1. Importancia de la temperatura.

  2. Importancia de la relación de baño.

  3. Importancia del tiempo de teñido.

  4. Importancia del efecto del Ph.

1.4 Tipos de controladores:

Clasificación de los controladores industriales.

  • De dos posiciones o de encendido y apagado (ON-OFF).

  • Proporcionales.

  • Integrales.

  • Proporcionales-Integrales.

  • Proporcionales- Derivativos.

  • Proporcionales- Integrales- Derivativos.

  • Cascada.

  • De relación.

  • Selectivo.

  • Anticipatorio.

  • Adaptativo.

  • Predictivo.

  • Rango dividido.

  • Microcontroladores.

1.5 Control de PH en Tintorería.

  1. Definición de PH.

  2. Importancia del control de PH.

  3. Estrategia para controlar el PH.

Parte 2. Instrumentación para el control de PH en el proceso de teñido.

2. Sensores.

2.1 Definición de Sensor.

2.2 Clasificación de sensores Ph y tipo.

  1. Sensores de vidrio.

  2. Sensores de Ph tipo ISFET.

  3. Sensores de Ph tipo ISES.

  4. Sensores combinados de PH/ Redox (orp).

  5. Sensores de ph según el tipo de electrodo a utilizar.

2.3 Selección del sensor a escoger.

1.1. GENERALIDADES

  1. TEÑIDO EN TEJIDO PLANO

El teñido es la operación más compleja de todo el procesamiento húmedo. Se lleva a cabo fundamentalmente por razones de estética en la medida en que no contribuye a la integridad básica estructural, la capacidad de desgaste o la durabilidad del producto final. Sin embargo, desempeña un papel importante en la comercialización de los productos textiles.

La función del teñido es la de fijar moléculas de la materia colorante en las fibras textiles. El color observado es el resultado de las ondas de luz absorbidas y reflejadas por las materias colorantes. A continuación se discuten los métodos de teñido, los tipos de colorantes y los compuestos químicos auxiliares empleados en el teñido, así como los tipos de equipo disponible y en uso para la aplicación de los tintes.

Los mecanismos de teñido de las fibras textiles pueden resumirse de la siguiente manera:

Migración del tinte de la solución a la interface, acompañada de absorción en la superficie de la fibra.

Difusión del tinte de la superficie hacia el centro de la fibra.

Fijación de las moléculas del tinte mediante adhesiones covalentes o de hidrógeno o mediante otras fuerzas físicas.

La interface tinte/fibra depende del tipo de equipo utilizado, mientras que las fórmulas específicas de teñido proporcionan las condiciones químicas para que se produzca la adhesión. El teñido se puede llevar a cabo mientras los artículos (fibra) están en forma de materia prima, cinta peinada (lana o mezclas de lana), hebra o tejido. Se puede teñir tanto los tejidos de una o múltiples fibras, aunque el teñido de fibras múltiples puede requerir también múltiples pasos.

El teñido de tejidos es el método que más se utiliza el día de hoy. Se lo prefiere al teñido de la hebra por ser un proceso continuo o semicontinuo y porque una planta no tiene que procesar grandes lotes para que le resulte rentable. Los métodos empleados son el de inyector en tina, el de jigger y el continuo.

El teñido en tina se efectúa con el tejido en forma de cuerda. Se utilizan tanto máquinas atmosféricas como de presión. En cualquiera de los casos, se hace girar el tejido, conectado de extremo a extremo, a través del licor de tintura pasando sobre el mismo un gran tambor giratorio. Se puede teñir de doce a más vueltas de tejido uno al lado del otro, separados por dedos divisorios. La longitud de cada vuelta es tal que el tejido descansa sobre una pila en el fondo de la tina por corto tiempo. Deben proporcionarse las condiciones adecuadas y un determinado tiempo de permanencia al igual que en los métodos previamente descritos. El teñido con inyectores también se lleva a cabo con el tejido en forma de cuerda. Las máquinas con inyectores son similares a las tinas a presión con la excepción de que cada vuelta de tejido pasa a través de una tobera Venturi. Una bomba hace circular el licor de tintura a través de los tubos y la succión en la tobera Venturi hace que el tejido gire. Las máquinas de inyección han mejorado ciertas deficiencias del teñido en tinas ya que permiten relaciones licor/tejido más cortas (menos licor de tintura por unidad de peso del tejido), reducen el riesgo de que el tejido se enrede, ofrecen una temperatura más uniforme, reducen el estiramiento del tejido ocasionado por la tensión y disminuyen la formación de pliegues en los tejidos sintéticos. El teñido por inyección es especialmente adecuado para las fibras sintéticas.

