Un sistema de control de calidad (QCS) se refiere a un sistema utilizado para medir y controlar la calidad de los procesos de hojas móviles en línea, como el papel producido por una máquina de papel. En general, un sistema de control se ocupa de la medición y el control de una o varias propiedades en el tiempo en una sola dimensión. Un QCS está diseñado para medir y controlar continuamente las propiedades del material de la hoja en movimiento en dos dimensiones: en la dirección de la máquina (MD) y en la dirección transversal a la máquina (CD). El objetivo final es mantener una calidad buena y homogénea y cumplir con los objetivos económicos de los usuarios. Un sistema básico de medición de calidad generalmente incluye mediciones del peso base y del perfil de humedad y, además, el peso base promedio de la banda de papel y el control de la humedad relacionado con estas variables. El calibrador también es una de las mediciones básicas. [1]
Otras mediciones continuas de uso común incluyen: contenido de cenizas, color, brillo, suavidad y lustre, peso de la capa, formación, porosidad, orientación de la fibra y propiedades de la superficie (topografía). [2]
QCS se utiliza en máquinas de papel , máquinas de cartón, máquinas de tisú , máquinas de secado de pulpa y otros procesos de película de plástico o metal.
En los sistemas modernos, las aplicaciones QCS se pueden integrar en sistemas de control distribuido .
Los sensores que miden la calidad del papel (medidores en línea) están conectados a una plataforma de sensores que se mueven a través de la banda guiada por el haz del escáner. Un tiempo de cruce típico para una plataforma de sensores es de 10 a 30 s (una banda de 8 m, 60 cm/s). La plataforma de sensores escanea a través de la banda de papel y mide continuamente las características del papel de borde a borde. También se puede dirigir y detener en un punto fijo específico en la banda para medir la variación de la dirección de la máquina (MD) en un solo punto.
El haz del escáner QCS es una parte esencial de un sistema QCS. Las máquinas anchas y los cálculos de perfil precisos requieren estabilidad del haz y precisión del movimiento mecánico. Como se requiere una alta precisión en condiciones exigentes y variables, los sensores sensibles deben estar fijados de forma segura. El objetivo más importante es mantener la posición respectiva exacta de las plataformas de medición superior e inferior en relación con su distancia entre sí, en MD y en CD. Esto se logra mediante una construcción robusta y reduciendo los efectos de la temperatura y otros efectos ambientales y mediante un mecanismo de movimiento con un juego mínimo de la plataforma de medición.
Normalmente, la viga del escáner también contiene todos los cables y las tuberías de aire, líquido refrigerante y gas de protección. La base de la viga del escáner contiene elementos que amortiguan las vibraciones verticales.
Un sistema básico de medición de la calidad generalmente incluye mediciones del peso base y del perfil de humedad, además del peso base promedio de la banda de papel y el control de la humedad relacionado con estas variables. El calibrador también es una de las mediciones básicas. [3]
Otras mediciones continuas comúnmente utilizadas incluyen: contenido de cenizas, color, brillo, suavidad y lustre, peso de la capa, formación, porosidad, orientación de la fibra y propiedades de la superficie (topografía).
Los sensores en línea se colocan en el haz del escáner para escanear a través de la banda. El tiempo típico de cruce de la banda en los nuevos sistemas es de 10 a 30 s (banda de 8 m, 60 cm/s). Si la velocidad de la banda es de 1200 m/min y el ancho de la banda es de 8,5 m, la banda se mueve 280 m durante un escaneo y el sensor se mueve la misma distancia en diagonal a través de la banda. Las mediciones se toman en la línea diagonal y actúan como base para los cálculos de perfil (dirección de la máquina y transversal) y de variación. Este valor está sujeto a integración según la velocidad de la máquina. Si la frecuencia de muestreo de la señal de medición está en el rango de tamaño de 2000/s, entonces el elemento de medición más pequeño mide aproximadamente 0,2 cm en dirección transversal. Los datos de medición se integran para eliminar una variación de formación a pequeña escala del resultado de la medición.
El valor de la medición se promedia de modo que cada sensor proporcione un valor de medición por cada cuadro de datos, que normalmente es de entre 5 mm y un centímetro de ancho de banda. Para una banda de 1 metro de ancho, por ejemplo, se toman entre 100 y 200 valores de medición. Estos valores de medición de un solo escaneo (puntos de perfil) se denominan "perfiles sin procesar". En los sistemas de control de calidad modernos, el ancho de estos cuadros de datos se puede cambiar y se pueden formar perfiles precisos utilizando varios miles de cuadros de datos de perfil.
Normalmente, la salida del sensor es el valor instantáneo, el valor promedio del perfil y el perfil completo.
Los requisitos para un sensor en línea ideal para una máquina de papel incluyen lo siguiente: el sensor está calibrado a una constante natural durante la medición; el sensor y la electrónica relacionada incluyen diagnóstico de fallas; el procesamiento digital de la señal es posible desde el principio sin destruir la posibilidad de analizar componentes de frecuencia grandes; el sistema de sensor no perturba la producción; las mediciones se realizan en tiempo real y se pueden ajustar sin demoras; la medición afecta a toda la producción, no solo a pequeños valores de muestra. Debe ser posible distinguir entre la desviación direccional y transversal de la máquina y la desviación residual, ya que el sistema de control maneja estas tres desviaciones por separado y de diferentes maneras. Los sistemas anteriores calculaban un perfil promedio a largo plazo para filtrar el perfil. Como se pueden ajustar automáticamente varios perfiles de calidad, es importante obtener rápidamente los datos de perfil correctos con alta resolución para el sistema de control. Esto es especialmente importante durante los cambios, después de las pausas y durante los cambios de calidad. En los sistemas avanzados, se utilizan algoritmos para calcular los datos de perfil.