Estudi i disseny d’un detector de nusos per línies de trefilar

Abstract

El present projecte estudia i dissenya un detector de nusos per una línia de trefilat (fabricació de fils de metall). En el procés de trefilat, l’aparició de nusos genera talls de producció, danys a la màquina i complicacions múltiples. En els últims anys aquesta problemàtica s’ha vist agreujada per matèries primes de qualitat mediocre i l’augment de la velocitat de trefilat. L’estudi s’ha basat en el disseny d’un detector per una torre d’alimentació (Pay off) de 6 m d’alçada. L’objectiu principal ha estat la detecció precoç del nus, d’aquesta manera poder parar la trefiladora l’abans possible i evitar la formació d’un nus irreversible, que obliga a tallar i soldar el filferro. Per resoldre el problema el projecte analitza els següents tipus de detectors: òptics, magnètics, i resistius. Cada un d’ells s’ha anat descartant, i finalment l’estudi es decanta per un detector d’impedància elèctrica. La solució proposada en aquest projecte és detectar mitjançant una bobina les espires de fil que integren un nus just abans de formar-se. Per detectar aquestes espires s’analitza el canvi del coeficient d’autoindució que creen aquestes espires en la bobina. Per tenir una aproximació numèrica del comportament del detector quan s’acosta l’espira que forma el pre-nus, hem determinat la impedància reflectida del conjunt format per la bobina detectora i el pre-nus. D’aquesta manera em pogut justificar la variació del coeficient d’autoinducció quan s’acosta les espires que formen el nus, i veure les constants que afecten. Al laboratori s’ha realitzat un model escala amb una bobina i una espira de filferro simulant un pre-nus. Mitjançant un capacímetre / impedancimetre model HP 4192A de la marca Hewlett Packard, s’han pres mesures del coeficient d’autoinducció que provoca el pre-nus a diferents freqüències i distancies. Les freqüències optimes del detector les hem obtingut a prop de la freqüència de ressonància de la bobina, ja que en la proximitat del pre-nus la variació del coeficient d’autoinducció era major. Per tal de comprovar la viabilitat del detector en altres materials que es trefilen s’han fet mesures amb coure i acer inoxidable. Finalment s’han corroborat les aproximacions teòriques amb els resultats de les gràfiques i s’han extret les conclusions. La realització del projecte s’ha portat a terme des de l’octubre del 2006 al maig del 2007 al Departament de Física Aplicada i Òptica de la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona.