01_Descripcción Del Multi-Cooler

INSTRUCCIONES FUNCIONAMIENTO - SIMPSON MULTI-COOLER ___________________________________________________________________

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1. DESCRIPCION DEL MULTI-COOLER

1.1. Teoria de Funcionamiento Arena caliente - ¿qué es? Un sistema de retorno de arena al molino para el reacondicionamiento con una temperatura de 71 ° C o más se considera arena excesivamente caliente. Una arena de retorno en el rango de temperatura de 49 ° C a 71 ° C es lo suficientemente caliente como para demostrar propiedades inconsistentes durante la mezcla y es muy difícil de controlar. Los estudios han demostrado que la arena caliente puede afectar a prácticamente todas las operaciones importantes dentro de la línea de producción de fundición. Para entender mejor el impacto de este problema requiere un cuidadoso estudio sobre las causas de la arena caliente, lo que ocurre en una fundición con arena caliente del sistema, y qué beneficios se pueden esperar controlando las temperaturas de la arena hasta los 49 ° C o menos. ¿De dónde provienen de arena caliente? En un sistema de regeneración de la arena verde la composición de la mezcla de arena está formulada para satisfacer los requisitos del método de moldeo y el tipo de pieza a ser fabricado. El sistema típico de arena consiste en porcentajes variables de arena, arcilla, aditivos orgánicos y el agua. El enfriador y la máquina de moldeo procesan esta mezcla en un molde acabado. Para formar una pieza, el metal fundido se introduce en el molde, y en el proceso, el material del molde padece daños importantes (la mezcla de arena verde). El daño que se produce (el calor es la principal preocupación para los propósitos de esta discusión) variará según la localización del material en el molde. Como metal fundido se vacía en el molde, los granos de arena crecen en tamaño en más de un 10%. Durante este tiempo de expansión, algunos de los granos de arena experimentará cambios bruscos de temperatura y el crack de separación. El efecto de esta choque es la más grave en el molde / interfase metal y disminuye a medida que nos alejamos de la cara del molde. Como los granos de arena en el molde / interfase metal se mantienen a una temperatura elevada durante un período de tiempo, pueden sufrir una modificación física. Los aditivos de arcilla en el molde de arena verde pierden su agua combinada y estructura. En este punto, la arcilla ha perdido su plasticidad y no puede ser recuperada por adición de agua. LA bentonita de calcio se destruye a una temperatura de 455 ° C y la bentonita de sodio a 620 ° C. El agua se evapora en el molde si la temperatura de la mezcla de arena supera los 100 ° C, hasta que toda el agua libre se ha evaporado. Parte del agua que se ha evaporado va a través del molde con aire caliente y se condensa en una capa detrás de la cara del molde. Como resultado de este proceso general, el molde de arena verde se compone actualmente de muchas capas de arena con propiedades que van desde las muy caliente, duro y quebradizo en la cara del molde y a la relativamente fresco y húmedo, y una capa de plástico en la parte posterior del molde. La arena ahora sacudida con experiencia y vuleve a entrar en el sistema de arena con muy diversas características. Tal vez la consideración más importante y más a menudo ignorada las leyes físicas que rigen el enfriamiento de arena de fundición tiene que ver con la velocidad a la cual el calor fluirá de



