Che cos'è una barra magnetica? La guida completa

Le aste magnetiche sono dispositivi incredibilmente utili e trovano applicazione in molti settori. Come professionista asta magnetica Ho deciso di fare una ricerca approfondita sulle barre magnetiche: cosa sono, come funzionano e a cosa servono.

Che cos'è una barra magnetica?

Una barretta magnetica, talvolta chiamata barra magnetica, è un potente magnete cilindrico utilizzato per filtrare particelle magnetiche fini e impurità da liquidi, polveri e altri materiali in applicazioni industriali.

Realizzate con forti materiali magnetici permanenti come il neodimio (NdFeB) o il samario cobalto (SmCo), le barre magnetiche generano elevati campi magnetici sulla loro superficie per attrarre i contaminanti ferrosi mentre il prodotto scorre intorno ad esse. Ciò consente di separare e rimuovere efficacemente le particelle di ferro molto fini, con dimensioni fino a 5-25 micron.

Come funzionano le barre magnetiche?

Una barretta magnetica è costituita da un nucleo magnetico interno solido (il magnete stesso) racchiuso in un guscio di acciaio inossidabile non magnetico. Il guscio protegge il magnete fragile da eventuali danni e concentra il campo magnetico verso l'esterno.

Mentre il prodotto scorre intorno alla barra, il forte campo magnetico emanato dalla sua superficie attrae eventuali contaminanti ferrosi, facendoli uscire dalla sospensione e facendoli aderire all'esterno della barra. In questo modo il flusso di prodotto viene ripulito da potenziali frammenti metallici prima dei processi a valle o del confezionamento.

I fattori chiave che consentono la capacità di separazione di una barra magnetica sono:

• Elevata intensità di campo superficiale - Misurata in Gauss o Tesla, la densità del campo magnetico della barra determina le dimensioni delle particelle che può catturare. Sono tipiche le intensità di campo di oltre 12.000 Gauss.
• Gradiente magnetico - Il rapido calo dell'attrazione magnetica a pochi millimetri dalla superficie dell'asta. Questo gradiente consente di estrarre le particelle fini dal flusso.
• Dinamica del flusso di materiali - Una velocità sufficiente del prodotto e una turbolenza attorno alla barra portano i contaminanti nella zona di cattura attraverso l'agitazione magnetica e la miscelazione.

La scelta corretta del grado di forza magnetica e dei parametri di flusso consente alle barre di rimuovere particelle di ferro molto piccole, migliorando la purezza del prodotto e prevenendo l'usura della macchina o i difetti del prodotto finale.

Applicazioni della barra magnetica

Le barre magnetiche sono estremamente versatili e vengono utilizzate in molti settori per proteggere le apparecchiature di processo, garantire la qualità dei prodotti e recuperare i materiali riutilizzabili.

Le applicazioni tipiche includono:

• Lavorazione di alimenti/bevande - Rimozione di frammenti metallici da liquidi o polveri per evitare danni ai macchinari o la contaminazione degli alimenti.
• Produzione di materie plastiche - Eliminazione delle particelle di ferro dalle resine e dai flussi di pellet che causano difetti nei pezzi estrusi/stampati.
• Prodotti farmaceutici - Proteggere le apparecchiature e migliorare la purezza del prodotto estraendo la contaminazione ferrosa.
• Movimentazione del carbone - Recupero di frammenti di acciaio di nastri trasportatori strappati da carichi pesanti.
• Trattamento dei minerali - Raccogliere i detriti di "ferro di scarto" dai minerali frantumati per evitare guasti alle apparecchiature di impatto/compressione.
• Riciclaggio - Separazione di lattine e contenitori in acciaio da materiali non ferrosi per una separazione efficiente dei materiali.
• Filtrazione dell'acqua - Rimozione dei prodotti di corrosione del ferro e delle sostanze chimiche di trattamento dalle linee di alimentazione.

