Medio Ambiente

Las tecnologías de los aglutinantes inorgánicos ganan cada vez más terreno, no sólo en la industria europea de la fundición. ¿La introducción de las nuevas tecnologías de aglutinantes inorgánicos determinará el fin de los procesos convencionales de arena de cáscara (Corning o prerrevestida)?

Nuestros expertos de EE.UU. recomiendan:

Debo admitir que la pregunta es provocadora y la respuesta  es variada con respecto a la aplicación de la fundición. Por supuesto, las nuevas tecnologías siempre amenazan la existencia de las convencionales en la medida en que añaden un valor al propio proceso. En el caso de las aplicaciones de la fundición de aluminio, particularmente en segmentos de alta productividad como la fabricación de bloques de motor y culatas de aluminio en molde permanente (coquilla), cada vez más fundiciones están sustituyendo  los aglutinantes orgánicos por inorgánicos, y hay varias razones para esta tendencia.

La producción de machos inodoros, la ausencia de emisiones nocivas durante la colada, el menor mantenimiento de la maquinaria y los utillajes así como la mayor productividad resultante son beneficios económicos y ecológicos bien conocidos de la tecnología INOTEC^TM. Los beneficios tecnológicos se basan en la solidificación más rápida del aluminio. La reducción de las temperaturas del molde y el consumo de energía de la fundición de aluminio por evaporación de agua dan como resultado mejores propiedades mecánicas de las piezas, por ejemplo, la reducción del espacio interdendrítico.

La tecnología de aglutinante inorgánico INOTEC^TM consta de un sistema de dos componentes que incluye un aglutinante líquido INOTEC^TM y un aditivo inorgánico sólido, llamado Promotor INOTEC^TM. La arena de cáscara (Corning) es una arena recubierta de resina fenólica con tasas de adición del 2,5 al 3,5% (basada en la arena). En cuanto a la fabricación de machos, ambos sistemas se curan en una caja de machos caliente. INOTEC^TM requiere temperaturas significativamente más bajas de la caja de machos (150 - 210 °C frente a 250 °C para la arena de cáscara) pero también implica la necesidad de purga de aire caliente que falta en el proceso de la arena de cáscara. Las resistencias (tanto en caliente como en frío) de los machos aglomerados con INOTEC^TM son lo suficientemente altos para una manipulación automatizada. Debe tenerse cuidado con la fragilidad, que suele ser mayor que la de los machos de arena de cáscara. Además, los machos inorgánicos tienen, por naturaleza, una gran afinidad con el agua. Por lo tanto, los condicionantes técnicos (evitar el almacenamiento en condiciones de una humedad elevada) y el desarrollo continuo de productos para mejorar la resistencia a la humedad son factores clave.

Una importante desventaja de los machos de cáscara son las emisiones volátiles durante la fabricación de los machos, así como la formación de olores y humos durante la colada como resultado de la descomposición térmica de la resina fenólica. Como consecuencia, la acumulación de condensados o alquitrán reduce la vida útil de los moldes (coquillas) e implica operaciones de limpieza y mantenimiento continuo. Además, es obligatorio adoptar medidas adicionales, por ejemplo, sistemas de ventilación y tratamiento del aire. Es posible que haya mayores riesgos de inclusiones de gas y defectos de fundición, como lo demuestra la diferencia en el potencial de formación de gas. La cantidad de condensado para el INOTEC^TM está relacionada con la cantidad de agua liberada que contribuye a las propiedades de unión de la estructura de gel de silicato durante la fabricación, almacenamiento y utilización del macho.

Comparación de la formación de gas y condensado entre la arena de cáscara y el INOTECTM. La medición se realizó con un aparato COGAS en aluminio líquido.

La precisión dimensional de la fundición como resultado de la mejora de la estabilidad térmica es comparable para ambos sistemas de aglutinantes. El conjunto de utillajes de INOTEC^TM permite incluso ajustes a medida de las propiedades del macho con respecto a la tensión térmica y la geometría del macho. La colapsabilidad  y el desarenado de los machos inorgánicos requieren un trabajo mecánico a través de sistemas de traqueteo y vibración. El continuo desarrollo de productos y la mejora de los procesos está permitiendo obtener propiedades fiables de desarenado del macho incluso en machos complejos de producción en serie.

En comparación con los machos de cáscara, la tecnología INOTEC^TM muestra propiedades iguales o incluso superiores durante la fabricación de los machos y la producción de piezas de aluminio, si se establecen medidas técnicas, conocimientos y disciplina de proceso.

Por lo tanto, consulte con su contacto de ASK Chemicals contact para obtener la mejor recomendación.

P: El tema de la sostenibilidad está en la mente de todos desde hace algún tiempo. ¿Qué significa exactamente para mi fundición?  

