Los equipos de filtración de lecho profundo instalados en una línea de fundición de aluminio capturan inclusiones a escala submicrónica y micrónica dentro de un lecho poroso grueso, estabilizan el flujo hacia los moldes y reducen significativamente los defectos superficiales y las discontinuidades internas. Cuando los sistemas de lecho profundo ADtech se combinan con los medios cerámicos adecuados y el precalentamiento correcto, las fundiciones consiguen mejoras cuantificables en el rendimiento de la primera pasada, una reducción de los desechos de mecanizado y una calidad metalúrgica constante, al tiempo que reducen el coste de filtración durante la vida útil en comparación con muchos filtros de lecho fino o sólo superficiales.

Descripción general del producto y uso previsto

El equipo de filtración de lecho profundo ADtech está diseñado para fundiciones de aluminio que requieren una rigurosa eliminación de partículas y acondicionamiento del flujo antes del llenado del molde. El sistema utiliza un lecho poroso multicapa fabricado con medios cerámicos o sinterizados que atrapa las inclusiones en la profundidad del filtro y no sólo en la superficie. Este mecanismo de captura profunda proporciona una eliminación superior de la escoria fina, las películas de óxido, el polvo cerámico y las partículas residuales que causan imperfecciones y puntos débiles en las piezas fundidas. El equipo es adecuado para coladas por gravedad, baja presión y algunas coladas semicontinuas en las que la pérdida de carga controlada y la larga vida útil del filtro son prioritarias.

Cómo funciona la filtración en lecho profundo

Principios de captura en lecho profundo

El metal fundido fluye a través de una red tridimensional de poros. La retención de partículas se produce a través de la interceptación, la impactación inercial, la difusión a las superficies del puntal y la adhesión multipunto. Con el tiempo, las partículas se acumulan en el lecho, formando capas de obstrucción internas que aumentan la eficacia de la captura sin que se produzca una obstrucción catastrófica del flujo.

Efecto acondicionador del caudal

El lecho convierte el movimiento caótico del metal en un flujo laminar más uniforme. Esto reduce las salpicaduras y el arrastre de gases y disminuye la incidencia de la porosidad relacionada con el flujo. Los lechos de tamaño adecuado también reducen las turbulencias en los puntos de entrada, lo que mejora el llenado del molde y reduce la repetición de trabajos.

Diferenciadores de productos ADtech

• Soportes de lecho compatibles con alto contenido en silicio para una estabilidad química bajo fundiciones de aluminio.

• Opciones de medios estratificados: gradación de grueso a fino para equilibrar la permeabilidad y la captura.

• Camisas de precalentamiento rápido y zonas de calentamiento controladas para evitar el choque térmico.

• Casetes modulares para cambios rápidos y tiempos de inactividad reducidos.

• Boquillas y colectores diseñados para minimizar la erosión localizada.

• Instrumentación lista para el registro de pérdidas de carga y sustitución predictiva.

Configuraciones típicas y opciones de soportes

Cuadro 1: Ejemplos de estratificación de medios

Cuadro 2: Materiales y propiedades habituales de los lechos

Métricas de rendimiento y resultados previstos

Indicadores clave de rendimiento para especificar y supervisar:

• Índice de reducción de inclusiones (recuento y área) medido por metalografía.

• Mejora de la prueba de presión reducida (reducción del índice RPT).

• Pérdida de carga con el caudal de diseño y la altura de vertido permitida.

• Vida útil en horas de trabajo o toneladas vertidas.

• Aumento del rendimiento en el primer paso y porcentaje de reducción de la chatarra.

Guía de selección y dimensionamiento

Seleccione el área y el espesor del lecho en función de la masa de vertido, la altura de vertido, el diseño de la compuerta y la pérdida de carga aceptable. Utilice una regla gruesa:

• Lotes pequeños (≤ 200 kg por colada): lecho compacto, capa de pulido más gruesa.

• Producción media (200-1000 kg por colada): lecho estratificado con mayor superficie.

