Cómo incrementar la sostenibilidad de la fundición

Cuatro aspectos que se deben tener en cuenta al fundir y dosificar el aluminio

¿Qué significa para usted la sostenibilidad?

 

En todo el mundo, las fundiciones a presión de aluminio enfocan la sostenibilidad de forma diferente. Para algunas se puede intercambiar por "ecológico" y la reducción del impacto medioambiental. Para otras, se trata de la viabilidad empresarial a largo plazo: minimizar los costos, optimizar los recursos y crear un entorno de trabajo seguro y eficiente que promueva la retención del personal a largo plazo. Para la mayoría, es una combinación de las dos cosas.

 

Ser sostenible es ser más ecológico y eficiente. Sea cual sea el significado de la sostenibilidad para usted, la elección de las soluciones adecuadas para los hornos fusores y dosificadores, y su uso correcto, le ayudarán a lograr sus objetivos de sostenibilidad.

 

Con esto en mente, siga leyendo y descargue nuestra guía para obtener un análisis completo de las cuatro áreas en las que debe centrarse.

1. Saque el máximo partido a su aluminio

El aluminio es prácticamente reciclable al 100 %. De hecho, según las estimaciones, casi el 75 % del aluminio que se ha producido sigue en circulación hoy en día. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, esto es una clara ventaja y un motivo clave para que se haya disparado la demanda de piezas fundidas de aluminio.

Para sacar el máximo partido a las impresionantes credenciales del aluminio:

i. Aprovechar el reciclaje interno

El reciclaje interno ofrece varias ventajas importantes. El uso de las virutas y los retornos ya generados, por ejemplo, como subproducto del acabado y la reelaboración de las piezas fundidas, evita la necesidad de comprar nuevo material de lingote o pilas de lingotes y, en su lugar, hace una mejor utilización de un valioso recurso existente. Además de las repercusiones positivas para el medio ambiente de la "reutilización" del metal existente, este planteamiento también tiene claras ventajas de ahorro de costes, sobre todo cuando se utilizan aleaciones especiales (y, por tanto, más caras).

También existe la posibilidad de eliminar determinados procesos. Por ejemplo, se hace innecesario (o al menos se puede minimizar) el almacenamiento provisional de material de viruta. Tampoco es necesario vender las virutas. Una vez que se haya adoptado la producción basada en el reciclaje de virutas, y se convierta en rutinaria, existe incluso la posibilidad de abastecerse de material reciclado barato de proveedores externos.

No obstante, es necesario que el reciclaje interno cuente con el equipo correcto. La solución ideal son los fusores de virutas combinados. Los hornos fusores de cuba, que se han diseñado específicamente para fundir lingotes de aluminio, virutas o retornos internos, como canales de colada, compuertas, mazarota, etc. (o cualquier combinación), ofrecen un alto nivel de flexibilidad y también son extremadamente eficientes desde el punto de vista energético. En el diseño especial de la cuba se combinan el precalentamiento, el calentamiento y la licuefacción en una sola unidad, utilizando el calor de los gases residuales de la cámara del horno para precalentar la materia prima en la cuba. Incluso cuando se usa para "fusión combinada" junto con el compartimento de virutas, garantiza que se minimice el consumo de energía.

También se puede producir toda la aleación necesaria en un espacio relativamente reducido con una sola unidad de fusión. Las dimensiones optimizadas de la cámara de mantenimiento del horno garantizan la fusión del material de lingote, de retorno y de viruta, por un lado, y la temperatura de colada necesaria, por otro.

Solución destacada:

Los hornos CombiMelter de StrikoWestofen emplean una bomba y un sistema generador de "remolinos" que arrastra el material de las virutas directamente bajo la superficie del baño de metal, donde se funde en condición anaeróbica (lo que evita la oxidación y la pérdida de metal), equivalente a la fusión por inmersión.

En este caso, la circulación del metal mediante una bomba especialmente diseñada, conduce a una homogeneización térmica, además de química, del baño de metal. El movimiento continuo va unido a una distribución uniforme del calor, con lo que se optimizan las condiciones de calidad y se minimiza el consumo de energía.

Al variar la velocidad de entrega de metal, se puede ajustar el sistema a la calidad de la viruta y a la velocidad de fusión necesaria, lo que contribuye a una producción sostenible, eficiente y económica.

ii. Minimizar la oxidación y la pérdida de metal

Aunque el aluminio tiene un alto grado de reciclabilidad, sigue siendo susceptible a la oxidación. De hecho, si se compara con otros metales, el aluminio y sus aleaciones se oxidan con relativa rapidez tanto en estado sólido como fundido. La velocidad de oxidación también aumenta de forma considerable con la temperatura, lo que significa que el aluminio fundido es especialmente propenso a este problema.

