Pastillas desgasificadoras para aluminio

Las pastillas desgasificadoras reducen de forma fiable el hidrógeno disuelto y eliminar las inclusiones de óxido del aluminio fundido, Si se utilizan correctamente en el flujo de trabajo de una fundición, producen menos defectos de porosidad, piezas de fundición más resistentes y un mayor rendimiento en la primera pasada. Cuando se adaptan a la química de la aleación, la temperatura de fusión y los protocolos de manipulación, los tratamientos con pastillas pueden reducir a más de la mitad los desechos relacionados con el gas y acortar el tiempo de limpieza.

Por qué las pastillas desgasificadoras siguen siendo fundamentales para las pequeñas y medianas fundiciones

Las fundiciones que moldean aleaciones de aluminio se enfrentan a menudo a porosidad de hidrógeno e inclusiones de óxido. Las pastillas diseñadas para el tratamiento de la masa fundida ofrecen un método compacto y poco especializado para producir la liberación activa de gas en el baño fundido, transportar el hidrógeno disuelto a burbujas ascendentes y recoger los contaminantes no metálicos para su eliminación. El uso de pastillas se adapta tanto al vertido manual como a las líneas de vertido mecanizadas. Las principales ventajas son: manipulación más sencilla que los polvos, menor exposición del operario cuando se eligen con cuidado y compatibilidad con varios grupos de aleaciones.

Definiciones rápidas que importan

• Pastilla desgasificadora: una composición química compactada que reacciona o libera gas cuando se sumerge en un baño de aluminio líquido, favoreciendo la difusión del hidrógeno disuelto en burbujas que escapan de la masa fundida.
• Pastilla fundenteuna variante que también ayuda a unir las películas de óxido para que floten en la superficie para su eliminación.
• Pastilla a base de clorotabletas que producen compuestos clorados durante la reacción, eficaces pero que requieren una ventilación cuidadosa.
• Pastilla de nitrógenotabletas diseñadas para generar gas nitrógeno que expulsa el hidrógeno y arrastra las inclusiones hacia arriba.

Cómo funcionan las pastillas desgasificadoras

Cuando se sumerge una pastilla en aluminio fundido, sus componentes reaccionan rápidamente con la masa fundida y entre sí para producir productos gaseosos y partículas finamente dispersas. Esas burbujas de gas se forman en el lugar de la pastilla, ascienden por la masa fundida y recogen el hidrógeno disuelto por difusión en el interior de las burbujas a menor presión. Dado que el hidrógeno migra rápidamente desde la alta presión parcial en la masa fundida a la baja presión parcial en el interior de las burbujas ascendentes, una fracción significativa del hidrógeno disuelto abandona el metal durante un breve intervalo de tratamiento. Al mismo tiempo, los componentes fundentes aglutinan óxido y otros fragmentos no metálicos, que flotan hacia la superficie en la capa de escoria.

Nota práctica para los operadores: la colocación uniforme de las pastillas y el control de la profundidad de inmersión mejoran la distribución de las burbujas en la columna de fusión, lo que aumenta la eficacia de la desgasificación y reduce el sobretratamiento localizado.

Tipos de pastillas desgasificadoras y cómo elegir el tipo adecuado

Existen varias familias químicas utilizadas en las pastillas. La elección debe coincidir con el grupo de aleación, la práctica de fusión, las normas medioambientales y la seguridad in situ.

Principales familias de tabletas

• Familia del cloroAcción rápida, fuerte eliminación de hidrógeno, algunas ventajas en el refinado de cereales; requiere una buena extracción porque los compuestos clorados pueden formar humos.
• Familia del nitrógenolibera gas nitrógeno que desplaza al hidrógeno produciendo menos humos; preferible en pequeños talleres bien ventilados.
• Mezcla de cloro/nitrógeno: rendimiento equilibrado cuando los operarios desean un compromiso entre velocidad y menos humos.
• Pastillas de ingeniería sin clorodiseñado para reducir la emisión de humos y la huella medioambiental sin dejar de producir una desgasificación eficaz.

Elección por aleación y limitaciones del proceso

• Para aleaciones fundidas a presión que son muy sensibles a la porosidad, elija una pastilla con generación de burbujas rápida y profunda.
• Para espacios reducidos o donde la extracción sea débil, prefiera fórmulas poco fumigantes o pastillas sin cloro.
• Para el colado a mano o los pesos de fusión pequeños, los tamaños de pastilla pequeños y la dosificación medida ayudan a evitar el tratamiento excesivo.

Dosificación práctica, colocación y seguridad: normas de funcionamiento

Los buenos resultados requieren una práctica constante. Siga la dosificación del fabricante por masa fundida, precaliente las campanas de inmersión para limitar el choque térmico y mantenga la ventilación de extracción durante el tratamiento.

