En términos simples, el “CUIDADO Y GESTIÓN DE HORNOS” se reduce a un “MANTENIMIENTO PREVENTIVO” programado regularmente. Cuando se implementa y se realiza adecuadamente, no solo reduce los costos operativos y minimiza el tiempo de inactividad en la producción debido a paradas no programadas, sino que también ha demostrado maximizar la “vida útil” de su horno.
A continuación se presenta un ejemplo “real” de lo que significa la “vida útil” de un horno. Este ejemplo, hasta el día de hoy, destaca como un claro ejemplo de lo que trata este tema.
CASO # 1:
El cliente compró un horno reverberante de aluminio alimentado con gas natural con una capacidad de 30,000 lb, tasa de fusión de 3,000 lb/hr. Con la excepción de las reparaciones anuales del revestimiento refractario en las áreas de mayor desgaste, la PRIMERA reparación completa del revestimiento se llevó a cabo 6 años después.
CASO # 2:
El segundo cliente compró un horno prácticamente idéntico, con la misma configuración y componentes de revestimiento refractario. Este horno requirió una reparación completa del revestimiento refractario después de solo 6 meses en servicio. ¿Por qué tal disparidad? ¡Cuidado y gestión del horno!
En el Caso # 1, el cliente llevó a cabo los Procedimientos de Mantenimiento Recomendados por el Fabricante, que se incluyeron con el horno, y según el técnico de inicio de la empresa, incluyendo los procedimientos de limpieza y fundición.
En el Caso # 2, cuando el revestimiento del horno tuvo que ser reemplazado completamente después de 6 meses de servicio y el fabricante preguntó por qué el horno no había sido operado de acuerdo con el procedimiento operativo del horno suministrado y los manuales de mantenimiento, la respuesta fue: ¿qué procedimientos? De hecho, el cliente no pudo localizar los manuales suministrados.
Los hornos de fusión de aluminio están sujetos a condiciones operativas extremadamente severas cuando se trata de las temperaturas requeridas del metal, el material de carga y la afinidad del aluminio por la oxidación y la acumulación de escoria/corindón.
Cada fabricante de hornos de renombre suministra un calendario de mantenimiento recomendado con sus manuales de operación. Estos calendarios recomendados proporcionan una excelente base sobre la cual construir.
MANTENIMIENTO PREVENTIVO:
Existen varias funciones, componentes y materiales utilizados en la fabricación de un horno de aluminio o de mantenimiento. Estos DEBEN ser monitoreados y atendidos periódicamente, e incluyen:
- MÉTODO DE CALEFACCIÓN: RESISTENCIA ELÉCTRICA O A GAS
- SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICO; PANEL DE CONTROL
- SISTEMAS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
- SELLADOS DE PUERTA
- COMPUERTAS DE ESCAPE (a gas)
- REFRACTARIOS; INSPECCIÓN REGULAR Y LIMPIEZA DIARIA
- FLUXING; FRECUENCIA Y FLUJOS Y PROCEDIMIENTOS CORRECTOS
- CADENAS, CABLES, POLEAS, PIÑONES DE PUERTA, ETC.
- TODOS LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD Y CONTROL
- APOYO DEL PROVEEDOR, CAPACITACIÓN Y PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO OPERATIVO ***
NOTA: *** Aunque el apoyo y la capacitación del proveedor NO son una función o procedimiento, deben considerarse como un Componente Vital. Los manuales de operación y mantenimiento suministrados con el horno contienen una gran cantidad de información útil sobre la operación, seguridad, limpieza, fluxing, solución de problemas del horno, etc.
MÉTODO DE CALEFACCIÓN:
Resistencia Eléctrica Calentada – Sistemas de Elementos de Acero de Aleación:
La inspección y mantenimiento regulares de los hornos de fusión y mantenimiento de aluminio calentados por resistencia eléctrica son de suma importancia para garantizar una operación segura y eficiente de estos en la operación de uno. Los elementos calefactores DEBEN ser inspeccionados visualmente a diario, y en el caso de elementos de acero de aleación de grado Ni-cromo o Kanthal, se debe realizar una reparación. Si los elementos de acero de aleación se desprenden o distorsionan, provocando que se toquen entre sí, el metal fundido u otros componentes del horno, y si no se aborda de inmediato, no solo afectará el rendimiento del horno, sino que resultará en un cortocircuito o falla de los elementos calefactores. Además, las conexiones terminales de los elementos deben revisarse diariamente y ajustarse, si es necesario, para evitar arcos y fallas del sistema.
