Apoyado en un gemelo digital del proceso de moldeo, llenado y desmoldeo, la nueva tecnología desarrollada por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN consiste en un sistema inteligente de adición y dosificación de agua en el tambor de desmoldeo para asegurar que la arena de retorno llega en condiciones óptimas a los silos de almacenaje. Este desarrollo ha sido implementado y validado en la planta de DRAXTON ATXONDO, fabricante de componentes fundidos para automoción.
Una arena demasiado caliente o sin las condiciones óptimas de humedad puede afectar negativamente al proceso de fabricación de componentes fundidos, provocando un consumo excesivo de materias primas o un mal malaxado que puede llegar a producir en las piezas fallos como inclusiones o defectos de moldeo. Asegurar un cierto grado de homogeneidad en las arenas de retorno es fundamental previamente a su ensilado y reutilización, en términos de temperatura y humedad.
Para garantizar la estabilidad de estos parámetros, muchas fundiciones optan por incorporar enfriadores a su proceso. Sin embargo, se trata de una solución que no siempre es viable, bien sea por el coste elevado del equipo o por falta de espacio, ya que se trata de equipos de considerables dimensiones. Como explica el investigador de AZTERLAN especializado en tecnologías de fundición de hierro Beñat Bravo, “en estos casos las fundiciones suelen incorporar irrigadores de agua en el tambor de desmoldeo que favorecen la reducción de temperatura, tanto de las piezas como de la arena. No obstante, los sistemas de aspersión automáticos no contemplan la carga específica del tambor, con lo que no consiguen evitar que se produzcan picos de temperatura en la arena. La estabilidad de esta temperatura a la salida del tambor es un requisito cada vez más importante en la fabricación de componentes de automoción”. Si el caudal de agua en el tambor no está controlado y no es el adecuado, sea por exceso o por defecto, también pueden llegar a darse episodios en los que la arena salga por la cinta junto con las piezas o que la arena salga del tambor con niveles de humedad desiguales que afectan a su almacenaje en silos y a su posterior mezclado.
“La razón por la que resulta difícil conseguir unas condiciones óptimas y estables de temperatura y humedad de la arena mediante sistemas de adición de agua automáticos es que el proceso de fundición no es constante: no siempre se producen el mismo tipo de piezas, ni el tamaño de las motas, o la relación metal-arena es siempre igual. Por tanto, la carga del tambor es variable mientras que el caudal de enfriamiento se mantiene constante. La misma cantidad de agua puede ser demasiada o demasiado poca para conseguir el objetivo de enfriamiento y desarenado perseguido”.
La solución: un gemelo digital del proceso para determinar una dosificación ajustada a las condiciones reales de carga del tambor de desmoldeo
Para dar respuesta a esta problemática, el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN ha desarrollado un innovador sistema de adición de agua basado en la carga en tiempo real del tambor de desmoldeo.
Para conseguirlo, “hemos desarrollado una metodología de control, basada en una arquitectura digital que, gobernada por un algoritmo inteligente, nos permite conocer la situación real y la cadencia de la producción en todo momento. Gracias a ello, hemos logrado predecir las características reales de la carga del tambor, las condiciones en que la arena sale del mismo y su temperatura y nivel de humedad de camino a los silos de almacenaje”.
Gemelo digital: pantalla de monitorización de las condiciones de la arena
El gemelo digital desarrollado reproduce y controla el proceso de moldeo, llenado y desmoldeo, así como el acondicionamiento de la arena en el transporte hacia los silos, alimentándose de “datos extraídos de los equipos implicados en el proceso y de una red mínima de sensores estratégicamente ubicados en puntos críticos del mismo, con el fin de obtener mediciones asociadas a temperaturas, humedad y nivel de avance de moldes y piezas en los vibrantes y el tambor”.
El nuevo sistema ha sido implantado con éxito en la planta de DRAXTON ATXONDO, empresa fabricante de componentes de hierro fundido para automoción. En palabras de Lorenzo Martín, Director de Producción de DRAXTON ATXONDO. “este nuevo sistema nos permite avanzar en los sistemas de control en tiempo real de nuestros procesos, teniendo en cuenta su variabilidad y permitiéndonos realizar una gestión más ajustada de los mismos. En este caso concreto, poder asegurar una temperatura estable de la arena nos ha permitido acercarnos aún más a los crecientes requerimientos de nuestros clientes”.
Este nuevo desarrollo es reproducible en cualquier proceso de fabricación mediante moldeo de arena en verde que tenga como objetivo controlar la calidad de su arena de retorno, sin el uso de equipos enfriadores.
