Filtro cerámico poroso para fundición de aluminio

12 de marzo Filtro cerámico poroso

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Filtro cerámico poroso (CFF) se utilizan con fines comerciales en el sector de la fundición desde hace más de cuatro décadas para la producción de piezas de fundición de aluminio de primera calidad destinadas a aplicaciones como las de la industria aeroespacial.

En los últimos años, los filtros cerámicos porosos han cobrado mayor importancia en la purificación física de metales, tanto para la industria ferrosa como para la no ferrosa.
La industria de los metales no ferrosos es la que más utiliza este material filtrante, especialmente la industria de la fundición de aluminio.
En 1992, Aubrey y Dore informaron de que se habían filtrado ocho millones de toneladas métricas de aluminio mediante CFF, lo que significa que aproximadamente el 50 % de todo el aluminio producido en el mundo ese año se purificó mediante este medio de filtración.

Las cerámicas porosas se utilizan hoy en día de forma generalizada como materiales para la filtración de fluidos en aplicaciones a alta temperatura.
Está ampliamente aceptado que, gracias a sus propiedades estructurales, los CFF pueden eliminar las inclusiones exógenas e endógenas de las masas fundidas y, además, presentan una baja resistencia al flujo y una alta eficiencia de filtración para partículas de más de 10-20 micras.

La estructura del filtro cerámico poroso crea un efecto único, un recorrido sinuoso por el que fluye el metal, que retiene las inclusiones y permite que el metal limpio y de flujo uniforme salga hacia la cavidad del molde. Los CFF se consideran, en general, los mejores filtros para la fundición. Sus principales ventajas son: alta eficiencia de filtración, reducción de la turbulencia, refractariedad y resistencia a la erosión, incluso en las aplicaciones de fundición más exigentes.

La permeabilidad es un parámetro importante para la caracterización de CFF, ya que es necesario predecir el caudal que se puede obtener con una caída de presión determinada o poder predecir la caída de presión necesaria para alcanzar un caudal específico. La relación entre estas magnitudes puede expresarse como una función del caudal del fluido y de las propiedades del medio, y se obtiene ajustando los datos experimentales a ecuaciones de permeabilidad.

Filtro cerámico poroso Poseen un conjunto de propiedades muy atractivas, como una elevada porosidad y estabilidad a altas temperaturas, entre otras, por lo que se han utilizado ampliamente en los sectores del acero y el hierro de fundición.

El filtro cerámico poroso utiliza materias primas refractarias como áridos y se combina con un material filtrante cerámico obtenido mediante sinterización a alta temperatura, como los aglutinantes. Su estructura presenta un gran número de poros convencionales y controlables.
Además de su resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, también se caracteriza por tener un tamaño de poro uniforme y una alta permeabilidad al aire, por lo que se utiliza ampliamente como filtro en la industria de la fundición de aluminio.

En el proceso de producción de piezas de fundición de aluminio, el mecanismo de filtrado del aluminio fundido se basa principalmente en la colisión inercial, la difusión y la interceptación.
Colisión inercial: Las partículas de impurezas presentes en el fluido que circula a través de los microporos del elemento filtrante cerámico poroso quedan retenidas al entrar en contacto con las paredes de los microporos debido a la inercia. El impacto inercial es proporcional al cuadrado del diámetro de las partículas de impurezas e inversamente proporcional a la velocidad de flujo y a la viscosidad del fluido.
Difusión: Las partículas de impureza se desvían de la línea de corriente debido al movimiento browniano y entran en contacto con la pared del canal microporoso, quedando así capturadas. La captura por difusión es inversamente proporcional al caudal y a la viscosidad del fluido.
Retención: Las partículas de impurezas quedan retenidas porque los poros son más grandes que los microporos, lo que se enmarca dentro de la filtración superficial. La retención depende únicamente del tamaño de las partículas de impurezas y no tiene nada que ver con el caudal ni con la viscosidad del fluido.