El teñido con jiggers se hace con el tejido a lo ancho. Se cuenta tanto con equipo que funciona bajo condiciones atmosféricas y también a presión. El teñido se logra enrollando lentamente el tejido en rodillos que se encuentran sobre una cuba poco profunda llena con los licores de tintura. Los rodillos giran alternadamente en el sentido de las agujas del reloj y viceversa, moviendo así la tela a través del licor de tintura. La inmersión completa se produce gracias a unos rodillos guía en el fondo de la cuba. Debido a que sólo unos pocos metros de tejido están sumergidos a la vez, es posible trabajar con una cantidad bastante reducida de licor (poco volumen de licor por unidad de peso del tejido). El teñido con jiggers resulta particularmente atractivo para las fibras celulósicas ya que los tintes empleados por lo general no se agotan bien y se desperdicia menos materia colorante.

El teñido continuo también se lleva a cabo con el tejido a lo ancho. Se realiza bajo condiciones atmosféricas en lo que se denomina "trenes de teñido continuo". Estos trenes por lo general están conformados por una serie de cubas profundas a través de las cuales se tiñe y oxida el tejido, artesas de enjuague que eliminan el exceso de licor de tintura y cilindros de metal giratorios para el secado.

  1. Consideraciones para la Maquinaria

MAQUINARIA

El aspecto más importante a considerar es la uniformidad de la distribución del colorante (o de otros productos químicos) que la máquina debe asegurar en el menor tiempo posible. Generalmente, los sistemas que permiten una distribución homogénea del colorante también permiten una buena remoción de la suciedad, y un contacto parejo de los productos de blanqueo con el material, por lo tanto lo referido acerca del teñido, en la mayoría de los casos también puede aplicarse a la preparación y a los tratamientos de ennoblecimiento que requieren la aplicación de productos químicos.

Las máquinas utilizadas para los procesos de preparación y el teñido se pueden clasificar de acuerdo a:

El sustrato a procesar

  • Máquinas para la tintura de fibras, cintas e hilos (en madejas, bobinas o plegadores).

  • Máquinas para la tintura de tejidos (ya sea de calada o de punto) en cuerda (no se extiende el ancho).

  • Máquinas de teñido para tejidos abiertos (la tela se abre a lo ancho y se aplana).

  • Máquinas para teñir prendas confeccionadas.

El método de procesamiento

La elección del método a aplicarse depende de la cantidad de material que debe trabajarse y el tipo de proceso de acabado.

  • Sistemas discontinuos (batch).

  • Sistemas semicontinuos.

  • Sistemas Continuos

El principio de funcionamiento

El sistema que se elige depende del tipo de sustrato, así como del tratamiento a realizar.

  • Sistemas de circulación de baño.

  • Sistemas de material en movimiento.

  • Sistemas donde tanto el material y el baño están movimiento.

Las condiciones de proceso

La elección depende del tipo de material (sustrato) y el proceso a llevarse a cabo.

  • Sistemas que pueden trabajar a presión con elevadas temperaturas (autoclaves HT)

  • Sistemas abiertos, o sistemas que se realizan en una temperatura máxima de 1000 C.



  1. Tipos de Maquinas de Teñido según el proceso



  • PROCESO DISCONTINUO



  • MÁQUINA AUTOCLAVE

Estas máquinas se utilizan para el teñido de fibras e hilos en diferentes presentaciones (bobinas, quesos, plegadores, etc.). Se componen esencialmente de:

  • Autoclaves verticales u horizontales, de acero inoxidable, donde se colocan los portamateriales intercambiables para el teñido del sustrato en sus diferentes etapas de procesamiento (canastas para fibras, portabobinas, portaquesos, rollos de tela, etc.).