• Alto rendimiento o alimentación continua: lechos de gran superficie con cambio escalonado de cartuchos y alimentación automatizada.

Cuadro 3: Puntos de partida para el dimensionamiento

Lista de comprobación para la instalación y puesta en marcha

1. Confirmar el montaje y la alineación correctos con la cuchara o el canal de transferencia.

2. Precaliente la cama y la carcasa gradualmente hasta fundir o a la temperatura de precalentamiento especificada para eliminar la humedad.

3. Verificar las superficies de sellado y las juntas para evitar la derivación.

4. Instalar instrumentación - transductor de presión diferencial, termopares, contadores de vertido.

5. Realización de RPT de referencia y análisis de inclusión antes del primer vertido de producción.

6. Establecer la receta: altura de vertido, velocidad de vertido y umbrales de cambio de lecho.

Buenas prácticas operativas

• Mantenga un programa de precalentamiento controlado y caliente el conjunto de la cama antes del vertido.

• Registre la pérdida de carga después de cada lote de vertido; establezca alarmas para los aumentos de umbral.

• Realice un desnatado regular aguas arriba para reducir la carga sobre el lecho.

• Si se utiliza decapante, cronometrar la aplicación del decapante y el espumado para minimizar la deposición de decapante en las capas superiores.

• Rotar o escalonar los lechos si se requiere un funcionamiento continuo para permitir el enfriamiento y la inspección mientras otros lechos permanecen en servicio.

Mantenimiento, desgaste y vida útil prevista

Los lechos profundos suelen durar más que los filtros finos porque la captura se distribuye en profundidad y no sólo en la superficie. La vida útil esperada depende de la carga de contaminación; frecuencia de mantenimiento típica:

• Control visual después de cada turno.

• Revisión semanal de la tendencia de la presión diferencial y el tiempo de vertido.

• Sustitución de capas o cambio de casetes mensual o trimestral en función del rendimiento.

• Inspección completa de la carcasa y comprobación del refractario en cada parada de mantenimiento.

Cuadro 4: Programa de mantenimiento

Seguridad y medio ambiente

• Precalentar en hornos controlados para evitar explosiones de vapor; nunca verter sobre soportes fríos o húmedos.

• Gestione los medios usados y la escoria atrapada de acuerdo con la normativa local; muchos contienen metal recuperable.

• Utilice extracción de humos cerca de las estaciones de desnatado y filtración; los humos de fundente pueden ser peligrosos.

• Proporcionar monitores de oxígeno o gas si hay atmósferas inertes; los gases inertes son asfixiantes.

• Asegúrese de que los operarios lleven EPI resistentes al calor y sigan los protocolos de manipulación de metal fundido.

Resolución de problemas comunes y soluciones

Tabla 5: Matriz de resolución de problemas

Integración con desgasificación y filtración posterior

El equipo de lecho profundo forma parte de un tren de limpieza de masa fundida. Secuencia típica:

1. Desgasificación (rotativa o al vacío) para eliminar el hidrógeno disuelto.

2. Filtración de lecho profundo para capturar inclusiones y estabilizar el flujo.

3. Filtro de pulido final o placa de precisión para garantizar el acabado superficial de las piezas críticas.

La coordinación de estos pasos maximiza la calidad del metal y prolonga la vida útil de la cama.

Justificación económica y modelización del ROI

Impulsores de valor:

• Reducción de desechos y reprocesamientos.

• Mecanizado y acabado inferiores.

• Reducción de los rechazos de los clientes y de las reclamaciones de garantía.

• Menores costes de filtración a lo largo de la vida gracias a la mayor duración del lecho y a los cambios menos frecuentes.

Cuadro 6: Ejemplo de instantánea de ROI

Realice una prueba piloto de corta duración para obtener datos reales que le permitan realizar previsiones precisas de amortización.

Ejemplo de especificaciones de productos

• Material de la carcasa: carcasa de acero con revestimiento refractario de alto contenido en silicio.