In sostanza, qualsiasi flusso di processo che subisce l'usura dei metalli o che tratta materiali con un certo contenuto di ferro può trarre vantaggio dalle barre magnetiche in linea per estrarre la contaminazione ferrosa problematica.

Costruzione della barra magnetica

Sebbene il concetto sia semplice, è necessaria una costruzione specializzata per realizzare barre filtranti magnetiche in grado di resistere agli ambienti industriali più difficili.

Gli elementi chiave del progetto includono:

Nuclei magnetici permanenti

I magneti al neodimio sinterizzati di grado N42 o superiore offrono le migliori prestazioni magnetiche per la maggior parte delle applicazioni. In alternativa, i magneti SmCo fusi offrono una migliore resistenza alla temperatura, laddove necessario.

La magnetizzazione assiale allinea i poli magnetici lungo la lunghezza dell'asta per ottenere la massima forza di tenuta. È possibile anche la magnetizzazione radiale per esigenze di cattura particolari.

Gusci protettivi

I tubi in acciaio inox non magnetici contengono il materiale magnetico fragile e concentrano i campi magnetici verso l'esterno. I tipi più comuni sono l'acciaio inossidabile 304 e 316 per la resistenza alla corrosione.

Chiusure finali

I tappi di chiusura sigillano il guscio e prevengono l'ossidazione e la corrosione interna. Sono disponibili opzioni saldate, filettate e flangiate. Materiali speciali o placcature resistono agli attacchi chimici dei prodotti filtrati in ambienti difficili.

Piastre di montaggio centrali

Le piastre interne in acciaio rivestite con blocchi di magneti consentono di montare aste di grande diametro o un'ampia spaziatura tra i magneti quando è necessaria una maggiore intensità di campo. Le piastre di montaggio possono incorporare tagli parziali per "modellare" i campi per applicazioni speciali.

Trattamenti di superficie

Il nichel elettrolitico e altre placcature forniscono durezza e lubrificazione per evitare l'accumulo di prodotto sulle aste nel tempo. È possibile applicare anche un rivestimento in PTFE per ottenere prestazioni antiaderenti.

Certificazioni

Le barre magnetiche per i processi alimentari, medici e industriali più severi sono prodotte secondo gli standard GMP (Good Manufacturing Practice) e possono ricevere l'approvazione 3-A Sanitary Standards, Inc.

Scegliere la giusta barra magnetica

Con le barre magnetiche al neodimio disponibili in diversi diametri, lunghezze e gradi di intensità di campo per le diverse esigenze di processo e gli ambienti, la scelta del design ottimale richiede un'attenta considerazione.

I principali fattori di specifica includono:

Dimensione

• Diametro - In genere tra 0,5 e 4 pollici, in base alle dimensioni della tubazione o dello scivolo.
• Lunghezza: normalmente da 4 a 60 pollici. Le aste più lunghe sono adatte a sezioni trasversali più ampie per coprire intere aree di flusso.

Forza magnetica

• Intensità del campo di superficie - In relazione al tipo di magnete utilizzato e in base agli obiettivi di separazione. Minimo ~4500 Gauss, ma possibile fino a 15.000+ Gauss.

Selezione del materiale

• Asta e tappi terminali - Acciaio inossidabile o leghe speciali per resistere all'esposizione del prodotto.
• Rivestimenti/placcature - Migliorano la durezza, la lubrificazione e la resistenza all'erosione.

Ambiente

• Temperatura - Possibilità di funzionamento fino a ~150°C.
• Resistenza chimica - Compatibilità del guscio e dei materiali di tenuta.

Esigenze di certificazione

• Conformità agli standard sanitari 3-A - Per applicazioni a contatto con alimenti e bevande.
• Conformità ATEX - Per ambienti infiammabili/esplosivi.

L'adattamento di tutti questi fattori al vostro processo specifico, attraverso un'attenta selezione delle barre magnetiche, garantisce prestazioni di separazione affidabili, una lunga durata e un uso efficiente della capacità di intensità del campo magnetico.

