{"id":4057,"date":"2020-08-23T09:17:57","date_gmt":"2020-08-23T09:17:57","guid":{"rendered":"http:\/\/www.alalloycasting.com\/?p=4057"},"modified":"2026-09-21T06:39:03","modified_gmt":"2026-09-21T06:39:03","slug":"aluminum-degassing-with-nitrogen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.alalloycasting.com\/es\/aluminum-degassing-with-nitrogen\/","title":{"rendered":"Desgasificaci\u00f3n del aluminio con nitr\u00f3geno"},"content":{"rendered":"

La desgasificaci\u00f3n del aluminio con nitr\u00f3geno es un m\u00e9todo muy utilizado para reducir el hidr\u00f3geno disuelto en el aluminio fundido antes de la colada. El nitr\u00f3geno se introduce en la masa fundida a trav\u00e9s de una lanza, un difusor poroso o un rotor de desgasificaci\u00f3n, donde se dispersa en finas burbujas. El hidr\u00f3geno disuelto se transfiere a estas burbujas y es expulsado de la masa fundida a medida que ascienden. La eficacia de la desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno depende de la calidad del gas, la dispersi\u00f3n de las burbujas, la temperatura del fundido, el tiempo de tratamiento y la prevenci\u00f3n de la absorci\u00f3n de humedad.<\/p>\n

\"Equipos
Equipos de desgasificaci\u00f3n de metales<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

\u00bfPor qu\u00e9 se utiliza el nitr\u00f3geno para la desgasificaci\u00f3n del aluminio?<\/h2>\n

El hidr\u00f3geno es el gas que m\u00e1s problemas pr\u00e1cticos plantea en el aluminio fundido, ya que es considerablemente soluble en el aluminio l\u00edquido y su solubilidad disminuye dr\u00e1sticamente a medida que el metal se solidifica. Por lo tanto, el exceso de hidr\u00f3geno disuelto puede contribuir a la porosidad gaseosa en las piezas de fundici\u00f3n de aluminio.<\/p>\n

El nitr\u00f3geno se utiliza habitualmente como gas de purga, ya que proporciona la fase gaseosa necesaria para la transferencia de hidr\u00f3geno sin que se pretenda que reaccione con el metal fundido en condiciones normales de desgasificaci\u00f3n. El arg\u00f3n es otra opci\u00f3n muy utilizada. Ambos gases se emplean en el tratamiento rotativo del aluminio fundido.<\/p>\n

La clave est\u00e1 en que el nitr\u00f3geno no \u201cdestruye\u201d el hidr\u00f3geno. Lo que hace es proporcionar una fase gaseosa portadora con baja presi\u00f3n parcial de hidr\u00f3geno, lo que permite que el hidr\u00f3geno disuelto se difunda desde el aluminio fundido hacia las burbujas de gas.<\/p>\n

\u00bfDe d\u00f3nde procede el hidr\u00f3geno del aluminio fundido?<\/h2>\n

La absorci\u00f3n de hidr\u00f3geno est\u00e1 estrechamente relacionada con la humedad.<\/p>\n

Cuando el aluminio fundido se expone al vapor de agua, la reacci\u00f3n que se produce en la superficie de la masa fundida puede generar hidr\u00f3geno at\u00f3mico que, posteriormente, se disuelve en el metal. La atm\u00f3sfera del horno, los materiales de carga h\u00famedos, los refractarios h\u00famedos, las herramientas, los crisoles, los recubrimientos y otros materiales que contienen humedad pueden contribuir a la absorci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/p>\n

Esto significa que la desgasificaci\u00f3n no debe considerarse la \u00fanica medida de control del hidr\u00f3geno. Es igualmente importante evitar, desde el principio, que el hidr\u00f3geno penetre en la masa fundida.<\/p>\n

Antes de cargar o tratar la masa fundida, los productores de aluminio deben tener en cuenta lo siguiente:<\/p>\n