Calentado por Resistencia Eléctrica – Sistemas de Elementos de Carburo de Silicio:
El carburo de silicio, o como comúnmente se le conoce, “GLOBAR”, se utiliza regularmente en hornos reverberatorios de fusión y mantenimiento de aluminio calentados por resistencia eléctrica. Cuando son suministrados e instalados por el O.E.M., los elementos deberían haber sido ordenados e instalados como “unidades emparejadas o agrupadas”. Esto es crucial porque, ya sea que estén instalados en serie o en paralelo, operen lo más cerca posible el uno del otro en términos de amperaje y resistencia. Esto maximizará el rendimiento y la vida útil de los elementos. Además, tener conjuntos de elementos emparejados mantendrá la emisividad de la temperatura superficial de ese grupo de elementos lo más cerca posible uno del otro.
A medida que envejecen los elementos globar, su resistencia aumenta, reduciendo así su salida de KW. Para compensar este envejecimiento, el horno debe estar equipado con un transformador reductor. Estos dispositivos permiten que los elementos calefactores operen a su máxima salida a un voltaje más bajo a través de varias posiciones de toma de voltaje. A medida que los elementos envejecen, el voltaje puede aumentarse para mantener su salida máxima, ajustando la posición de la toma en consecuencia.
Al comprar elementos de reemplazo, DEBES asegurarte de que se ordenen como conjuntos “emparejados” y que estén marcados de acuerdo a ello por el proveedor. SIEMPRE reemplace los elementos en conjuntos “emparejados” y especifique a su proveedor que proporcione el marcado en consecuencia.
En todos los casos, nunca permita que ningún metal fundido, fluxes o herramientas de limpieza entren en contacto con los elementos, ya que esto resultará en una falla prematura y un apagado costoso y no programado.
HORNOS DE GAS:
Los hornos alimentados por gas tienen sistemas de combustión, control y seguridad complejos con una multitud de válvulas, reguladores, interruptores de presión, etc. que DEBEN ser inspeccionados regularmente y atendidos o reemplazados cuando sea necesario.
Un ejemplo de una lista de verificación operativa / de mantenimiento para las tareas diarias, semanales y mensuales es:
DIARIO:
Verificar todos los dispositivos de seguridad para su correcto funcionamiento – gas & eléctrico. Revisar todas las configuraciones de temperatura y ajustar si es necesario – gas & eléctrico. Verificar todos los termopares y cables líderes – gas & eléctrico. Observar visualmente el patrón y características de la llama – gas.
SEMANAL:
Revisar los quemadores para una correcta ignición. Verificar los pilotos de gas, bujías o ambos, para una correcta ignición. Verificar las proporciones adecuadas de entrada de gas/aire. Verificar la función de todos los controles de temperatura – gas & eléctrico. Revisar todos los dispositivos de detección de llamas por operación y limpieza. Confirmar el correcto funcionamiento de todos los actuadores, motores de control, válvulas de mariposa, válvulas de bloqueo automáticas, soplador de aire de combustión y filtro.
MENSUAL:
Probar la secuencia de interbloqueo de todos los dispositivos de seguridad activando cada interbloqueo manualmente para confirmar su correcto funcionamiento. – gas & eléctrico. Probar el cierre de seguridad del gas y confirmar el cierre completo. Revisar todas las configuraciones de interruptores de presión para confirmar su correcto funcionamiento. Inspeccionar y limpiar todos los interruptores eléctricos y contactos. Revisar todos los dispositivos de seguridad de termopares y probar para confirmar la operación. Verificar la condición del cinturón del soplador de aire de combustión, tensión, rodamientos, motor y filtro. Inspeccionar y limpiar todos los quemadores, pilotos, barras de llama y/o escáneres UV. Revisar todas las placas de orificio, mezcladores de gas/aire, medidores de flujo y limpiar o reparar. Revisar todos los transformadores de ignición y cables. Probar cualquier dispositivo de reducción automática o manual.
SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICO Y PANEL DE CONTROL (gas & eléctrico):
Recalibrar todos los instrumentos de control de temperatura cada 6 meses. Los termopares de alta temperatura deben ser examinados por cristalización, y la salida en milivoltios del elemento del termopar. Deberían ser reemplazados anualmente, como mínimo. Los relevos de seguridad de la llama deben ser verificados para asegurar su correcto funcionamiento, al menos cada 6 meses.
NOTA: Al limpiar el panel de control eléctrico (interior y exterior) asegúrese de usar ÚNICAMENTE un solvente que sea eléctricamente no conductivo.
SISTEMAS NEUMÁTICOS / HIDRÁULICOS (gas & eléctrico)
Todos los sellos de cilindro deben ser inspeccionados mensualmente y, si presentan fugas, deben ser reemplazados con sellos Viton de alta temperatura. Verificar todas las válvulas solenoides de aire. Si hay fugas, reparar o reemplazar. En sistemas hidráulicos, verificar toda la tubería en busca de fugas. En sistemas neumáticos, verificar toda la tubería en busca de fugas y reparar. NOTA: El aire comprimido es una de las fuentes de energía más costosas en una planta de fabricación.
SELLADOS DE PUERTA DEL HORNO (gas & eléctrico):
El mantenimiento de los sellados de la puerta debe realizarse semanalmente. No sólo es una de las principales fuentes de pérdida de calor, sino también es el principal contribuyente en la formación de escoria de aluminio, y lo peor de todo, la acumulación de corindón en las paredes refractarias del horno. Existen múltiples dispositivos/tecnologías de sellado de puertas disponibles de varios fabricantes de hornos, como sellados de perímetro de puerta ajustables manualmente con fibra refractaria, sellos de cuerda de fibra refractaria “incorporados” y sistemas donde la puerta está montada verticalmente en guías de puerta alimentadas neumáticamente que tiran de la puerta hacia los marcos, umbral y dintel al cerrar, y empujan la puerta hacia afuera antes de levantarla. Con cualquier tecnología, es importante mantener el sello.
En el caso de los hornos eléctricos, no se puede enfatizar lo suficiente el mantenimiento de los sellados de la puerta. En los hornos eléctricos, la presión del horno está, en el mejor de los casos, en atmosférica, y cualquier apertura inducirá la entrada de oxígeno, resultando en una tasa acelerada de acumulación de escoria y formación de corindón.
Con hornos a gas, la incorporación de un sistema de control de presión/compuerta de escape minimizará, hasta cierto punto, pero no eliminará, la acumulación de escoria y formación de corindón. En cualquier caso, el sistema de sellado de la puerta del horno DEBE ser mantenido.
La mayoría de los hornos a gas tendrán dispositivos de control de presión/compuerta de escape. Estos están diseñados para mantener una presión ligeramente positiva en el horno, desde fuego alto hasta fuego bajo. En el caso de compuertas mecánicas, utilizan enlaces mecánicos y mecanismos de accionamiento que DEBEN ser inspeccionados y mantenidos regularmente. En casos donde se utilizan sistemas de “chorro de aire” con aire comprimido, la posición del colector de aire debe ser revisada y ajustada regularmente.
Con cualquier sistema, se recomienda que esto se haga mensualmente. No hacerlo resultará en un mayor consumo de combustible, formación excesiva de escoria y pérdidas en la fusión.
REFRACTARIOS – LIMPIEZA E INSPECCIÓN REGULARES:
Este es un procedimiento de mantenimiento crítico tanto para hornos a gas como eléctricos. Aquí es donde se encuentra el tiempo de inactividad. El requisito mínimo para limpiar las paredes del horno y la superficie del baño es DIARIAMENTE, sin excepciones.
Esto incluye:
- Eliminación de toda acumulación de óxido en las paredes refractarias — DIARIAMENTE.
- Fluxado del baño y eliminación de la escoria para reciclaje — POR TURNO.
- Eliminación de la acumulación de lodos del piso del horno — DIARIAMENTE.
- Inspección visual de los sellos de la puerta, jambas, umbrales, dinteles y cuchillas de la puerta — DIARIAMENTE.
- Cada 6 meses vacíe el horno, deténgalo e inspeccione el revestimiento refractario y repare donde sea necesario.
PROCEDIMIENTOS DE FLUXADO:
El fundido y el posterior manejo de aleaciones de aluminio en estado líquido, invariablemente lleva a la formación de escoria en la superficie del baño de metal fundido y al crecimiento de corindón en las paredes del horno. Ambos deben ser removidos diariamente.
