De-sanding / Lavado de bloques y culatas(o cabezas) de motor de automóvil después de la fundición y pre-mecanizados (cubing o Hypercubing). 1/2

Edicion en español ( English edition will be edit later)

 

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Recibo la consulta de un manufacturero de culatas y bloques motor en fundición de aluminio que desea limpiar las piezas de las virutas del mecanizado y de la arena procedente de la fundición.

Tiene dudas sobre la utilización de ultrasonidos en vez de la aspersión y alta presión para el lavado de estas piezas.  

Como este tema, es un tema que resurge repetitivamente en el tiempo entre la Industria de la Fundición de Aluminio he decidido publicar mi parecer en el Blog. Este estudio constará de varias partes que irán saliendo en días sucesivos.

 Voy a intentar ayudar en sus decisiones:

 El lavado de piezas metálicas por ultrasonidos, es un método utilizado industrialmente desde hace unos 50 años y que da buenos resultados especialmente en piezas pequeñas y con cantidades de contaminación reducidas comparadas con el peso de la pieza, asimismo los sistemas están concebidos para tiempos de ciclo de varios minutos. 

En lo que respecta al lavado de piezas de grandes dimensiones y masa tal como es el caso de culatas(cabezas) o bloques de motor, las dificultades aparecen como consecuencia de la industrialización del proceso, es decir el tratar altas producciones del orden de 80 piezas / hora o superiores y con cantidades de contaminación horaria elevadas.

  

Las Instalaciones de Ultrasonidos en estas aplicaciones según mi parecer presentan varios problemas  

 

 

Ø       Calentamiento progresivo del baño de ultrasonidos.

Ø       Necesidad de rotar las piezas en inmersión en la cuba.

Ø       Acumulación de contaminación en el fondo de la cuba

Ø       Generación de ondas de frecuencia audible

Ø       Fiabilidad de los sistemas de transporte continuo.

Ø       Fiabilidad de los sistemas de carga/descarga para producción elevada.

Ø       Alta energía instalada.

Ø       Imposibilidad de control automático de la eficiencia de los transductores

 

Veamos uno a uno estos problemas: 

1) Calentamiento progresivo del baño.

Para el funcionamiento de la limpieza con  ultrasonidos es necesario que el baño de lavado esté caliente y por lo tanto es necesario calentar el baño hasta una temperatura determinada a partir de la cual se tiene el efecto limpiador de la  cavitación.

Sin embargo esta temperatura tiende a aumentar con el funcionamiento de la máquina.

Esto se produce debido a que la energía necesaria para generar los ultrasonidos que hacen entrar en vibración la pieza a lavar se transforma en calor (ley de Joule) y teniendo en cuenta que la energía es proporcional a la masa de las piezas y a la producción, cuanta más masa o producción se tenga más energía se necesitará y más calor se generará en el baño.

Las piezas que se lavan absorben una parte de este calentamiento calentándose ellas mismas pero si la producción es elevada no es suficiente y los baños tienden a aumentar de temperatura.

Evidentemente hay soluciones diversas para resolver este problema pero todas tienen sus inconvenientes.

Si se aumenta el volumen del baño, para tener la misma intensidad de energía ultrasónica (Watios/litro) como hay más liquido, hay más volumen y masa, y por lo tanto es necesario aumentar la potencia de ultrasonidos con lo que el problema subsiste.

Si se instala un intercambiador de calor en el baño, aparte de aumentar la masa del mismo, el intercambiador sufre las consecuencias de los ultrasonidos con lo que su vida es corta.

La solución más simple es la de bombear el líquido a un intercambiador exterior a la cuba, pero con objeto de no distorsionar las ondas ultrasónicas, la bomba de trasvase solo puede funcionar durante el tiempo de transferencia de las piezas, con lo cual hay que hacerlo cíclicamente, perdiendo eficacia. 

 

2) Necesidad de rotar las piezas en inmersión. 

Los ultrasonidos deben tener la energía suficiente para que la energía vibrante llegue al interior de las cámaras de las piezas (cámara de agua y conductos de aceite). Por otra parte es necesario que la suciedad desprendida de las paredes de la pieza sea conducida al exterior de las cámaras y otras cavidades de la pieza, para ello es necesario una rotación de la pieza durante la inmersión en la cuba.

Frecuentemente para extraer esta suciedad desprendida por los ultrasonidos, hacia el exterior de las piezas se utilizan una o dos fases suplementarias en cubas separadas que se pueden llamar enjuagues ( “rinse “ ) y cuya función es con una corriente de liquido en forma de turbulencia o por aspersión el arrastrar la suciedad desprendida por los ultrasonidos pero que continua en el interior de las piezas.

Estas etapas de enjuague están también dotadas de rotación de las piezas.

Estas rotaciones, debido a efectuarse con la pieza en inmersión pueden crear problemas de fiabilidad y mantenimiento si la máquina es de alta producción.

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( continuará)