    \n
  • Almacenamiento en seco de materiales de aleaci\u00f3n y de carga<\/li>\n
  • Precalentamiento adecuado de las herramientas y los crisoles<\/li>\n
  • Horno seco y superficies refractarias<\/li>\n
  • Almacenamiento y manipulaci\u00f3n correctos de los fundentes y los aditivos<\/li>\n
  • Equipos de desgasificaci\u00f3n y componentes de suministro de gas debidamente secados<\/li>\n<\/ul>\n

    \u00bfC\u00f3mo elimina el hidr\u00f3geno el desgasificado con nitr\u00f3geno?<\/h2>\n

    El mecanismo se puede resumir de la siguiente manera:<\/p>\n

    Inyecci\u00f3n de nitr\u00f3geno \u2192 dispersi\u00f3n de burbujas \u2192 transferencia de hidr\u00f3geno \u2192 flotaci\u00f3n por burbujas \u2192 escape de gas<\/strong><\/p>\n

    El nitr\u00f3geno se introduce en el aluminio fundido mediante un dispositivo de inyecci\u00f3n sumergido o un rotor giratorio.<\/p>\n

    En el desgasificado rotativo, el rotor divide el nitr\u00f3geno entrante en un gran n\u00famero de peque\u00f1as burbujas y las distribuye por toda la masa fundida. La amplia superficie de interfaz entre el gas y el l\u00edquido que crean estas burbujas ofrece m\u00e1s oportunidades para que el hidr\u00f3geno disuelto pase a la fase gaseosa.<\/p>\n

    A medida que las burbujas ascienden, transportan hidr\u00f3geno hacia la superficie del material fundido. Cuando llegan a la superficie, el gas se escapa del aluminio.<\/p>\n

    \u00bfC\u00f3mo funciona una unidad rotativa de desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno?<\/h2>\n
    \"equipos
    equipos de desgasificaci\u00f3n en l\u00ednea<\/figcaption><\/figure>\n

    Un sistema rotativo de desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno suele incluir un suministro de gas, un sistema de control de gas, un eje giratorio y un rotor sumergido en aluminio fundido.<\/p>\n

    La secuencia b\u00e1sica es la siguiente:<\/p>\n

      \n
    1. El nitr\u00f3geno entra en el sistema de desgasificaci\u00f3n.<\/li>\n
    2. El rotor dispersa el gas en burbujas finas.<\/li>\n
    3. Las burbujas circulan por el aluminio fundido.<\/li>\n
    4. El hidr\u00f3geno disuelto pasa a las burbujas.<\/li>\n
    5. Las burbujas ricas en hidr\u00f3geno suben a la superficie y se escapan.<\/li>\n<\/ol>\n

      El rotor es importante porque el mero hecho de inyectar un gran flujo de gas no garantiza necesariamente un proceso de desgasificaci\u00f3n eficaz. El tama\u00f1o y la dispersi\u00f3n de las burbujas dependen en gran medida del dise\u00f1o del rotor, la velocidad de rotaci\u00f3n, el caudal de gas y las condiciones de la masa fundida. Los trabajos experimentales y de modelizaci\u00f3n sobre la desgasificaci\u00f3n con impulsor rotativo han demostrado que las burbujas finas y ampliamente dispersas aumentan la superficie de contacto gas-l\u00edquido disponible para la eliminaci\u00f3n del hidr\u00f3geno.<\/p>\n

      \u00bfPor qu\u00e9 es importante la calidad del nitr\u00f3geno?<\/h2>\n

      El gas que entra en el ba\u00f1o de aluminio fundido debe estar limpio y seco.<\/p>\n

      La humedad presente en el sistema de suministro de gas puede contrarrestar el objetivo de la desgasificaci\u00f3n, al introducir una fuente adicional de hidr\u00f3geno en la masa fundida. Por lo tanto, la pureza del gas por s\u00ed sola no es suficiente; tambi\u00e9n es necesario mantener seco todo el sistema de suministro de gas.<\/p>\n

      Entre las consideraciones importantes se incluyen:<\/p>\n

        \n
      • Pureza del nitr\u00f3geno adecuada para el proceso<\/li>\n
      • Bajo contenido de humedad en el suministro de gas<\/li>\n
      • Tuber\u00edas y conexiones de gas seco<\/li>\n
      • Equipos de control de presi\u00f3n con un mantenimiento adecuado<\/li>\n
      • No se produce condensaci\u00f3n en el sistema de suministro de gas<\/li>\n<\/ul>\n

