1

Optimización de procesos Optimización de procesos de manufactura en hornos de manufactura en hornos de fundiciónde fundición

Alexis Tejedor De León, PhDAlexis Tejedor De León, PhDwww.AlexisTejedor.orgwww.AlexisTejedor.org

2

FIM:FIM:Centro Regional de Centro Regional de VeraguasVeraguas

3

Julio - Septiembre 2003Julio - Septiembre 2003

Lic. en Tec. de Mecánica Lic. en Tec. de Mecánica Industrial: Metalurgia AplicadaIndustrial: Metalurgia Aplicada

4

Procesos de fundiciónProcesos de fundición

Metal en estado líquidoMetal en estado líquidoMetal en estado líquidoMetal en estado líquido

Vaciado en molde con forma de Vaciado en molde con forma de la pieza deseadala pieza deseadaVaciado en molde con forma de Vaciado en molde con forma de la pieza deseadala pieza deseada

5

Fundición en Panamá

Época pre-colombina

6Obtención de piezas de formas y Obtención de piezas de formas y tamaños variadostamaños variados

7

Metal en fase líquidaMetal en fase líquida

8

Vaciado en moldesVaciado en moldes

Caja inferiorCaja inferior

Caja superiorCaja superior

Vista superiorVista superior

Cajas de moldeo

9

TiraderoTiraderoSección superiorSección superior

Línea de separaciónLínea de separación

TragaderoTragadero

Sección inferiorSección inferior

Tablero de soporteTablero de soporte

ModeloModelo

10

Disposición de las cajas de moldeo

Preparación del metal de alimentación

Preparación del metal de alimentación

Confección de los moldesConfección de los moldes

Moldes terminadosMoldes terminados

Reparación y EquipoReparación y Equipo

11

AntecedentesAntecedentes

Etapas anteriores del horno

Etapas anteriores del horno

Trabajo de graduación

Tec. de hojalatería

Tec. en programación

Horno activoHorno activo

Verificación del metalen fase liquida

Verificación del metalen fase liquida

Vaciado del metalVaciado del metal

Pieza fundidaPieza fundida

MediciónMedición

Acabado finalAcabado final

12

OPTEX Thermo-Hunter 5140

13

Laboratorio de fundición

14

88 cm88 cm

Piedra

Hilo suelto 133 cm133 cm

Salida para el aceite filtrado

88 cm70 cm

100 cm100 cm

133 cm133 cm

Malla

Malla

Malla

56 cm 56 cm

Poliestireno

Cámara de lechos filtrantes para combustible reciclado

15

Cámara de presurización del combustible filtrado49 cm49 cm49 cm49 cm

Entrada del aire

Entrada del aceite

Salida del aceite

Manómetro

27 cm27 cm 0.03 m3 de capacidad

Horno vasculante16

55cm

72cm

72cm

72cm

34cm

5cm

Salida de metal fundido

72 cm72 cm

55 cm55 cm

72 cm72 cm

11 cm11 cm

34 cm34 cm

5 cm5 cm

Horno vasculante17

Características

0.29 m3 del hogar de combustión

Ladrillos refractarios

Aislante térmico

Protección de cubierta metálica

18

Horno vasculante

Compresor

Depósito de combustible filtrado

Filtro para aceiteHorno de fundición

Inyector

Palanca

Aceite

Aceite

Medidor

Salida

Entrada

Aceite

Depósito de combustible filtrado

bajo presión

Vista completa del sistema de fundición desarrollado

Filtro

Reservorio

Cámara

Compresor

Horno

19

Estado inicial de equipos

20

Estado inicial de equipos

21

Fase de reparación

22

Accesorios

Compresor Campbell Hausfeld modelo KK380700 AV 9.8 E-2 m3 y 4.5 HP

Crisol 15 Kg Erie Tools Works, Hollands 15

Aceite residual

23

Fase de encendido preliminar

24

Ajuste de las presiones de inyección

Combustible: 3.45 E4 Pa (5 psi)

Aire: 6.9 E4 Pa (10 psi)

Cubierta superior abierta

25

Medición de la temperatura

Cubierta superior cerrada

26

Medición de parámetros

1422 °C Relación combustible: aire = 1:2

27

Combustión completa

28

Metales reciclados

Pistones de autos

Latas de bebidas

29

Metal fundido

30

Preparación de cajas

31

Preparación de cajas

32

Retirada del crisol

Remoción de escorias

33

Vertido del metal en moldes

Molde cilíndrico

34

Separación de cajas

Piezas fundidas

35

Resultados:

Posibilidad de utilizar mezclas combustibles

Presión de inyección de combustible 2.4 E5 Pa (35 psi)

Temperatura en el hogar del horno 1422 °C

36

Resultados:Fundición de metales reciclados: 50 minutos de operación

Consumo de combustible: 4 L*h-1

Fundición de arenas metalíferas: 2.5 h

37

Resultados:Utilización de fundentes: reducir temperatura de fusión de la carga.

Fundentes oxidantes utilizados

Descarburización del crisol

C + 0.5 O2 = CO

CO + 0.5 O2 = CO2

38

ConclusionesSe lograron optimizar las condiciones operacionales del horno

Se fundieron metales reciclados con consumo mínimo de material combustible reciclado

39

Conclusiones

La utilización de fundentes oxidantes, produjo la rajadura del crisol

Se fundieron arenas metalíferas

40

Recomendaciones

Fundición de arenas metalíferas: composiciones ternarias cercas al punto peritéctico

Evaluar parámetros en las escorias: acidez, viscosidad, estructuras internas

41