El aire comprimido en la industria metalúrgica

La industria metalúrgica comprende tanto la producción como el procesamiento de metales. En otras palabras, la producción de acero y de metales no ferrosos, las fundiciones y el procesamiento de metales forman parte de la industria metalúrgica.

El sector pertenece a las industrias de uso intensivo de energía. El aire comprimido se emplea como un medio flexible en muchos procesos de producción en las empresas de procesamiento y fabricación de metales. El aire comprimido es un factor de influencia a menudo subestimado en la reducción de la intensidad de la energía y el consiguiente aumento de la eficiencia energética.

Además de la importancia del aire comprimido para la eficiencia energética, la calidad adecuada del aire comprimido es un factor decisivo para evitar problemas en la producción y deficiencias en el producto final. Las empresas dedicadas a la producción y el procesamiento de metales pueden reducir los costes, mejorar la eficiencia energética y evitar los desechos y las interrupciones en la producción mediante un tratamiento del aire comprimido acorde a las necesidades.

Aplicaciones en el sector del metal

Producción de acero

La producción de acero en altos hornos consta de dos fases. En la primera fase, el mineral de hierro se reduce a hierro bruto; en una segunda fase, se transforma en acero bruto en el convertidor. El aire comprimido se utiliza en la primera fase: El alto horno se carga desde arriba, de modo que las capas de coque y mineral de hierro se van alternando en el alto horno. En la parte inferior se insufla lo que se conoce como aire caliente por medio de toberas de viento. El aire caliente se entiende como aire comprimido calentado y enriquecido con oxígeno e hidrocarburos. Esta combinación es necesaria para una fusión efectiva del hierro.

El aire comprimido también se utiliza para el proceso de enfriamiento. El enfriamiento influye en las propiedades del acero, lo que plantea exigencias especiales en cuanto al enfriamiento del acero y al medio utilizado. Un ejemplo es el enfriamiento acelerado, que tiene lugar en el aire en movimiento (caída del aire).

Tratamiento con chorro de arena

Durante el proceso de producción del metal y de las piezas metálicas, la superficie debe estar completamente libre de depósitos y partículas, de lo contrario esto podría tener una influencia negativa en el procesamiento posterior, como, p. ej., el tratamiento de la superficie. Un procedimiento es el tratamiento con chorro de arena, también llamado chorro de aire comprimido. Esta técnica se utiliza para eliminar los residuos de laca, la suciedad y el óxido del material, para dar nueva forma a la pieza y para procesar la calidad de la superficie.

El aire comprimido sirve para acelerar la granalla en su paso por la boquilla,  ya que la granalla tiene que golpear la superficie a alta velocidad para que el tratamiento surta efecto.

Técnica de superficies

El recubrimiento en polvo, también llamado pintado con polvo, es un proceso de recubrimiento adecuado para objetos metálicos y no metálicos. Hay dos procesos, el recubrimiento en polvo electrostático (EPS) y el proceso de sinterizado por remolino.

El aire comprimido se utiliza para soplar la pieza de trabajo, para transportar el polvo o para fluidificar. Además, el aire comprimido de la cabina de recubrimiento puede utilizarse como aire de dosificación y aire de pulverización. La calidad del aire comprimido influye en el producto final, por ejemplo, el aire comprimido que contiene aceite puede causar problemas como puntos abiertos (cráteres) en la capa de pintura o burbujas o cráteres en el contenedor de fluido.

Otro proceso en el que el aire comprimido desempeña un papel importante es en la aplicación de ácido sulfúrico y corriente continua. Este proceso electrolítico suele emplearse en la producción de aluminio. La oxidación electrolítica precisa de un movimiento de electrolitos y para tal fin se insufla aire comprimido purificado y sin aceite.

Además hay procesos de pulverización térmica para el refinamiento de la superficie. En relación con el aire comprimido, cabe mencionar la pulverización a la llama y la pulverización con arco eléctrico. En esta aplicación, el aire comprimido sirve como un gas atomizador que rocía el material de pulverización sobre la superficie.

Cortar y soldar

Para cortar y soldar el metal suele emplearse el láser. El aire comprimido se utiliza tanto en el proceso de soldadura por láser como en el de corte por láser. Para estas aplicaciones se precisa aire comprimido seco y limpio sin aceite a fin de evitar problemas en el proceso y en el producto final.

En la soldadura por láser se utiliza aire comprimido con una presión de hasta un máximo de 8 bares para desviar las partículas y los vapores de material de la óptica de la soldadura y evitar así daños. Este proceso se lleva a cabo con la ayuda de la denominada unidad Crossjet.

En el corte por láser, el aire comprimido se utiliza para limpiar el canal reflector y para expulsar la masa fundida, dependiendo del proceso. También puede ser empleado como gas de corte durante el proceso de corte. El aire comprimido limpio enfría la superficie del material y mejora la calidad del corte. El aire comprimido también asegura que la materia que se evapora y otros materiales sean eliminados.

Herramientas neumáticas

En la industria metalúrgica, el funcionamiento y el control de muchas herramientas se lleva a cabo también con aire comprimido. Es necesaria una calidad adecuada de aire comprimido, ya que el exceso de vapor de agua en las máquinas y plantas, así como la corrosión en las tuberías son una causa frecuente de una parada de la producción.

Un ejemplo de herramienta neumática es el martillo neumático (véase también la producción de acero), que se utiliza para la expulsión de machos y para desprender sustancias de hornos y calderos. También se utilizan compactadores neumáticos y lijadoras neumáticas.

Impresión 3D a partir de polvo metálico

El procedimiento de impresión metálica en 3D presenta varias ventajas en comparación con el procedimiento anterior: La fabricación aditiva permite la producción de piezas complicadas, ahorra material, acorta los tiempos de producción y reduce las fuentes de error.

En la fusión selectiva por láser (SLM, por sus siglas en inglés), los componentes se estructuran por capas. Este proceso suele tener lugar en una atmósfera de gas protector. El nitrógeno se utiliza a menudo como gas protector, que se genera en parte con un generador de nitrógeno a partir de aire comprimido. El aire comprimido debe presentar una determinada calidad para que los componentes y procesos no se vean afectados por la contaminación y para que no se generen costes por periodos de inactividad, limpieza y sustitución.

Casos de éxito

ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg (Germany)

La red de aire comprimido en la sede de ThyssenKrupp Steel Europe AG en Duisburgo tiene más de diez kilómetros de longitud. Naturalmente, el volumen de aire comprimido in situ es muy alto. Los turbocompresores necesitan purgadores de condensados especiales

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Secado económico de aire comprimido

En la empresa GF Automotiv, se transporta arena usando aire de transporte. La humedad provoca apelmazamientos en los tubos. Las válvulas de control también usan aire comprimido como aire de control.

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Criterios de calidad en la fabricación de embragues

Flender, en Mussum, requiere un aire comprimido totalmente seco y libre de aceite. Especialmente en la compleja producción de embragues, el aire debe cumplir todas las exigencias, desde la aplicación del aire de procesos hasta la del aire de barrido.

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Refrigeración de cortadoras láser con aire comprimido

Horstmann, en Verl, apuesta en la refrigeración de cortadoras láser por el aire comprimido libre de aceite tratado por BEKOKAT. El aire comprimido aquí empleado es aire de proceso que entra en contacto directo con el láser.

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