• Medios: cartuchos modulares estratificados en opciones de alúmina, SiC o óxido de circonio.

• Calentamiento: camisa eléctrica más cubierta aislante; precalentamiento por inducción opcional.

• Instrumentación: sensor de presión diferencial, termopares, HMI digital para registro.

• Cambio: pinza manual o sistema de cassette hidráulico para un cambio rápido.

• Gama de rendimientos: a medida, desde pequeñas cucharas hasta sistemas continuos de varias toneladas.

Casos prácticos

Una planta de volumen medio cambió a módulos de lecho profundo ADtech y desgasificación integrada aguas arriba. Resultado: reducción de 45% en rechazos por defectos superficiales en 6 meses y reducción de 30% en el coste total de filtración por tonelada.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la principal ventaja de un filtro de lecho profundo frente a los filtros de superficie fina?
   Los lechos profundos atrapan las partículas en toda la profundidad del medio, lo que prolonga la vida útil y mejora la captura de inclusiones finas que los filtros de superficie pueden pasar por alto.

2. ¿Cómo debo precalentar los soportes de lecho profundo?
   Precalentar gradualmente a las temperaturas recomendadas utilizando hornos o chaquetas eléctricas. Los tiempos típicos de precalentamiento dependen del tamaño del lecho; siga las indicaciones del proveedor para evitar la formación de vapor.

3. ¿Pueden utilizarse unidades de lecho profundo para líneas de colada continua?
   Sí. Los casetes modulares y los bancos de lechos paralelos permiten un funcionamiento continuo con cambios escalonados.

4. ¿Qué instrumentos ayudan a decidir cuándo cambiar una cama?
   El control de la presión diferencial, el registro del flujo de vertido y las tendencias de la RPT son indicadores fiables de los umbrales de sustitución.

5. ¿Afectan los lechos profundos a los límites de altura de vertido?
   Añaden pérdida de carga; diseñan el área y el espesor del lecho para igualar la altura de vertido existente, o reducen el PPI o aumentan el área del lecho para reducir la resistencia.

6. ¿Son reciclables los soportes de lecho profundo?
   Los medios usados contienen a menudo aluminio recuperable y escoria. Muchas fundiciones procesan los medios usados a través de flujos de recuperación de metales de acuerdo con las normas locales.

7. ¿Cómo interactúan los lechos profundos con la práctica de la fluidez?
   La aplicación de fundente aguas arriba puede proteger los lechos aguas abajo al eliminar los óxidos superficiales, pero un exceso de fundente puede depositarse en las capas superiores. Ajustar el volumen y el momento de aplicación del fundente.

8. ¿Qué material de lecho debe elegirse para el ciclismo pesado?
   Los medios enriquecidos con alúmina o circonio reforzados con SiC ofrecen una resistencia superior a los choques térmicos en entornos de ciclos intensos.

9. ¿Cuánto dura una cama profunda con cargas de trabajo normales?
   La vida útil varía ampliamente; muchas operaciones consiguen semanas o meses por lecho dependiendo de la carga de inclusión. Haga un seguimiento de la pérdida de carga por tonelada para estimar la vida útil.

10. ¿Qué documentación debe presentar el proveedor?
    Fichas técnicas, ciclos de precalentamiento recomendados, curvas de caída de presión hidráulica, datos de prueba para su aleación, lista de piezas de repuesto y asistencia para la puesta en servicio.

Referencia rápida para la resolución de problemas

• Aumento de la pérdida de carga: inspeccionar si hay obstrucciones y sustituir las capas superiores; comprobar el desnatado aguas arriba.

• Grietas o fracturas en los medios: revisar los pasos de precalentamiento y manipulación por riesgo de choque térmico.

• Inclusiones persistentes: analizar la derivación y confirmar que no hay fugas en los bordes.

• Alta erosión de la boquilla: añadir insertos de erosión y revisar la velocidad del flujo.