granos de arena. La tasa de flujo de calor está limitada por la conductividad térmica del material a través del cual el calor debe fluir (en este caso, sílice), y por la diferencia de temperatura existente entre el centro de grano de arena y su superficie. Nadie debería cometer el error de creer que porque los granos de arena son pequeños la extracción de calor se puede lograr casi instantáneamente, si el método de extracción de calor es extremadamente eficiente. El tema de flujo de calor en los granos de arena es un problema demasiado largo y complejo para una discusión completa aquí. Lo mejor sería una solución empírica basada en la suposición de que los granos de arena se pueden considerar como esferas de sílice, y un anfitrión de otras simplificaciones. Basta decir que muchos técnicos han realizado pruebas de refrigeración de alta velocidad en la arena para alcanzar una temperatura de, por ejemplo, 38 ° C en la descarga de su dispositivo de refrigeración, sólo para averiguar que la temperatura de la arena había aumentado a 48 ° C o 49 ° C por minuto o poco después. Lo que sucedió fue que el termopar o el termómetro sólo pudo medir el efecto acumulativo de una multitud de superficies de grano de arena. El interior de los granos estaban todavía calientes y se tardó más tiempo para que el flujo de calor saliera de los granos a la superficie. Para reducir la temperatura, el calor debe ser transferido de los granos de arena a otro medios . Los medios elegidos deberán estar disponibles sin crear contaminación atmosférica y deben estar fácilmente disponibles a bajo costo. Aire y vapor de agua cumplen estos requisitos siempre que ambos estén libres de sólidos. Para lograr la transferencia de calor se requiere que tanto el aire y el agua entren en contacto físico con el mayor número de superficies de granos de arena como sea posible. El agua y el aire debe estar íntimamente mezclados con los granos de arena y el tiempo de contacto debe alargarse para que haya tiempo suficiente para que el flujo de calor vaya desde el centro del grano de arena a la superficie, donde el intercambio de calor se produce. Cuando el agua rodea la superficie del grano de arena, el calor se transfiere a la película de líquido, aumentando la temperatura de la película a la temperatura de la superficie del grano de arena. A medida que la temperatura de la película de agua se eleva la actividad molecular del líquido aumenta causando que algunas de las moléculas de agua consigan un estado de vapor. De esta manera un mayor nivel de energía es inducido en la molécula de vapor de agua que el que existe en una molécula unida líquido. Esto da lugar a fenómenos de desarrollo de presión de vapor. Siempre que un líquido (agua) se evapora, suponiendo una presión constante (isobárico), el calor debe ser suministrado desde algunafuente. En este caso la superficie del grano de arena son la fuente. Cuanto mayor sea la temperatura más alta es la presión de vapor del agua. Si la temperatura de la superficie del grano de arena es lo suficientemente alta (por encima de 100 ° C) el agua hierve, porque entonces la presión de vapor supera la presión de la presión del aire de la atmósfera por encima o cerca de ella. Por debajo de 100 ° C de temperatura de la velocidad de evaporación se reduce, pero la evaporación continua a un ritmo más lento. Esto hace que la arena de refrigeración inferior a 100 ° C sea posible. Cabe señalar que cuanto más baja la temperatura de la fuente de calor más lento será el proceso de eliminación de calor. El examen de una curva de presión de vapor muestra claramente la dificultad de enfriamiento por debajo de 52 ° C del agua de proceso evaporativo, en condiciones normales de temperatura atmosférica y presión. Además de esta explicación básica de generación de calor, un sistema de arena también puede ganar calor de un sistema de rápida rotación de arena, la arena de bajo coeficiente de metal, o simplemente de alta temperatura ambiente.



Arena de refrigeración y las leyes de la física. La cantidad total de calor que se elimina de la arena de fundición es una función de varios factores: A) La temperatura inicial de la arena caliente , b) la temperatura deseada de la arena enfriada; C) La capacidad térmica de la arena; D) El peso total de la arena que debe ser enfriada. Cualquiera sea el método de enfriamiento seleccionado, recuerde: El enfriamiento de arena de fundición mediante evaporación debe, y lo hace, siguiendo las leyes de la física. Estas son las leyes ineludible de que todas las unidades de refrigeración por evaporación tienen que obedecer. Es universalmente aceptado en la industria de la fundición que la evaporación del agua para la refrigeración de arena de fundición sigue siendo el método más económico creado hasta entonces. Una libra de agua forma una libra de vapor de agua. Por cada libra de agua evaporada, aproximadamente 1000 BTU de calor se quitan de la arena. Para calcular el calor total que se debe perder para lograr el enfriamiento deseado, la siguiente fórmula puede usarse: Q = (T1-T2)(c)(m) Donde: Q = Calor expresao en Unidades Termales Británicas(BTU) T1 = Temperatura Inicial Arena (°F) T2 = Temperatura Final Arena (°F) c = Capacidad Termal (BTU/lb./°F) aproximadamente 0.19 para arena de sílice m = Masa en libras (lb) Por ejemplo, para enfriar 1 tonelada de arena/minuto desde 300ºC a 100ºC se necesita la eliminación de la arena de (300-100)(0.19)(2000)=76,000 BTU por minuto o aproximadamente una evaporación de: 76,000 BTU/1,000 BTU/lb. = 76.0 lb. de agua por minuto No es suficiente que el vapor de agua se haya formado, también se debe quitar el vapor del entorno porque se formará más. Para ello es necesario eliminar el vapor de entre los granos de arena. Esto se logra mediante el uso de aire. Por fluidificación mecánica de la masa de arena que cambian continuamente con el aire, el vapor de agua formado es arrastrado con el aire de fluidificación. Cuanto menor sea el contenido de humedad del aire de fluidificación, más efectivo será el proceso de enfriamiento, ya que las propias moléculas de aire son capaces de absorber el calor cuando su temperatura aumenta. Baja temperatura, baja humedad relativa del aire de fluidificación será la manera más eficaz enfriar la arena en la misma exposición o el tiempo de tratamiento.



