Hoy en día, muchas fundiciones de aluminio buscan aumentar sus volúmenes de producción, cumplir con normas de calidad más estrictas y adoptar prácticas más sostenibles. A menudo, las etapas del manejo del metal fundido se llevan a cabo por separado, lo que puede aumentar los residuos, los riesgos de seguridad y los retrasos en la respuesta. Al integrar sensores de nivel, actuadores de control de flujo y un sistema de control compartido en una única configuración basada en datos, las fundiciones pueden mejorar la consistencia general, proteger a los trabajadores y optimizar el recorrido desde el horno hasta el molde. Gränges, en Finspång (Suecia), ofrece un ejemplo de cómo estas ideas pueden generar resultados sólidos y positivos.

Unificar el proceso de fundición de DC

En una operación típica de colada por enfriamiento directo para lingotes de extrusión o planchas de laminación, el aluminio fundido se desplaza desde el horno a través de canales antes de entrar en los moldes. Cuando estas etapas no están interconectadas, pequeños errores en los niveles de metal pueden provocar un desbordamiento o un llenado insuficiente de los canales, lo que da lugar a defectos superficiales y a paradas en la producción. Al conectar los equipos en un entorno integrado mediante sensores de nivel y actuadores de flujo, las plantas de colada pueden resolver la mayoría de los problemas de inmediato. Si un sensor detecta un pico en la canaleta o el molde, un actuador ajusta el flujo antes de que se produzca un derrame. Los protectores contra sobrellenado actúan como medida de seguridad final si se produce un evento inesperado, lo que permite a los operadores mantenerse a salvo mientras la producción se desarrolla sin problemas.

Sensores láser e inductivos para una medición fiable

Es fundamental realizar un control preciso del nivel del metal fundido. Los sensores de triangulación láser soportan el calor intenso y las superficies reflectantes en zonas abiertas o semiabiertas, proporcionando mediciones continuas sin contacto físico. Los sensores inductivos destacan en hornos cerrados o presurizados, donde un láser podría tener dificultades. Ambos tipos de sensores transmiten los datos a un sistema de control que avisa a los operadores únicamente cuando las lecturas superan los umbrales deseados. Los datos en tiempo real mantienen estable la tasa de llenado, lo que limita la oxidación y las posibles grietas en el producto solidificado.

Control automatizado del caudal mediante actuadores

Los sensores por sí solos no pueden mantener una colada estable si no existe una forma rápida de ajustar el flujo de metal fundido. Los actuadores accionados por motor cumplen esta función, abriendo o cerrando boquillas, varillas de cierre o compuertas en respuesta a la señal del sensor. Si los niveles del molde suben demasiado rápido, un actuador reduce el flujo de entrada. Si los niveles bajan, se vuelve a abrir lo suficiente para estabilizar el proceso. Esta reacción inmediata libera a los operarios de tener que permanecer cerca del metal caliente. A lo largo de muchas horas de fundición, un llenado más equilibrado reduce defectos como la porosidad o los llenados incompletos que, de otro modo, darían lugar a la refundición o al desecho.

Los protectores contra el desbordamiento evitan los derrames

Incluso las líneas bien ajustadas pueden sufrir un aumento repentino si falla un sensor o se produce una situación excepcional. Los dispositivos de protección contra el desbordamiento constituyen la última línea de defensa, ya que detectan aumentos rápidos en el nivel del metal fundido y emiten una orden de parada antes de que se produzca un desbordamiento importante. Este tipo de accidentes dañan los equipos y ponen en peligro a los trabajadores. Al conectar los dispositivos de protección contra el desbordamiento con otros dispositivos, el sistema reacciona de forma integrada para proteger el proceso.

Todos los datos en un solo lugar

Sin una interfaz única, cada estación podría registrar los datos por separado, lo que obligaría a los operadores a comparar múltiples lecturas. Un sistema integrado recopila las señales de los sensores, los actuadores y los dispositivos de protección contra sobrellenado en un solo lugar. El personal puede supervisar diferentes áreas desde una sola consola. Si los registros muestran picos frecuentes de caída en una determinada longitud de colada o descensos en el flujo del horno, los ingenieros pueden identificar la causa y solucionarla. Este enfoque basado en datos fomenta la mejora continua, ya que permite a la planta modificar las tasas de llenado o ajustar las condiciones del horno según sea necesario.

Gränges: un ejemplo práctico

Gränges, una empresa con sede en Suecia y plantas en Tennessee, Arizona y Carolina del Norte, así como en Suecia, Polonia y China, demuestra cómo la fundición por corriente continua integrada puede transformar la producción. Han utilizado sensores láser para supervisar los niveles de metal fundido, junto con actuadores para gestionar el flujo de forma automática. En Finspång, la empresa ha observado una reducción de los ciclos de arranque y parada, lo que reduce los problemas de desbordamiento o de llenado insuficiente. Este cambio también les ha permitido reducir los desechos, minimizar las conjeturas y aumentar la productividad al acortar los ciclos de refundición.

«La cuestión de la sostenibilidad ha pasado de ser relativamente ignorada a convertirse en una prioridad absoluta. La concienciación está creciendo como una bola de nieve y, al mismo tiempo, al considerar que es esencial producir de forma más sostenible, nuestros clientes están de acuerdo. Ahora nos exigen que reduzcamos nuestra huella de carbono y que nuestros materiales cumplan con ciertos estándares», afirma Elin Lindfors, directora de Tecnología de Producción de la planta de fundición de Gränges Finspång.

