¿Qué factores influyen en la densidad y la calidad de conformado de las briquetas de virutas metálicas?
Aunque dos lotes de virutas metálicas sean aptos para briquetado, las briquetas obtenidas pueden presentar resultados diferentes.
Algunas son más densas, mantienen mejor su integridad y muestran un comportamiento relativamente estable entre ciclos. Otras pueden conformarse correctamente, pero presentar menor densidad, mostrar un rebote elástico o una pérdida de cohesión más evidentes después de salir de la matriz, o presentar mayores diferencias entre distintos lotes.
Estas diferencias no pueden atribuirse simplemente a si el equipo genera “suficiente presión”.
El resultado final de una briqueta de virutas metálicas depende principalmente de dos grupos de factores:
Por un lado, de cómo se compacta el propio material;
Por otro, de las condiciones reales de prensado y conformado que proporciona el equipo.
Por lo tanto, la cuestión principal no es observar de forma aislada un solo parámetro del equipo, sino determinar si:
El estado del propio material determina qué tan fácil puede compactarse
Los distintos metales presentan diferencias de dureza, ductilidad y comportamiento frente a la deformación. Por ello, bajo una misma presión externa no se compactan exactamente de la misma manera.
La forma física de las virutas también influye en este proceso.
Las partículas finas, las virutas cortas y fragmentadas y las virutas curvadas generan distintas estructuras de vacíos cuando se encuentran sueltas. Una vez dentro de la matriz, estos materiales primero deben reorganizarse, desplazarse y llenar los espacios disponibles antes de continuar deformándose y compactándose.
Por ello, incluso con el mismo peso y el mismo tipo de metal, dos lotes pueden comenzar la compresión desde estados iniciales de acumulación muy diferentes si uno es más fino y el otro está más curvado y voluminoso.
El contenido de líquido y las impurezas también pueden modificar este comportamiento de compactación.
Durante el prensado puede expulsarse cierta cantidad de fluido de corte. Sin embargo, si la cantidad o la distribución del líquido adherido cambia considerablemente entre lotes, el comportamiento del material durante la alimentación, la compresión y el conformado también puede variar.
Del mismo modo, si la cantidad y la distribución de las impurezas no metálicas no son consistentes entre lotes, también pueden cambiar el contacto, el llenado de vacíos y la compactación entre las virutas metálicas.
Por lo tanto, mantener sin cambios los parámetros del equipo no significa que cada lote de materia prima vaya a producir exactamente el mismo resultado.
El estado físico de la materia prima es, por sí mismo, una variable importante que influye en la densidad final y en el comportamiento de conformado.
El grado real de compactación depende de algo más que el tonelaje del equipo
La fuerza principal de prensado es una condición importante en el proceso de briquetado, pero por sí sola no representa el grado real de compactación que experimenta el material.
Esto se debe a que una misma fuerza puede generar distintas condiciones de compactación cuando actúa sobre diferentes áreas efectivas de prensado.
En ingeniería, este efecto puede expresarse mediante la presión específica, es decir, la presión específica de compactación aplicada por unidad de área efectiva sometida a presión.
La fuerza principal de prensado, la presión específica de compactación y la presión de trabajo del sistema hidráulico describen magnitudes de ingeniería diferentes y no deben interpretarse como parámetros equivalentes.
Por ello, para evaluar el grado de compactación es necesario considerar conjuntamente la fuerza principal de prensado y el área efectiva de prensado.
A su vez, el área efectiva está relacionada con las dimensiones de la matriz y con la sección de conformado.
Esto significa que, incluso cuando dos equipos tienen la misma fuerza principal de prensado nominal, las diferencias en las dimensiones de la matriz, la sección de conformado o el estado real del material pueden generar condiciones de compactación diferentes.
Por eso no debe asumirse simplemente que:
a mayor tonelaje, mayor densidad de la briqueta.
Una relación más precisa es:
Para conocer con mayor detalle la diferencia entre la fuerza principal de prensado, la presión específica de compactación y la presión de trabajo del sistema hidráulico, consulte “Tecnologías fundamentales del briquetado de virutas metálicas.”
La estabilidad del proceso determina si las briquetas mantienen resultados consistentes entre ciclos
Conseguir que una briqueta alcance un estado suficientemente compacto y obtener resultados similares de forma continua entre diferentes ciclos no son exactamente la misma cuestión.
En un proceso continuo de briquetado, la calidad de conformado también depende de la estabilidad de todo el proceso de prensado.
Por ejemplo, si la cantidad de material que entra en la zona de compresión y su grado de soltura varían considerablemente entre ciclos, el estado inicial antes de la compresión principal también será diferente.
Incluso si el mecanismo principal de prensado alcanza finalmente la misma posición o presión, distintas condiciones iniciales de llenado pueden producir resultados diferentes en la briqueta.
Del mismo modo, si el estado del material después de la precompresión, el punto final de la compresión principal, el mantenimiento de presión o la descompresión presentan variaciones importantes entre ciclos, la integridad y la consistencia final de las briquetas también pueden verse afectadas.
Por ello, en el proceso de briquetado no solo importa “cuál es la presión máxima que puede alcanzarse”. También es necesario comprobar:
Si el estado del material que entra en la matriz es relativamente consistente en cada ciclo;
Si la compresión principal alcanza el estado de compactación previsto;
Si el estado objetivo puede mantenerse de forma estable una vez alcanzado;
Si el estado de alta presión puede pasar de manera estable a la etapa de expulsión de la briqueta.
En conjunto, estos factores determinan la repetibilidad del proceso de briquetado.
Para consultar la secuencia completa de alimentación, precompresión, compresión principal, mantenimiento de presión y expulsión de la briqueta, vea “¿Cómo funciona una briquetadora de virutas metálicas?”
Una briqueta estable depende de la correspondencia entre el estado del material y las condiciones de prensado
La densidad y la calidad de conformado de una briqueta de virutas metálicas no pueden evaluarse únicamente desde el equipo ni únicamente desde la materia prima.
Lo más adecuado es considerar ambos lados al mismo tiempo:
| Material | Prensado |
|---|---|
| Tipo de metal y características de deformación | Condiciones reales de compactación |
| Forma de las virutas y estado inicial de acumulación | Fuerza principal de prensado y área efectiva de prensado |
| Contenido de líquido y presencia de impurezas | Dimensiones de la matriz y condiciones de restricción |
| Consistencia del material entre lotes | Consistencia de la alimentación, precompresión, compresión principal, mantenimiento de presión y descompresión |
Si el estado del material cambia de manera significativa, la briqueta final también puede cambiar aunque los parámetros del equipo permanezcan iguales.
A la inversa, si la materia prima se mantiene prácticamente constante pero cambian las condiciones de alimentación, prensado o conformado, la densidad y la integridad de las briquetas también pueden fluctuar.
Por ello, aumentar simplemente la presión no necesariamente resolverá un problema de briquetado.
Primero debe determinarse si el cambio se origina en el material o en las condiciones de prensado.
También es necesario distinguir varios resultados diferentes:
Representa la masa por unidad de volumen de la briqueta y refleja hasta qué punto se ha compactado el material.
Describe si la briqueta tiende a romperse, desmoronarse o deformarse de manera significativa durante la manipulación, el transporte o los procesos posteriores. Cuando solo se evalúa cualitativamente el estado del producto terminado, también puede hablarse de la integridad de la briqueta.
Describe si varios ciclos consecutivos de prensado pueden producir resultados similares y estables. Por lo tanto, una mayor densidad y un conformado más estable no son exactamente el mismo concepto, y la densidad de la briqueta tampoco equivale a su resistencia mecánica.
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