        Un valor de pureza fijo, como 99,99%, no debe considerarse un requisito universal para todas las plantas de aluminio. La especificaci\u00f3n adecuada del gas debe ajustarse al equipo de desgasificaci\u00f3n y a los requisitos de calidad de la fundici\u00f3n de la planta.<\/p>\n

        Nitr\u00f3geno frente a arg\u00f3n para la desgasificaci\u00f3n del aluminio<\/h2>\n
        \"Equipos
        Equipos de desgasificaci\u00f3n<\/figcaption><\/figure>\n

        Tanto el nitr\u00f3geno como el arg\u00f3n se utilizan ampliamente para la desgasificaci\u00f3n rotativa del aluminio. Su rendimiento pr\u00e1ctico depende no solo del tipo de gas, sino tambi\u00e9n del equipo y de las condiciones de funcionamiento. Diversos estudios sobre la desgasificaci\u00f3n con impulsor rotativo han demostrado la eficacia de ambos gases para la eliminaci\u00f3n del hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
        Factor<\/th>\nNitr\u00f3geno<\/th>\nArg\u00f3n<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
        Aplicaci\u00f3n en la desgasificaci\u00f3n del aluminio<\/td>\nCom\u00fan<\/td>\nCom\u00fan<\/td>\n<\/tr>\n
        Funci\u00f3n<\/td>\nGas portador\/de purga<\/td>\nGas portador\/de purga<\/td>\n<\/tr>\n
        Mecanismo de eliminaci\u00f3n del hidr\u00f3geno<\/td>\nTransferencia de masa gas-l\u00edquido<\/td>\nTransferencia de masa gas-l\u00edquido<\/td>\n<\/tr>\n
        Dispersi\u00f3n de burbujas<\/td>\nDepende del rotor y del proceso<\/td>\nDepende del rotor y del proceso<\/td>\n<\/tr>\n
        Factores de selecci\u00f3n<\/td>\nDisponibilidad del gas, coste y requisitos del proceso<\/td>\nDisponibilidad del gas, coste y requisitos del proceso<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

        Para muchas plantas, la elecci\u00f3n es una decisi\u00f3n pr\u00e1ctica de ingenier\u00eda basada en el suministro de gas, los costes de funcionamiento, los requisitos de equipamiento y la calidad de la masa fundida necesaria, m\u00e1s que una simple regla seg\u00fan la cual un gas sea siempre superior.<\/p>\n

        \u00bfC\u00f3mo influyen el caudal de gas y el tama\u00f1o de las burbujas en la desgasificaci\u00f3n?<\/h2>\n

        Una mayor cantidad de gas no implica autom\u00e1ticamente una mejor desgasificaci\u00f3n.<\/p>\n

        El objetivo es crear una poblaci\u00f3n de burbujas bien dispersa con un tiempo de permanencia suficiente en la masa fundida. Un caudal de gas excesivo puede aumentar la turbulencia y provocar un comportamiento menos estable de las burbujas, mientras que un caudal insuficiente puede limitar la capacidad de tratamiento.<\/p>\n

        Entre las variables importantes se incluyen:<\/p>\n

          \n
        • Caudal de nitr\u00f3geno<\/li>\n
        • Velocidad del rotor<\/li>\n
        • Geometr\u00eda del rotor<\/li>\n
        • Profundidad de fusi\u00f3n<\/li>\n
        • Duraci\u00f3n del tratamiento<\/li>\n
        • Temperatura de fusi\u00f3n<\/li>\n
        • Concentraci\u00f3n inicial de hidr\u00f3geno<\/li>\n<\/ul>\n

          Dado que estas variables interact\u00faan entre s\u00ed, es necesario establecer los par\u00e1metros adecuados para cada aleaci\u00f3n, volumen de fundici\u00f3n y equipo concretos, en lugar de copiarlos de otra planta.<\/p>\n