Rangos y métodos de dosificación típicos

(El cuadro 1 recoge las orientaciones del fabricante condensadas a partir de los datos del producto)

Cuadro 1: Dosificación típica de los comprimidos y métodos de uso habituales

Tipo de tableta	Masa típica por tratamiento	Método común	Notas
Comprimido pequeño (50-100 g)	0,2-0,5% de masa fundida	Plunge con campana perforada	Para 100 kg de masa fundida, 200-500 g en total
Pastilla mediana (100-250 g)	0,1-0,3%	Lanza de inmersión o mecánica	Colocación escalonada para una distribución uniforme de las burbujas
Pastilla grande (250-500 g)	0,05-0,2%	Bandeja de caída con campana	Para grandes lotes de horno, se recomiendan varias pastillas
Equivalente en polvo	Variable	Emisor o inyector	Se requiere mayor cuidado en la manipulación

Notas: La dosificación exacta depende de la química de la aleación, de la limpieza de la masa fundida y de si se utiliza un fundente de recubrimiento.

Lista de comprobación de seguridad (operativa)

• Mantenga la extracción en marcha y la ventilación a nivel del callejón cuando utilice pastillas que contengan cloro.
• Precaliente las herramientas de inmersión para evitar el choque térmico y la fragmentación de las pastillas.
• Utilizar equipo de protección individual: pantalla facial completa, guantes resistentes al calor y ropa protectora.
• Conservar los comprimidos en un envase seco y fresco y seguir las instrucciones del proveedor sobre el tiempo de conservación.

Comparación de resultados - pastillas frente a otros métodos de desgasificación

Las pastillas son una de varias estrategias. Un programa equilibrado puede combinar métodos.

Tabla 2: Instantánea del rendimiento: tabletas comparadas con la desgasificación rotativa y la lanza de gas inerte

Métrica	Tabletas	Desgasificador rotativo	Lanza de gas inerte
Coste de capital	Bajo	Alta	Medio
Se requiere habilidad de operador	Bajo	Alta	Medio
Rapidez del tratamiento	Acción local rápida	Acción rápida a granel	Moderado
Generación de humos	Variable por fórmula	Bajo cuando no hay agua	Bajo
Escalabilidad	Bueno para fusiones pequeñas/medianas	Ideal para grandes fusiones continuas	Lo mejor para la producción continua
Eficacia típica con hidrógeno	Alta cuando se utiliza correctamente	Muy alta	Muy alta

Cuando ganan las tabletas

• Pequeños comercios con fusiones intermitentes y capital limitado.
• Situaciones en las que una dosificación sencilla y una rápida respuesta aportan beneficios a la producción.
• Cuando se combina con otros métodos para la limpieza final.

Cuando las alternativas son preferibles

• Líneas continuas de gran volumen en las que la rotación o la punción permiten una eliminación de gases más constante y homogénea.

Consideraciones medioambientales y reglamentarias

Algunas pastillas químicas forman vapores o compuestos clorados que requieren extracción y una manipulación adecuada. Las fórmulas más recientes tienen como objetivo reducir la producción de halógenos, cumpliendo las normas medioambientales locales y de los talleres más estrictas. Las pastillas a base de nitrógeno y las fórmulas sin cloro reducen la carga de humos a la vez que ofrecen una eficacia de desgasificación comparable en muchas aleaciones. Al elegir los productos, consulte las normas locales sobre emisiones y las fichas de datos de seguridad de los proveedores.

Cómo medir el éxito: métricas y métodos de prueba

La verificación práctica supera a la anécdota. Utilice estas comprobaciones estándar:

• Recuento de la porosidad del hidrógenoexamen metalográfico para contar los poros pequeños por unidad de superficie.
• Prueba de densidad o gravedad específicacomparar la densidad de la muestra con el patrón certificado para la aleación.
• Reducción de la tasa de residuosSeguimiento de los rechazos de fundición relacionados con la porosidad antes y después de la introducción de las pastillas.
• Controles espectrométricos: confirman que no hay captación de elementos indeseables por la química de la pastilla.

Cuadro 3: Métricas de calidad sugeridas y frecuencia

Métrica	Herramienta de medición	Frecuencia
Porosidad del hidrógeno	Metalografía / Rayos X	Semanal durante los ensayos, mensual normal
Prueba de fugas de colada	Prueba de presión	Por tirada para piezas críticas
Limpieza de la fusión	Visual de la muestra de vertido + peso de la escoria	Diario el primer mes, luego semanal
Rendimiento del proceso	Porcentaje de chatarra	Control continuo

Formular un plan de implantación para una fundición

1. Auditoría de baseregistro de la tasa de chatarra, la frecuencia de porosidad y la rutina actual de desgasificación.
2. Selección de juicios: elija un grado de pastilla compatible con las aleaciones del núcleo y las pruebas de lotes pequeños.
3. Ensayo controladoRealización de fusiones paralelas con y sin pastillas, manteniendo todo lo demás constante.
4. Medir y documentarUtilización de las métricas de la sección anterior para cuantificar la mejora.
5. Baremo y PNT: definen tablas de dosificación, rutinas de colocación y procedimientos de ventilación.
6. Formar al personalFormación práctica centrada en la dosificación y la seguridad.