La escoria que provoca el aluminio oxidado constituye un reto para las fundiciones que desean mejorar su sostenibilidad. Según las investigaciones, se generan alrededor de tres millones de toneladas de escoria al año. Algo más de la mitad acaba directamente en el vertedero. El resto se recicla. Pero incluso el reciclaje de la escoria conlleva problemas. 

La escoria caliente pierde aproximadamente un 1 % del aluminio metálico que contiene cada minuto, lo que supone un verdadero problema en cuanto a la recuperabilidad del metal utilizable, sobre todo si se transporta fuera de las instalaciones para su tratamiento. El procesamiento de la escoria para extraer el metal utilizable también requiere mucha energía.

Además de desperdiciar materia prima, no evitar una oxidación excesiva o que los óxidos se mezclen en la masa fundida puede significar también:

  • Aumento de los requisitos de limpieza y mantenimiento
  • Daños prematuros en el equipo
  • Defectos en las piezas fundidas/incremento de los índices de desperdicio

Todos estos escenarios tienen implicaciones negativas en cuanto a costos, suponen un drenaje innecesario de recursos, generan residuos o aumentan el consumo de energía; en el caso de un aumento de las tasas de desperdicio, por ejemplo, puede ser considerable la energía necesaria para fundir más piezas (en lugar de las fundiciones defectuosas).

Por lo tanto, para mejorar la sostenibilidad son ventajosas las soluciones diseñadas para minimizar la oxidación y la formación de escoria en cada etapa del proceso de fusión y dosificación. Lea nuestra guía sobre cómo minimizar la pérdida de metal por oxidación. 

Dato rápido:

Con un nivel de consumo de energía de tan solo 489 kWh/t, StrikoMelter PUREFFICIENCY° es uno de los hornos fusores de aluminio más eficiente energéticamente del mercado.

2. Aborde los puntos conflictivos de energía

En cualquier plan de sostenibilidad, utilizar menos energía es un elemento fundamental. Dado que los datos sugieren que solo el taller de fundición puede constituir hasta el 77 % de toda la energía que consume una fundición a presión, tiene sentido buscar la eficiencia en este aspecto.

A continuación, le presentamos siete formas de reducir el consumo de energía y las emisiones de carbono en su fundición de aluminio.
Aborde los puntos conflictivos de energía

3. Optimizar la vida útil del horno

Cuanto más a menudo haya que sustituir el equipo, menos sostenible será. Para prolongar la vida útil, es esencial elegir equipos de fundición construidos con materiales de alta calidad y sustituir solo las piezas de desgaste por repuestos OEM para mantener el rendimiento.

Revestimientos de horno

La exposición repetida a la escoria, además de la exposición continua a temperaturas extremas, puede ocasionar daños penetrantes en los revestimientos refractarios. Los revestimientos de los hornos fusores de cuba también tienen que soportar los posibles daños por impacto del material de carga. Por ello, la elección de revestimientos fabricados con materiales de la más alta calidad y con las técnicas más modernas siempre proporcionará un mejor rendimiento de la inversión.

La vida útil típica de un revestimiento dependerá de las condiciones específicas de la fundición y de su uso, pero, por ejemplo, un revestimiento de horno dosificador fabricado con materiales de alta calidad, resistente a la abrasión mecánica y aislado con las últimas técnicas de aislamiento sin amianto ni fibras cerámicas debería, con la limpieza y el mantenimiento adecuados, durar tanto como el propio horno.

Aunque los revestimientos de otros proveedores puedan parecer muy similares, si se sustituyen por revestimientos no originales, las características de diseño únicas pueden provocar que el ajuste sea deficiente, lo que a su vez afectará al rendimiento. Sobre todo, en cuanto a la sostenibilidad y la eficiencia energética. Un revestimiento mal reparado o colocado puede aumentar el consumo total de energía hasta un 30 %.

Solución destacada:

StrikoWestofen ofrece un servicio integral de revestimiento de hornos fusores y dosificadores, en el que se incluye la validación del rendimiento al finalizar. Consulte las otras páginas sobre el mantenimiento de los hornos para obtener más información.

Viejas máquinas, nuevas capacidades

Los hornos fusores o dosificadores de calidad pueden durar más de 20 años si se cuidan y operan correctamente. Algo que es perfecto en términos de sostenibilidad. Pero, en muchos casos, los hornos se cambian antes ese momento. Esto se debe a la idea errónea de que para conseguir un rendimiento óptimo (consumo de energía, rendimiento del metal, etc.) siempre se necesitan nuevos hornos.