          \u00bfEl desgasificado con nitr\u00f3geno elimina las inclusiones?<\/h2>\n

          Su finalidad principal es la eliminaci\u00f3n del hidr\u00f3geno.<\/p>\n

          Las burbujas ascendentes pueden interactuar con algunas inclusiones no met\u00e1licas y favorecer su flotaci\u00f3n en condiciones adecuadas. Las investigaciones sobre la desgasificaci\u00f3n mediante impulsor rotativo han documentado tanto la eliminaci\u00f3n de hidr\u00f3geno como la de part\u00edculas, pero la eliminaci\u00f3n de inclusiones se ve influida por el comportamiento de las part\u00edculas, la interacci\u00f3n con las burbujas, la formaci\u00f3n de agrupaciones y la circulaci\u00f3n del material fundido.<\/p>\n

          Por lo tanto, la desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno no debe sustituir a una etapa de filtraci\u00f3n espec\u00edfica cuando se requiera un bajo contenido en inclusiones.<\/p>\n

          Una l\u00ednea t\u00edpica de tratamiento de material fundido es la siguiente:<\/p>\n

          Horno de mantenimiento \u2192 Desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno \u2192 Filtro de espuma cer\u00e1mica \u2192 Canal de colada \u2192 Fundici\u00f3n<\/strong><\/p>\n

          La desgasificaci\u00f3n elimina el hidr\u00f3geno disuelto, mientras que el filtro permite la eliminaci\u00f3n controlada de las inclusiones no met\u00e1licas en suspensi\u00f3n.<\/p>\n

          \"filtro
          filtro de espuma cer\u00e1mica<\/figcaption><\/figure>\n

          \u00bfQu\u00e9 hay que hacer antes de la desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno?<\/h2>\n

          Una buena desgasificaci\u00f3n comienza antes de poner en marcha el rotor.<\/p>\n

          Mant\u00e9n el cargador seco<\/h3>\n

          La chatarra h\u00fameda, los lingotes, los aditivos de aleaci\u00f3n y las herramientas pueden introducir hidr\u00f3geno en la masa fundida. El almacenamiento en seco y un precalentamiento adecuado son medidas b\u00e1sicas para controlar el hidr\u00f3geno.<\/p>\n

          Revisa el horno y los materiales refractarios<\/h3>\n

          Se debe eliminar la humedad presente en los revestimientos de los hornos, los crisoles, los recubrimientos y los componentes refractarios antes de que entren en contacto con el aluminio fundido.<\/p>\n

          Comprueba el sistema de gas<\/h3>\n

          Las tuber\u00edas de suministro de nitr\u00f3geno, los reguladores, las mangueras y las conexiones deben estar limpias y secas. La condensaci\u00f3n o las fugas pueden afectar a la calidad del gas.<\/p>\n

          Control de la temperatura de fusi\u00f3n<\/h3>\n

          La desgasificaci\u00f3n debe realizarse dentro del rango de temperaturas de proceso adecuado para la aleaci\u00f3n y la operaci\u00f3n de fundici\u00f3n. La temperatura influye en la solubilidad del hidr\u00f3geno, la fluidez de la masa fundida y el comportamiento durante el tratamiento.<\/p>\n

          Evita las turbulencias excesivas<\/h3>\n

          El objetivo del tratamiento rotativo es la dispersi\u00f3n controlada de burbujas y la circulaci\u00f3n de la masa fundida, no una agitaci\u00f3n agresiva. Una turbulencia excesiva puede aumentar el arrastre de la pel\u00edcula de \u00f3xido.<\/p>\n

          \u00bfSe puede utilizar la desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno en la colada continua?<\/h2>\n

          S\u00ed. El nitr\u00f3geno puede utilizarse en sistemas de desgasificaci\u00f3n rotativos en l\u00ednea instalados directamente en l\u00edneas de colada continua de aluminio.<\/p>\n

          En lugar de tratar un lote del horno y detener despu\u00e9s el proceso, el aluminio fundido pasa por la unidad de desgasificaci\u00f3n como parte del flujo normal del metal.<\/p>\n