«Evaluamos continuamente la sostenibilidad según varios parámetros: el bienestar y la seguridad de nuestro personal en el lugar de trabajo; el impacto medioambiental, basado en la huella de carbono y el consumo energético; y la eficiencia, basada en la capacidad y la velocidad de producción. Muchos de nuestros empleados llevan toda la vida trabajando con nosotros, mientras que otros son de reciente incorporación. Trabajamos intensamente para involucrar a toda la plantilla en la gestión sostenible, mantener el compromiso con la comunidad y crear equipos sólidos».

Gränges considera que esta automatización es una pieza clave de sus operaciones diarias. «La fundición automática es una parte fundamental de nuestro trabajo en materia de seguridad y sostenibilidad. Empezamos a utilizar Precimeter para ello allá por 2006-2007. Para nosotros, dejar que la fundición se realice de forma automática forma parte de nuestra rutina diaria. Nuestra configuración nos permite evitar que haya personal en puntos críticos en momentos críticos. También aumentamos la eficiencia de la producción. Además, nunca ha sido un problema enseñar a los nuevos empleados a manejar nuestros sistemas con Precimeter. Es muy sencillo».

Sus resultados confirman las ventajas que aportan una mejor medición del caudal y un control en tiempo real.
«La productividad ha mejorado mucho desde que empezamos a utilizar los láseres Precimeter para medir nuestros niveles y los actuadores para regular el caudal. Tenemos menos fallos y rechazos porque podemos repetir las fundiciones varias veces. Además, conseguimos arranques más estables en cada fundición».

Gränges también valora la estrecha colaboración. «¡La colaboración con Precimeter es totalmente positiva! Es excelente contar con un proveedor cercano y abierto a la estrecha cooperación que mantenemos. Podemos recibir asistencia in situ; hay tiempos de respuesta rápidos y un buen servicio de soporte, pero también un diálogo para desarrollar soluciones que se adapten a nosotros. Precimeter conoce muy bien lo que queremos y comprende los riesgos a los que nos enfrentamos, lo que nos da tranquilidad al saber que las propuestas se ajustan a nuestras necesidades», concluye Elin.

Ventajas en cuatro áreas clave

Una línea de producción integrada puede aportar valor añadido en cada fase del proceso de fundición. Al integrar sensores, actuadores y dispositivos de protección contra el sobrellenado en un único sistema conectado, las fundiciones pueden elevar los estándares de seguridad, reducir el impacto medioambiental, mejorar los beneficios y aumentar la eficiencia. Esta sinergia a lo largo de todo el proceso de fundición da lugar a un funcionamiento más fiable que satisface las exigencias actuales.

• Seguridad
  Los operarios no tienen que permanecer cerca del metal fundido, y las protecciones contra el desbordamiento reducen el riesgo de derrames importantes. Esto reduce los riesgos para el personal y evita el tiempo de inactividad.
• Sostenibilidad
  Un control constante ayuda a evitar los desechos y reduce drásticamente los ciclos de refundición, lo que disminuye el consumo de energía y las emisiones. Esto contribuye a los esfuerzos por reducir la huella medioambiental de la fundición.
• Rentabilidad
  Menos lingotes o palanquillas defectuosos significan menos interrupciones. Los programas de colada predecibles permiten a los responsables mantener los pedidos al día y satisfacer a los clientes.
• Eficiencia
  Los sistemas automatizados corrigen inmediatamente las pequeñas desviaciones, lo que permite al personal dedicarse a introducir mejoras o revisar los datos en lugar de realizar tareas manuales. Los datos registrados pueden servir de base para desarrollar mejores métodos de fundición con el tiempo.

Un camino hacia la Industria 4.0

Aunque es fundamental contar con sensores, actuadores y dispositivos de protección contra el sobrellenado más resistentes, estos también allanan el camino hacia mayores capacidades en el ámbito de la Industria 4.0. Una vez que los componentes comparten datos, se hace posible el uso de análisis avanzados y la automatización parcial. Las plantas pueden examinar los registros para mejorar el arranque de las fundiciones o ajustar con precisión los caudales para diferentes aleaciones sin recurrir al habitual método de prueba y error. Un flujo constante de datos también les permite diseñar algoritmos para minimizar los desechos, reducir el consumo de energía y mantener una calidad predecible.

Un futuro más prometedor para la fundición de aluminio

Al combinar sensores, actuadores, dispositivos de protección contra sobrellenado y un sistema de monitorización centralizado, la fundición por colada continua se vuelve más segura, más ecológica y más rentable. La experiencia de Gränges demuestra que estos métodos pueden implantarse en múltiples instalaciones, cada una con diferentes requisitos de rendimiento y de producto. Un proceso de colada totalmente automatizado e integrado funciona con mayor fluidez, protege a los empleados de los riesgos y produce de forma constante lingotes o planchas que cumplen con altos estándares. A través de mejoras continuas basadas en datos, las fundiciones de aluminio pueden prosperar en un mercado que valora la responsabilidad medioambiental y la excelencia operativa.