Errores comunes y comprobación de la verdad

• Concepto erróneo: Las pastillas siempre liberan el peligroso gas cloro.
  La verdad: Algunas pastillas contienen fuentes de cloro, que pueden crear humos; sin embargo, muchas pastillas modernas están diseñadas para ser poco fumigantes o sin cloro, lo que reduce la exposición del operario. Elija la fórmula y mantenga la ventilación.
• Concepto erróneo: Las tabletas arreglarán todos los defectos de fundición.
  La verdad: Las pastillas hacen frente al hidrógeno y a muchas inclusiones, pero los defectos mecánicos, un llenado inadecuado o un utillaje deficiente siguen provocando rechazos.
• Concepto erróneo: Más masa de pastilla equivale a una mejor desgasificación.
  La verdad: Una dosificación excesiva puede crear un exceso de fundente, aumentar la escoria y alterar la química de la masa fundida. Siga las instrucciones de dosificación y controle los resultados.

Estudio de caso de un cliente de ADtech Malasia

Fondo
ADtech suministró pastillas desgasificadoras y asistencia técnica a una fundición de aluminio mediana de Penang, Malasia, que moldea componentes estructurales para sistemas de posventa de automoción. En los seis meses anteriores, la fundición informó de la existencia de frecuentes agujeros de alfiler y de una tasa de desechos de 6,2% relacionada con la porosidad.

Intervención
ADtech aplicó un protocolo de prueba: campana de inmersión perforada precalentada, pastilla de masa media magra en nitrógeno, dosificación de 0,25% de masa total de pastilla por 100 kg de masa fundida y extracción continua durante el tratamiento. Se tomaron muestras metalográficas de la primera colada de cada turno. El personal recibió formación durante dos sesiones de media jornada.

Resultados a los 60 días

• La chatarra relacionada con la porosidad pasó de 6,2% a 2,1% (una reducción relativa de 66%).
• La masa media de escoria por fusión disminuyó en 18% debido a la mejora de la flotación de las inclusiones.
• El rendimiento en primera pasada mejoró de 88,3% a 94,7%.
• Los incidentes de manipulación de los operarios se redujeron a cero tras la adopción de los PNT.

Lista de comprobación para la selección de productos

• Verificar la compatibilidad de la aleación y cualquier restricción de elementos para las aleaciones objetivo.
• Solicite la FDS y los datos de composición de los humos.
• Solicite tablas de dosificación para diferentes tamaños de masa fundida y aleaciones.
• Confirmar el envasado y la caducidad de los comprimidos.
• Solicite un pequeño paquete de muestra para realizar una prueba controlada antes de la compra al por mayor.
• Insista en la asistencia técnica del proveedor para las tres primeras series de producción.

PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Las pastillas eliminan completamente el hidrógeno de una masa fundida?
No. Las pastillas reducen significativamente el hidrógeno disuelto y la porosidad relacionada, pero rara vez eliminan todas las moléculas. Una práctica eficaz reduce la mayor parte del contenido de gas cuando la dosificación, la colocación y la ventilación son correctas.

2. ¿Pueden utilizarse pastillas con desgasificación rotativa?
Sí. Las pastillas pueden ser complementarias, proporcionando una limpieza inicial rápida antes de la rotativa o utilizarse entre tratamientos rotativos para mantener la limpieza.

3. ¿Están prohibidas las pastillas de cloro?
No universalmente. Las normas locales varían. Las pastillas que contienen cloro requieren una extracción fuerte y una manipulación segura. Muchos operadores eligen alternativas sin cloro para reducir la carga reglamentaria.

4. ¿Cuántas pastillas por cada 100 kg de aluminio?
La dosificación típica oscila entre 0,1% y 0,5% de masa fundida. Siga siempre las directrices del proveedor para productos y aleaciones específicos.

5. ¿Alterarán las pastillas la química de la aleación?
Algunos productos químicos en tabletas pueden introducir oligoelementos; los productos en tabletas aprobados están formulados para evitar la captación de elementos nocivos cuando se utilizan siguiendo las instrucciones.

6. ¿Es necesario precalentar la campana de inmersión?
Sí. El precalentamiento evita la fragmentación de las pastillas, reduce las salpicaduras y mejora la reproducibilidad.