          Una disposici\u00f3n t\u00edpica es la siguiente:<\/p>\n

          Horno de mantenimiento \u2192 Desgasificaci\u00f3n rotativa en l\u00ednea \u2192 Filtraci\u00f3n \u2192 Canal de colada \u2192 M\u00e1quina de fundici\u00f3n<\/strong><\/p>\n

          Esta configuraci\u00f3n resulta especialmente \u00fatil cuando la planta requiere un tratamiento continuo de la masa fundida y unas condiciones de proceso estables durante largos ciclos de producci\u00f3n.<\/p>\n

          \u00bfC\u00f3mo se puede verificar la eliminaci\u00f3n del hidr\u00f3geno?<\/h2>\n

          El resultado de la desgasificaci\u00f3n de nitr\u00f3geno debe verificarse mediante una medici\u00f3n adecuada de la calidad de la masa fundida, en lugar de juzgarse \u00fanicamente a partir del aspecto visible de las burbujas.<\/p>\n

          Entre los m\u00e9todos m\u00e1s habituales se encuentran los sistemas de medici\u00f3n de hidr\u00f3geno y la prueba de presi\u00f3n reducida (RPT), que se utiliza ampliamente para evaluar la calidad del aluminio fundido en lo que respecta a los gases. En la investigaci\u00f3n sobre la desgasificaci\u00f3n del aluminio tambi\u00e9n se han utilizado mediciones del \u00edndice de densidad para comparar el estado de la masa fundida antes y despu\u00e9s del tratamiento.<\/p>\n

          Lo importante es comparar las mediciones realizadas en condiciones de muestreo y ensayo homog\u00e9neas, de modo que los cambios en el proceso puedan evaluarse de forma fiable.<\/p>\n

          Factores clave para una desgasificaci\u00f3n eficaz del nitr\u00f3geno<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
          Factor<\/th>\nPor qu\u00e9 es importante<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
          Calidad del nitr\u00f3geno<\/td>\nEvita que se absorba humedad innecesaria<\/td>\n<\/tr>\n
          Caudal de gas<\/td>\nControla la intensidad del tratamiento<\/td>\n<\/tr>\n
          Dise\u00f1o del rotor<\/td>\nDetermina la generaci\u00f3n y la dispersi\u00f3n de burbujas<\/td>\n<\/tr>\n
          Velocidad del rotor<\/td>\nInfluye en la mezcla y en la ruptura de las burbujas<\/td>\n<\/tr>\n
          Temperatura de fusi\u00f3n<\/td>\nInfluye en el comportamiento y la fluidez del hidr\u00f3geno<\/td>\n<\/tr>\n
          Duraci\u00f3n del tratamiento<\/td>\nDetermina la posibilidad de eliminar el hidr\u00f3geno<\/td>\n<\/tr>\n
          Condici\u00f3n de fusi\u00f3n<\/td>\nInfluye en el nivel inicial de hidr\u00f3geno<\/td>\n<\/tr>\n
          Control de la humedad<\/td>\nEvita la absorci\u00f3n de hidr\u00f3geno<\/td>\n<\/tr>\n
          Filtraci\u00f3n<\/td>\nTrata las inclusiones no met\u00e1licas por separado<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          Por lo tanto, una desgasificaci\u00f3n eficaz del aluminio no consiste simplemente en \u201ca\u00f1adir nitr\u00f3geno\u201d. Se trata de una combinaci\u00f3n de preparaci\u00f3n por fusi\u00f3n en seco, inyecci\u00f3n controlada de gas, dispersi\u00f3n eficaz de las burbujas y verificaci\u00f3n del nivel final de hidr\u00f3geno<\/strong>.<\/p>\n

          Preguntas frecuentes<\/h2>\n
          \n1. \u00bfEn qu\u00e9 consiste la desgasificaci\u00f3n del aluminio con nitr\u00f3geno?<\/summary>\n

          Se trata de un m\u00e9todo de tratamiento del aluminio fundido en el que se introduce nitr\u00f3geno en la masa fundida para formar burbujas de gas que recogen el hidr\u00f3geno disuelto y lo expulsan de la masa fundida.<\/p>\n<\/details>\n