  • Bomba de circulación de baño (con sistema inversor de flujo).

  • Tanque auxiliar, desde donde los colorantes y auxiliares necesarios se añaden sin detener el ciclo de funcionamiento.

  • Bomba de presión estática (que puede introducir baño cualquiera que sea la temperatura de funcionamiento).

  • Toma muestras de baño

  • Panel de control para ciclos de teñido parcial o totalmente automatizados.




Todos los fabricantes pueden ahora suministrar estas máquinas equipadas con un microprocesador o un sistema PLC para controlar y configurar todas las funciones de operación (llenado, agotamiento, subida de temperatura, enfriamiento, tiempo de permanencia, dosificación, etc.) de todo el ciclo productivo y, en casos específicos, para ajustar el caudal de la bomba de acuerdo con los parámetros preestablecidos. Algunas autoclaves están equipadas con un sistema de presurización de aire, que ofrece la posibilidad de reducir la relación de baño y el consumo de energía, cuando la máquina está funcionando con una fracción de su capacidad máxima, el intercambiador de calor y la bomba de circulación están completamente sumergidos en el baño, mientras que el espacio libre está lleno de aire comprimido. Los sistemas equipados con reductores de volumen se utilizan para satisfacer la creciente demanda de máquinas en las que las partidas con diferentes pesos pueden ser trabajadas, manteniendo así la relación de baño nominal.





  • BARCA DE TORNIQUETE

Esta es una máquina de teñido bastante antigua para tejidos en forma de cuerda con baño estacionario y material en movimiento. Funciona a una temperatura máxima de 95-98º C. La relación de baño en general es bastante alta (1:20 01:40).El sistema incluye una batea con una inclinación frontal (actuando como tobogán para la cuerda plegada, mientras que su lado posterior es vertical. Un compartimento con separación perforada, colocada a una distancia de 15-30 cm de su lado vertical, crea un espacio intermedio para la calefacción y para la adición de productos.

El calentamiento puede ser con vapor directo o indirecto. El movimiento de la tela es impulsado por un cabrestante circular elíptica (torniquete) revestido con una manta especial para evitar que la tela se deslice durante la operación de tintura, con posibles arañazos posteriores





  • Tintura en Torniquete

La tintura de los tejidos en forma de cuerda en estas maquinas a sufrido poca evolución en los últimos años. Ya que la aparición de los torniquetes para operar a altas temperaturas cambia poco las ideas fundamentales de esta máquina, con la diferencia de ir el torniquete encerrado en un autoclave que permite operar en temperatura de 130 – 1400C.

En la tintura con torniquete, el movimiento del textil a través del baño es el que crea la circulación del mismo, a base de moverlo suave pero constantemente. Si el colorante no posee buena migración, este sistema no será apropiado; y si el colorante es fácilmente oxidable, tampoco, porque el material tinturado sale periódicamente al aire ambiente, arrastrado por el grueso hilo, fuera del baño.





  • Cuba trapezoidal: Para el baño tintóreo con uno de sus lados curvados, dividida en dos compartimentos, separados por un panel agujereado; en el compartimiento de mayor dimensión se coloca el tejido convenientemente plegado, mientras que en el compartimiento de menor dimensión se alojan los suministros de agua y vapor, efectuándose en él la adición de productos químicos y colorantes disueltos.

  • Rodillo motriz: Denominado devanadera situado sobre la cuba y fuera de ella, que arrastra el textil a través del baño y cuya forma suele ser elíptico o circular dotado de movimiento de giro con el cual efectúa la traslación del tejido desde la cubeta o recipiente inferior acentuando la formación de pliegues en la cuba; menos elíptico cuanto más ligero de peso es el textil.

  • Barrotes, que efectúan la separación de las cuerdas de los tejidos y evitan que estas se entrecrucen.

  • Rodillo que a veces se convierte en otra devanadera según el tipo de artículo, su misión es la de actuar de acompañador del tejido en la trayectoria que este hace desde la barca hasta la devanadera.

  • Cubierta metálica o de madera provista de vidrios para tapar la parte superior del torniquete y evitar la evaporación considerable.

Autoclave que aloja en su interior al torniquete y permite la tintura a alta temperatura.
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