7. ¿Cuánto debe durar el ciclo de desgasificación?
La duración del ciclo depende de la masa fundida y del tipo de pastilla. Las ventanas de trabajo típicas oscilan entre unos minutos y diez minutos por tratamiento, controladas mediante pruebas de muestras.

8. ¿Pueden las pastillas ayudar con los problemas de la piel del óxido?
Sí. Los componentes fundentes de muchas pastillas favorecen la aglomeración de las películas de óxido, lo que facilita su desespumado.

9. ¿Qué herramientas de supervisión son mejores para las pequeñas empresas?
Sencillas comprobaciones metalográficas, pruebas de densidad y un seguimiento coherente de la chatarra proporcionan una sólida información sin grandes desembolsos de capital.

10. ¿Todos los vertidos deben recibir un tratamiento con pastillas?
No necesariamente. Las tiradas críticas y los componentes de alto valor son los más beneficiados. Optimice la frecuencia mediante el seguimiento de las métricas de rechazo y calidad.

Solución de problemas comunes

Humos u olores excesivos

• Comprobar la fórmula de la pastilla. Si hay derivados del cloro, aumente el caudal de extracción o cambie a un producto sin cloro.

Aumento del peso de la escoria tras el tratamiento

• La escoria puede crecer cuando el fundente rompe las películas de óxido más eficazmente. Ajuste la dosificación a la baja y asegúrese de realizar un desespumado adecuado para recuperar el metal.

No mejora la porosidad

• Verificar la colocación de las pastillas, los niveles de precalentamiento y la dosificación. Confirmar la química de la aleación y que las fuentes de entrada de hidrógeno (humedad, chatarra fundida) están controladas. Considerar la posibilidad de combinar con desgasificación rotativa en casos difíciles.

Análisis comparativo de costes: bajo capital, alto rendimiento

Las pastillas exigen un bajo coste inicial y una formación limitada de los operarios. El ahorro se traduce en una menor cantidad de piezas desechadas, menos repeticiones y un mejor acabado superficial, lo que a menudo permite recuperar los costes de adquisición y formación en pocos meses en fundiciones de rendimiento medio.

Cuadro 4: Ejemplo de escenario de costes (cifras anuales, hipotéticas)

Artículo	Sin programa de tabletas	Programa para tabletas	Variación neta
Volumen anual de fusión	10.000 toneladas	10.000 toneladas	—
Tasa de rechazo por porosidad	6%	2%	-4 puntos porcentuales
Valor del metal contenido perdido	$300,000	$100,000	$200.000 ahorrados
Coste de la tableta y la formación	$0	$20,000	-$20.000
Beneficio neto anual	—	—	$180,000

Las cifras son ilustrativas; realice un ROI específico para cada emplazamiento utilizando los valores reales de la chatarra y los precios de las pastillas.

Preguntas a los proveedores antes de hacer un pedido

• ¿Cuál es la composición química completa y los posibles componentes peligrosos?
• ¿Qué tamaños de partículas y masas de comprimidos hay disponibles?
• ¿Se incluyen pruebas técnicas con la compra?
• ¿Puede el proveedor facilitar datos de rendimiento de terceros o referencias de clientes?
• ¿Qué instrucciones de manipulación de residuos acompañan a la escoria usada?

Plantillas de registro para el control de procesos

Llevar un registro de cada tratamiento que incluya:

• Fecha y hora
• ID del lote de fusión y grado de aleación
• Número de serie/lote de la pastilla y masa utilizada
• Temperatura de precalentamiento del útil de inmersión
• Estado de la ventilación
• Notas metalográficas posteriores al tratamiento
• Registro de desechos y rendimiento de la pieza acabada

Un registro coherente permite establecer una correlación entre la dosificación de comprimidos y la mejora del rendimiento a largo plazo.

Recomendaciones finales

1. Elija una fórmula de pastillas adaptada a la aleación y a la ventilación del espacio de trabajo.
2. Realice vertidos de prueba en paralelo para cuantificar los beneficios.
3. Precalentar los émbolos y mantener la extracción durante el tratamiento.
4. Formar a los operadores e instituir métricas de calidad sencillas.
5. Vuelva a evaluar al cabo de un mes y amplíe si los parámetros confirman la mejora.

Referencias y lecturas complementarias

Entre los principales resúmenes técnicos y datos de productos utilizados para preparar este material se incluyen las orientaciones de los fabricantes y metalúrgicos sobre el funcionamiento y la seguridad de las pastillas, que también tratan sobre la mecánica de difusión del gas y los métodos típicos de aplicación. Las fuentes representativas incluyen resúmenes técnicos sobre la mecánica de reacción de las pastillas, páginas de productos que enumeran la dosificación y los tamaños, y comparaciones de métodos entre opciones de desgasificación.