FUNDICIONES FERREAS Y NO FERREAS EN ARENA ... - Metalspain

des de extracción durante la fusión, no siempre es posible alcanzar el rendimiento
óptimo del horno. En el caso de un aprovechamiento reducido, debería
utilizarse al máximo la cantidad de baño disponible, a la cual se le podrá
extraer el metal líquido necesario mientras el modo de fundición se encuentra
interrumpido. El horno trabaja durante este período exclusivamente en modo
de mantenimiento; la pérdida de calor puede reducirse cerrando la tapa de la
cuba. Recién cuando la cámara de baño se vacía en un 50 %, podrá recomenzarse
con un nuevo proceso de fundición que, según
la dimensión del baño, podrá durar varias horas.
El precalentamiento del metal es otro factor importante
en la utilización de energía. El espectro
del consumo energético de los diferentes tipos de
horno que aparece en la prensa especializada, conocido
bajo el nombre general de “Hornos de
cuba”, tiene fundamentalmente su origen en diferencias
geométricas de cuba y, como consiguiente,
en los efectos que se producen en la
misma durante el precalentamiento del metal. Un
horno de cuba eficiente presenta un área de trabajo
“fría”, en la cual se introduce la materia
prima, seguida por una cuba “caliente” para el
precalentamiento del metal y la “zona de fusión”,
en donde debería lograrse una alta densidad de
energía. Otra condición fundamental para el apovechamiento
de calor es el llenado elevado y homogéneo
de la cuba con alta concentración de
material.
La carga de la cuba se realiza con el dispositivo elevador/de vuelco comprobados.
La misma debería llevarse a cabo, básicamente, de forma automática e
iniciarse por medio de una señal que registre de manera segura el progreso de
la fundición. Para mantener siempre la cuba bien llena, es posible efectuar un
muestreo con láser de la sección transversal de la cuba desde una posición
adecuada ubicada por debajo del sistema de carga. Si el sensor señaliza que la
cuba está vacía en este sector, el control del horno arrancará automáticamente
el proceso de carga. El barrido del láser detecta así inmediatamente el nivel de
llenado en la cuba y facilita el recargado lo más rápido posible, independientemente
de forma, tamaño y concentración de la materia a llenar. Gacias a
ello, el principio de la cuba se aprovecha óptimamente y el rendimiento energético
mejora si se lo compara con la utilización de procesos indirectos como,
por ejemplo, una medición de la temperatura del horno o vía control del
tiempo. En modo de fusión normal, la unidad de transporte horizontal del sistema
de carga (ver imagen 9) ocasiona un nuevo incremento en el aprovechamieno
de la cuba. El sistema de carga y el horno están sincronizados entre sí de
manera tal, que los lingotes y el material de retorno son encauzados automáticamente.
El agobio físico del personal de manejo se reduce a un mínimo, el
cual podrá disponerse para otras tareas. Además, este tipo de automatización
aumenta la productividad laboral.
A menudo se interpreta la temperatura de la superficie del horno como medida
para el desperdicio de radiación. Sin embargo, este enfoque desatiende las pérdidas
por puertas y carga, que tampoco deben olvidarse. Todos estos malgastes
influyen negativamente en el rendimiento del horno. A causa de puertas
que no cierran correctamente, el calor se pierde por convección. Si para cargar
deben abrirse las puertas del área caliente de la cámara de fusión, esto producirá
además una enorme pérdida de calor suplementaria. Por el contrario, los
hornos de fundición, en los cuales el metal se carga desde la parte superior -
área fría de la cuba-, no ocasionan, prácticamente, desperdicios de calor al
momento de cargar. Al fin de cuenta, es sólo el rendimiento general el que representa
la medida para el consumo energético del horno, el cual resulta de la
multiplicación del aprovechamiento de la técnica de calefacción con la del
horno. Un horno de cuba eficiente consigue aquí un grado de rendimiento de
más del 50 %.
CALIDAD DE METAL
Mientras que en el pasado las fundiciones a presión producían primordialmente
artículos en masa, hoy en día elaboran también piezas con exigencia de
alta calidad en respuesta al progreso en el perfeccionamiento de aleaciones y
técnicas de fundición para piezas dúctiles, soldables y tratables con calor;
Imagen 9 Unidad de transporte horizontal como
almacenador de contenedores para carga
automatizada.
Figura 9. Mesa com rolos usada como buffer para
containers em carregamentos totalmente automatizados.
dade de espera do forno. Em seguida, enquanto a operação de fusão está sendo suspensa,
a quantidade necessária de metal fundido pode ser retirada do banho de espera.