En el caso de la escoria en la superficie del baño, se aplica un flux no sólo para eliminar la acumulación de óxido, sino también para inducir a las partículas de óxido suspendidas a subir a la superficie del fundido, donde pueden ser eliminadas durante el desnatado de la superficie del baño, mejorando así la calidad del metal. La “regla general” es una vez por turno.
La FIGURA #2 ilustra que una capa de escoria de 1 pulgada reducirá la eficiencia del horno y/o la tasa de fundición en un 28 por ciento.
La mayoría de los proveedores de hornos ofrecen revestimientos refractarios de alta calidad y, como tales, proporcionarán una buena vida útil siempre y cuando se mantenga el revestimiento del horno y que los encargados del horno hayan limpiado adecuadamente el mismo. La FIGURA #3 es un Gráfico de Limpieza de Horno típico que se debe emplear.
Los supervisores deben inspeccionar el horno después de que se haya completado la limpieza y firmar para confirmar. La dirección debe guardar estos registros en archivo para su revisión en caso de que haya una falla prematura del revestimiento refractario.
Con hornos de resistencia eléctrica, debe tener en cuenta que los fundentes son extremadamente corrosivos y, si no se eligen y aplican adecuadamente, pueden acortar severamente la vida de los elementos calefactores. Consulte con el fabricante del elemento para obtener sus recomendaciones.
CADENAS, CABLES, POLEAS, PIÑONES DE PUERTAS, ETC.:
La inspección de todos los dispositivos de elevación accionados en puertas de hornos, cubiertas o amortiguadores, incluyendo cadenas, cables, poleas, piñones, rodamientos, etc. debe llevarse a cabo cada 6 meses como mínimo absoluto. Todos los pivotes, bisagras y todas las demás partes móviles deben ser lubricados mensualmente usando grasa de alta temperatura.
En el caso de cualquier dispositivo de carga, como los montacargas utilizados con hornos de fundición apilados, las transmisiones, cadenas, pivotes, tensores, etc. deben ser inspeccionados y lubricados al menos una vez por semana.
DISPOSITIVOS Y CONTROLES DE SEGURIDAD:
Todos los controles de seguridad, dispositivos, interbloqueos, etc., además de minimizar el tiempo de inactividad no programado, en términos simples, son un problema general de seguridad de la planta y deben ser monitoreados y verificados a través del Comité de Seguridad de la Planta.
APOYO Y FORMACIÓN DEL PROVEEDOR:
Al evaluar posibles proveedores de hornos, una de las consideraciones debe ser su disponibilidad y capacidad para proporcionar formación y apoyo de mantenimiento en el sitio o a distancia, según se requiera y de manera oportuna. Los cursos de mantenimiento ofrecidos por el fabricante son, con mucho, la forma más efectiva de entrenar a los operadores y al departamento de servicio de hornos, y desarrollar su “PROGRAMA DE CUIDADO Y GESTIÓN DE HORNOS”. Con cursos en el lugar, suele haber un pequeño costo adicional para que una persona de fábrica viaje a sus instalaciones. Sin embargo, la mayoría considera beneficioso hacerlo.
EL MANTENIMIENTO ES LA CLAVE PARA —————— REDUCIR EL TIEMPO DE INACTIVIDAD
REDUCIR EL TIEMPO DE INACTIVIDAD ES LA CLAVE PARA ———— AUMENTAR EL TIEMPO DE ACTIVIDAD
AUMENTAR EL TIEMPO DE ACTIVIDAD ES LA CLAVE PARA ———— AUMENTAR LA PRODUCCIÓN
AUMENTAR LA PRODUCCIÓN ES LA CLAVE PARA ———— RENTABILIDAD
LA RENTABILIDAD ES LA CLAVE PARA —————— ¡ÉXITO!
SOBRE EL AUTOR / DESCARGO DE RESPONSABILIDAD:
Este artículo fue escrito por Ed Lange, quien es un Consultor de Hornos de Aluminio elange2@cogeco.ca La información presentada en este artículo se basa en los más de 40 años de experiencia del autor en el desarrollo, diseño y ventas de equipos de fundición, mantenimiento y manipulación de metales no ferrosos. El autor no respalda de ninguna manera a ningún fabricante de hornos en particular o sus respectivas tecnologías.