I fornitori di aste magnetiche di fiducia dispongono di un'ampia esperienza per collaborare alla scelta del dimensionamento e del materiale prima di produrre unità personalizzate in base alle vostre esigenze.

Installazione delle barre magnetiche

Una volta progettate, le barre magnetiche possono essere posizionate verticalmente, orizzontalmente o diagonalmente ovunque sia necessario per filtrare liquidi, polveri o materiali solidi sfusi.

I luoghi di collocazione tipici includono:

Tubazioni di processo

Le barre inserite in tubazioni standard o appositamente attrezzate sfruttano il trasporto del prodotto in movimento per portare la contaminazione attraverso le zone di cattura magnetica.

Alloggiamenti/camere

Grandi gruppi di aste magnetiche con più aste lunghe allineate tra loro sono installate in camere che consentono al flusso di prodotto pompato di attraversare il fascio di aste per la separazione.

Canalizzazioni

Le aste posizionate in scivoli, condotti o scivoli d'aria filtrano flussi di materiale alimentati per gravità. Le configurazioni sfalsate impediscono il bypass o le perdite tra le aste.

Punti di trasferimento del nastro trasportatore

Le barre magnetiche compatte si inseriscono nelle zone di caduta del prodotto da nastro a nastro per estrarre i detriti metallici prima delle fasi di lavorazione o movimentazione secondaria.

Idealmente, le barre magnetiche si installano a monte delle apparecchiature di lavorazione critiche o delle zone di movimentazione dei materiali sensibili alla contaminazione, eliminando i detriti ferrosi dai flussi prima che il prodotto raggiunga queste aree.

Mantenimento dell'efficienza della barra magnetica

Sebbene le barre magnetiche siano dispositivi passivi che richiedono poca manutenzione, le loro prestazioni di separazione dipendono da alcuni fattori chiave per un'efficienza ottimale nel corso degli anni.

Questi includono:

Prevenzione dell'indurimento dei depositi - Spazzole, tergicristalli o pulitori meccanici automatizzati impediscono agli strati compattati di detriti catturati di magnetizzarsi nuovamente. Questi possono ridurre l'intensità del campo dell'asta e l'efficienza di cattura se lasciati accumulare.

Monitoraggio della corrosione/erosione - Il graduale danneggiamento della superficie dell'asta a causa dell'attacco chimico o dell'usura abrasiva è inevitabile, ma deve essere controllato in modo da sostituire le unità prima che si verifichino perdite/rotture.

Ricostituire il magnetismo perduto - Le potenti barre magnetiche al neodimio subiscono cali di potenza trascurabili a causa della smagnetizzazione, se dimensionate in modo appropriato. Ma le aste ceramiche in ferrite più deboli possono aver bisogno di essere [{rimagnetizzate}] ogni pochi anni per ripristinare le massime prestazioni.

Convalida della purezza del prodotto - Controlli periodici della purezza tramite analisi di laboratorio o rilevamento della contaminazione in linea dovrebbero essere effettuati a valle per confermare il mantenimento dei livelli di purezza target, attivando la sostituzione delle barre quando si riducono.

Confermare le dinamiche del flusso di prodotti - Qualsiasi modifica alla velocità di alimentazione del materiale, alla viscosità, alla densità o al percorso del flusso potrebbe ridurre la turbolenza e la miscelazione magnetica, consentendo a piccoli detriti di scivolare dalle barre. Potrebbe essere necessario apportare modifiche al processo per preservare l'efficienza della separazione.

In conclusione

Con una buona gestione dei contaminanti e alcune piccole considerazioni sulla manutenzione, le barre filtranti magnetiche industriali forniscono una protezione affidabile e completa contro le particelle ferrose pericolose o indesiderate in molti processi e flussi di prodotto critici. L'eccezionale efficienza di separazione, la forza di campo e la resistenza alla corrosione ne fanno una protezione operativa versatile per decenni.