Durante este tempo o forno opera exclusivamente na capacidade de espera. A
perda metálica pode ser minimizada pelo fechamento da tampa abafadora da torre.
Somente quando o banho estiver aproximadamente 50% vazio uma nova etapa de
fusão deverá iniciar, a qual – dependendo do tamanho do banho – deverá ocorrer
por algumas horas.
O pré-aquecimento do material é outro fator decisivo
na otimização do uso de energia. A ampla gama de taxas
de consumo de energia dos fornos, resumido na literatura
sob o termo “fornos de fusão tipo torre”, é em
grande parte devido à diferença na geometria das torres
e aos efeitos resultantes no pré-aquecimento do material
da torre. Um forno tipo torre eficiente apresenta
uma zona de alimentação “a frio”, seguida por uma
zona de “aquecimento” na torre, onde o material é préaquecido,
e uma zona de fusão onde a densidade de
energia deverá ser a maior possível. Outra condição importante
para uma alta taxa de utilização de energia térmica
é uma torre uniformemente carregada com altura
de preenchimento elevada e grande densidade de acomodação
da carga.
O carregamento do forno é geralmente por meio de dispositivos
de elevação e basculamento. O carregamento
deve ocorrer automaticamente, ativado por um sensor
que detecta com segurança o progresso da fusão na torre.
Para assegurar que a torre está preenchida de forma
otimizada o tempo todo, a secção transversal da torre deve ser escaneada por um feixe
de laser em uma posição adequada abaixo do dispositivo de carga. Tão logo que o
sensor sinalizar que a torre está vazia naquela posição, o sistema de controle do forno
irá automaticamente iniciar o carregamento do forno. Este sistema de monitoramento
a laser detecta o nível de preenchimento diretamente na torre, habilitando o início do
processo de carregamento o mais rápido possível, independente da forma, tamanho e
densidade volumétrica do material de carregamento. Esta abordagem explora de maneira
otimizada as vantagens do princípio de funcionamento da torre e atinge maior
eficiência energética em relação à procedimentos indiretos, como medições de temperatura
do forno ou operação baseada no controle de tempo. Numa fundição típica,
a eficiência pode ser melhorada através da instalação de uma mesa de rolos como dispositivo
de carregamento, vide figura 9. As instalações de controle do carregamento e
do forno são coordenadas de maneira que o manuseio e transporte dos materiais de retorno
e lingote se posicionam de maneira totalmente automática. Isto reduz ao mínimo
o trabalho físico a ser executado pelos operadores. Os funcionários ficam disponíveis
para outras tarefas. Assim, este passo no sentido de aumentar a automatização também
contribui para aumentar a produtividade no trabalho.
A temperatura superficial dos fornos é frequentemente usada como medida para a
radiação perdida. Entretanto, esta abordagem negligencia as perdas de calor através
das portas do forno e perdas durante carregamento, que também devem ser levados
em conta. Todas essas perdas são fatores que co-determinam a eficiência tecnológica
do forno. Consideráveis quantias de calor escapam através de portas com deficiência
na vedação. Se as portas localizadas na área das zonas quentes de fusão necessitarem
ser abertas para carregamento, cada operação de carga dá origem a
enormes perdas adicionais de calor. Fornos de fusão projetados para carregamento
de metal de cima para dentro da zona fria da torre, ao contrário sofrem praticamente
nenhuma perda de calor durante o carregamento. Eventualmente, a única medida
para o desempenho energético do forno é a eficiência global, a qual é obtida multiplicando-se
a eficiência do sistema de queima pela eficiência tecnológica do forno.
Bons fornos de fusão tipo torre atingem eficiências maiores que 50%.
QUALIDADE DO METAL
Considerando que, no passado a fundição era utilizada predominantemente para
produtos produzidos em massa, hoje a gama de produtos foi ampilada incluindo
também componentes que devem atender requisitos de qualidade mais rigorosos.
Isto é devido ao desenvolvimento de novas ligas e técnicas de fundição para fundidos
dúcteis, soldáveis e tratadas termicamente. Por exemplo, fundições para engenharia
automativa, como carcaças automotivas e componentes do chassi feitos de
alumínio.
Defeitos típicos de fundição, como inclusões de óxidos e porosidade são freqüentemente
causadas pela qualidade insuficiente do metal fundido. O tratamento de fun-
FUNDIDORES. OCTUBRE 2010
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