R: La definición de sostenibilidad se basa en tres pilares: ecología, economía y sociedad. Los dos últimos a menudo se descuidan cuando se desarrollan y evalúan los proyectos. Sin embargo, los productos sostenibles pueden contribuir mucho más a la consecución de la sostenibilidad de lo que se piensa en un principio. Cualquiera que haya estado en una fundición que haya pasado de la tecnología de resina orgánica a la inorgánica, y haya visto cómo ha cambiado esa tecnología y el entorno de trabajo en beneficio de la mano de obra, reconocerá la contribución económica y social que supone. Cuando se trata de la sostenibilidad económica, la cuestión para las fundiciones es cómo aumentar el éxito económico y, al mismo tiempo, mantener la calidad y la disponibilidad de los recursos. Aquí es donde los proveedores de la industria de la fundición de metales pueden contribuir desarrollando soluciones que sustituyan las materias primas potencialmente dañinas, escasas o caras por otras que ofrezcan un rendimiento igual o superior. Un buen ejemplo es la tecnología de las resinas ECOCURE BLUE de ASK para la fundición de hierro. Utiliza la primera resina fenólica del mundo para el proceso de caja fría que no requiere un etiquetado reglamentario en el mercado, de acuerdo con el Reglamento CLP sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas. Por lo tanto, la resina ECOCURE BLUE ya no se considera un material peligroso. La utilización de esta innovadora tecnología de resina de caja fría puede dar lugar a una reducción significativa de las emisiones de fenol y formaldehído. Las fundiciones quieren reducir las emisiones resultantes de sus procesos. Las emisiones tienen consecuencias negativas y potencialmente irreversibles para el medio ambiente, por lo que las fundiciones se ven incentivadas a adoptar nuevas tecnologías, no sólo para cumplir continuamente los requisitos normativos y medioambientales, sino también para satisfacer la creciente expectativa de responsabilidad social. Por ello, ASK Chemicals lleva muchos años investigando y desarrollando nuevos productos para conseguir reducir las emisiones provocadas por sus productos. La preservación de los recursos -escasos, fácilmente disponibles o aparentemente omnipresentes y abundantes- es sin duda otro tema importante que debemos tener en cuenta. Un ejemplo de este tipo de recursos es el litio, que se extrae del suelo con un grave coste medioambiental, sobre todo en Sudamérica, donde se están explotando las reservas minerales para abastecer el espectacular aumento de la demanda de litio para la producción de pilas de combustible eléctricas. ASK Chemicals lleva tiempo impulsando el desarrollo de soluciones de productos aditivos para la arena sin litio.  

P: Las exigencias a las fundiciones para que reduzcan las emisiones de CO2, con el fin de lograr la neutralidad de este gas, son cada vez más estrictas. ¿Cómo valora ASK esta situación?  

R: El enfoque obvio para lograr la neutralidad de CO2 es fabricar productos con materias primas renovables. Pero ese es sólo un aspecto del desarrollo de productos y no puede ser el único motor. Para lograr la neutralidad de CO2, los diseñadores y fabricantes deben tener en cuenta todo el ciclo de vida de un producto y, en consecuencia, todos los procesos utilizados para producir las materias primas que intervienen en la producción son tan importantes como los procesos de fabricación que dan lugar a productos finales con los perfiles de rendimiento deseados (es decir, neutros en CO2). Por este motivo, ASK Chemicals se centra claramente en mejorar la eficacia de sus productos, en hacer las cosas, minimizando la carga sobre el medio ambiente de principio a fin. 

La Agencia de Protección del Medio Ambiente establece normas de emisión de contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP) en las fundiciones, muchos de los cuales se deben a las emisiones resultantes de los aglutinantes químicos utilizados en la fabricación de moldes y machos. Algunas emisiones de HAP orgánicos incluyen benceno, tolueno y xileno (BTX), así como naftalina. VEINO ULTRA™ NB-LOSMK es un aditivo para la arena desarrollado por ASK Chemicals para reducir estas emisiones hasta en un 30% en aplicaciones de moldeo sin cocción. (Véase la figura 1.)

Además de reducir las emisiones, VEINO ULTRA™ NB-LOSMK también reduce el humo, lo que contribuye a mejorar el entorno de trabajo del personal de la fundición. Al eliminar el humo del aire, la línea de visión de los trabajadores mejora sustancialmente. Cuando se trabaja con la mayoría de los aditivos para arenas, es necesario aumentar la cantidad de resina que se utiliza para compensar la disminución de la resistencia a la tracción que se produce debido a la adición de partículas más finas y de gran superficie. La distribución de tamaños de VEINO ULTRA™ NB-LOSMK se ha optimizado para minimizar los efectos negativos sobre la resistencia a la tracción. (Véase la figura 2.) La velocidad de la reacción, incluyendo el tiempo de trabajo y el tiempo de desprendimiento, puede ajustarse con catalizadores más lentos o más rápidos, dependiendo de las necesidades de una fundición en particular. (Véase la figura 3.) Al igual que con los aditivos de arena estándar, VEINO ULTRA™ NB-LOSMK combatirá las vetas, la penetración y los defectos de acabado de la superficie, además de reducir las emisiones y el humo. Además, tiene la capacidad de barrer varios gases del molde.

Para aquellas fundiciones que recuperan la arena, ya sea mecánica o térmicamente, la acumulación de aditivos en el sistema de recuperación puede ser una preocupación, ya que los niveles de tracción de la arena disminuirán con el tiempo. Estas preocupaciones se anulan con VEINO ULTRA™ NB-LOSMK, ya que las partículas serán arrastradas en el sistema de recogida de polvo de la fundición. VEINO ULTRA™ NB-LOSMK proporciona una solución para el humo y las emisiones en la fundición, y las condiciones de trabajo para los operadores.