Con las actualizaciones de software y la posibilidad de adaptar muchas soluciones nuevas que se han diseñado específicamente para mejorar el rendimiento, las máquinas antiguas pueden modernizarse para funcionar "como si fueran nuevas", si no mejor. Busque soluciones de supervisión, escaneo y automatización basadas en sensores y diseñadas para optimizar los procesos clave (consulte la sección 4 de esta guía para saber más sobre la automatización), así como piezas diseñadas para reducir los requisitos de mantenimiento o el desgaste mecánico.

"La carga exacta de la cuba mediante el escáner láser integrado ha aumentado la recuperación de calor del sistema ETAMAX® en el StrikoMelter de tal forma, que hemos logrado reducir nuestro consumo de gas en alrededor de 10 %".

– Jefe de producción, cliente OEM checo

4. Promover la eficiencia del proceso

Una fundición sostenible también es eficiente en el proceso. Mantener los procesos clave, desde las operaciones estándar de los equipos y la supervisión de su estado hasta el mantenimiento y la resolución de problemas, lo más ajustados posible consume menos tiempo, energía y recursos humanos. Aquí encontrará dos procesos en los que debe centrarse.

1. Facilidad

No subestime el valor de lo "fácil". Los equipos que simplifican las tareas de los operarios liberan más de su tiempo para mejorar la productividad, una parte esencial de la combinación de sostenibilidad. Elija hornos fusores y dosificadores diseñados para "supervisarse a sí mismos", que alerten y ofrezcan instrucciones rápidamente a los operarios sobre cualquier aspecto que deba ajustarse. Seleccione también hornos que reduzcan al mínimo los requisitos de limpieza y mantenimiento, y que hagan más accesibles las piezas que sí requieren una limpieza o un cambio periódicos. Además de ahorrar tiempo a su equipo, también se reducirá el tiempo de inactividad del equipo.

Por supuesto, ningún horno puede eliminar por completo la necesidad de limpieza y mantenimiento, por lo que es esencial tener un buen conocimiento de los procesos que ayudarán a optimizar el rendimiento del equipo, especialmente en cuanto a la eficiencia energética.

Para conocer con más detalle esta importante área, lea nuestra guía.

También merece la pena explorar las soluciones digitales diseñadas para facilitar el seguimiento y la gestión de los procesos clave a su equipo de fundición. Por ejemplo, al lograr que a los operadores les resulte fácil acceder a datos de recarga cruciales en tiempo real, interpretarlos y responder a ellos, Monitizer | Refill Monitor de StrikoWestofen garantiza que el equipo de dosificación y desembalado no se quede nunca sin metal fundido y funcione siempre a plena capacidad. Además de optimizar Además de la optimización del consumo de energía, la minimización de los tiempos de inactividad y la prevención de posibles desperdicios de metal, se evitan también los desplazamientos de llenado innecesarios.

2. Automatización sorprendente

La adopción de la automatización del modo adecuado puede tener un impacto drástico en la eficiencia de los procesos. No tiene por qué ser complejo. Incluso las pequeñas soluciones, con frecuencia incorporadas en los sistemas de control de los hornos, pueden suponer una gran diferencia.

Un buen ejemplo es la corrección de mazarota automatizada en los hornos dosificadores. Esta función mejora la precisión de la dosificación y reduce la tasa fuera de tolerancia al supervisar de forma constante el proceso de fundición a presión con el fin de garantizar que el peso de la dosificación se optimiza automáticamente según el ciclo. La mejora en la precisión de la dosificación que esto supone contribuye a reducir las tasas de desperdicio y, por tanto, los residuos innecesarios.

También la automatización que optimiza el consumo de energía es un área natural en la que centrarse desde el punto de vista de la sostenibilidad. Por ejemplo, con un láser de llenado de cuba es posible automatizar los ciclos de carga a fin de garantizar que la cuba del horno fusor se llene perfectamente en todo momento para lograr una recuperación óptima del calor. De este modo, se puede mejorar la eficiencia de la fusión y reducir hasta en un 10 % el consumo de gas.

Solución destacada:

Al fundir, un inconveniente del funcionamiento a carga parcial puede ser el aumento del consumo de energía debido a los cortos periodos de fusión de parada y arranque. Nuestro control de eficiencia de carga parcial combate esta situación mediante la adaptación automática del proceso de fusión a la carga específica del horno, alternando entre "fusión" y "mantenimiento" de la forma más eficiente desde el punto de vista energético. De esta forma, el consumo de energía se puede reducir hasta en un 20 % durante períodos de baja utilización.

Contáctenos hoy mismo para saber cómo su fundición puede ser más sostenible.

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