          \n2. \u00bfPor qu\u00e9 se utiliza nitr\u00f3geno para desgasificar el aluminio?<\/summary>\n

          El nitr\u00f3geno proporciona una fase gaseosa a la que puede transferirse el hidr\u00f3geno disuelto. Adem\u00e1s, es un recurso ampliamente disponible para el tratamiento industrial de materiales fundidos.<\/p>\n<\/details>\n

          \n3. \u00bfReacciona el nitr\u00f3geno con el aluminio durante la desgasificaci\u00f3n?<\/summary>\n

          En condiciones normales de desgasificaci\u00f3n del aluminio fundido, el nitr\u00f3geno se utiliza como gas inerte de purga y no como gas reactivo de tratamiento.<\/p>\n<\/details>\n

          \n4. \u00bfSe puede personalizar un filtro cer\u00e1mico poroso?<\/summary>\n

          S\u00ed. El hidr\u00f3geno disuelto puede pasar del aluminio fundido a las burbujas de nitr\u00f3geno a medida que estas atraviesan el metal.<\/p>\n<\/details>\n

          \n5. \u00bfEs mejor el nitr\u00f3geno que el arg\u00f3n para la desgasificaci\u00f3n del aluminio?<\/summary>\n

          Ninguno de los dos gases es mejor en todos los casos. Ambos se utilizan ampliamente, y la elecci\u00f3n pr\u00e1ctica depende del suministro de gas, el coste, el equipo y los requisitos del proceso.<\/p>\n<\/details>\n

          \n6. \u00bfQu\u00e9 provoca que el hidr\u00f3geno penetre en el aluminio fundido?<\/summary>\n

          La humedad es una de las principales fuentes. El ambiente del horno, los materiales de carga h\u00famedos, los refractarios, las herramientas, los crisoles y otros materiales h\u00famedos pueden contribuir a la absorci\u00f3n de hidr\u00f3geno.<\/p>\n<\/details>\n

          \n7. \u00bfEl desgasificado con nitr\u00f3geno elimina las inclusiones de \u00f3xido?<\/summary>\n

          Puede favorecer la flotaci\u00f3n de algunas inclusiones, pero la filtraci\u00f3n sigue siendo el principal m\u00e9todo controlado para eliminar las inclusiones no met\u00e1licas en suspensi\u00f3n.<\/p>\n<\/details>\n

          \n8. \u00bfQu\u00e9 grado de pureza debe tener el nitr\u00f3geno para la desgasificaci\u00f3n del aluminio?<\/summary>\n

          Las especificaciones requeridas dependen del equipo y del proceso. Es m\u00e1s importante garantizar que el gas est\u00e9 limpio, seco y sea adecuado para el sistema de desgasificaci\u00f3n que utilizar un \u00fanico valor universal de pureza.<\/p>\n<\/details>\n

          \n9. \u00bfSe puede utilizar nitr\u00f3geno en una unidad de desgasificaci\u00f3n en l\u00ednea?<\/summary>\n

          S\u00ed. El nitr\u00f3geno puede introducirse mediante una unidad de desgasificaci\u00f3n rotativa en l\u00ednea para tratar el aluminio fundido de forma continua antes de la filtraci\u00f3n y la colada.<\/p>\n<\/details>\n

          \n10. \u00bfC\u00f3mo se sabe si la desgasificaci\u00f3n con nitr\u00f3geno es eficaz?<\/summary>\n

          Se puede recurrir a la medici\u00f3n del hidr\u00f3geno, al RPT u otros ensayos validados de la calidad de la masa fundida para comparar el estado de la masa fundida antes y despu\u00e9s del tratamiento. Asimismo, deben registrarse y controlarse los par\u00e1metros de funcionamiento.<\/p>\n<\/details>\n

          \"Desgasificaci\u00f3n<\/p>\n

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          Aluminum degassing with nitrogen is a widely used method for reducing dissolved hydrogen in molten aluminum before casting. Nitrogen is introduced into the melt 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