Aire solo, en las cantidades utilizables, no será suficiente refrigerante, excepto bajo la arena y con mucho tiempo tiempo de exposición. El Multi-Cooler consigue una máxima Q (kJ) en la retirada en el menor espacio y con el menor costo, bajo condiciones reproducibles y controlables.

1.2. Descripción del Multi-Cooler Simpson® Los Simpson Multi-Cooler es un enfriador continuo de arena para las fundiciones. Con la ayuda del aire y el agua utilizada, la arena caliente se enfría a temperaturas aceptables para aplicaciones de fundición y al mismo tiempo el agua se agrega hasta que la arena llega a una determinada humedad Debido a su principio de funcionamiento, los Simpson Multi-Cooler no sólo enfrían, sino también homogenizan la arena a un alto grado, lo que facilita la mezcla posterior de la arena. Antes de que la salida de aire alcance el filtro pasa a través de un ciclón. Los residuos contenidos en el ciclón se deben llevar a la cinta de descarga para poner los finos que se puedan usar de nuevo en el sistema de arena. Sección de mezcla - Dos cabezas de rotación soportan un total de ocho de palas mezcladoras (palas de mezcla) palas en cada cabeza. Los cometidos de las palas son múltiples. Deben mover la arena desde el punto de carga hasta el punto de descarga. Durante el movimiento hacia la descarga, la arena se agita activamente para provocar el humedecimiento de los granos de arena cuando se distribuye el agua. Desde el momento en que la temperatura de la de entrada es no uniforme y su contenido de humedad tampoco, es primordial que la arena no tenga línea recta de salida hasta la descarga. El contador de rotación de las palas hará constantemente back-blend , promediando las condición de la arena. Las palas deben mover constantemente la arena eliminada con anterioridad del suministro de aire de refrigeración en contacto con el aire que entra (entrando por las paredes del contenedor). Las palas deben mantener la pérdida de manera que el aire entrante pueda fluidificar la masa y penetrar entre los granos de arena para deshacerse de vapor de agua Sistema de Aire - El suministro de aire de refrigeración se obtiene de un ventilador accionado. El aire se introduce en una cámara de distribución detrás de la pared interior de la cuba. Como los barridos de arena son constantes sobre la superficie del panel, el aire purga la arena del vapor de humedad. A medida que el aire caliente y cargado de humedad sale de la arena, se mueve hacia la parte superior de la campana de polvo que cubre el enfriador. La corriente ascendente de aire se mantiene porque la parte superior se agota para producir una ligera presión negativa dentro de la campana. La capacidad de escape de aire siempre será superior a la de entrada de aire por un factor lo suficientemente grande como para manejar el calor del aire expandido más el vapor de agua generado. Dampers atmosféricos ajustables se han diseñado para equilibrar correctamente el suministro de aire con el aire extraido. Después de que el aire caliente y húmedo dejan la campana del enfriador, cualquier partícula sólida más gruesa que la malla 120 (aprox. 125 micras) se elimina por medio de la cámara de aire de extracción (trampilla de arena o un ciclón) generalmente se encuentran instaladas directamente sobre la campana para polvo y / o el área de descarga. La descarga de los sólidos capturados es continuamente devuelta al sistema de arena. Tras el ciclón, el aire y vapor de agua se van a un filtro antes de su emisión a la atmósfera.



Compuerta de descarga - Una puerta de ajuste automático mantiene la velocidad de descarga igual a la velocidad de avance de la arena y mantiene las propiedades de arena de descarga dentro de los niveles especificados. La compuerta de descarga está accionada por un actuador que regula entre abierto y cerrado. Esta regulación se establece mediante un sensor de carga conectado al motor de impulsión del Multi-Cooler. Es fácilmente ajustable para mantener un determinado porcentaje de la potencia conectada. Este control también mantiene un nivel deseado de arena volumétrica en el Multi-Cooler. Control de humedad – Se necesita una adición variable de entrada de agua dependiendo de la velocidad de alimentación de arena y la temperatura de la arena entrante. Es muy importante que el contenido de humedad de la arena se mantenga a un nivel que asegure el agua suficiente para la refrigeración con cierto grado de humedad residual en la arena en el momento de la descarga. El controlador que se suministra con el Multi-Cooler es del tipo de conductividad eléctrica. Es un dispositivo simple que abre a la vez una válvula solenoide de agua, o todas, de los tres colectores de agua cuando el contenido de agua de la arena cae por debajo de un nivel seleccionado. Regula la válvula de agua, siempre y cuando el contenido de agua correcta se fije y se mantenga. Normalmente, la humedad es del 1,5% al 3% en la descarga.

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