“analizador portátil para el análisis y control en tiempo real del hidrógeno disuelto en aleaciones de aluminio líquido”
El control del hidrógeno disuelto en aleaciones de aluminio líquido es un requisito crítico para la industria del aluminio. Los productores de aluminio y las fundiciones de todo el mundo realizan importantes inversiones en bienes de equipo, consumibles y recursos humanos para garantizar que el contenido de hidrógeno disuelto esté dentro de unos límites aceptables.
Si el nivel de hidrógeno es demasiado alto, durante la solidificación existe el potencial de formación de cavidades / poros. Por el contrario, un nivel moderado de hidrógeno puede ser deseable bajo ciertas condiciones para combatir la porosidad por contracción (rechupes). Como tal, existe un nivel óptimo de hidrógeno que idealmente debería establecerse y controlarse durante la colada. Aunque el hidrógeno disuelto es crítico, la formación de poros también está influenciada por varios otros factores, siendo el más significativo la limpieza del metal fundido, es decir, el nivel de inclusiones como los óxidos metálicos.
Las técnicas de medición de hidrógeno, como la "prueba de presión reducida", proporcionan una indicación del efecto combinado tanto del contenido de hidrógeno como de la limpieza del metal. Sin embargo, para poder analizar el contenido de hidrógeno específicamente, es necesario medirlo directamente. Además, para controlar el contenido de hidrógeno, es necesario medirlo con precisión en tiempo real.
“La solución más precisa, fiable y rentable”
Principio de medición
La tecnología se basa en un novedoso material cerámico (CaZrO3-In) que, a temperatura elevada, es capaz de conducir iones de hidrógeno. El principio detrás de cómo se puede utilizar este material para medir la concentración de hidrógeno se muestra a continuación:
Arriba, una sección impermeable de cerámica conductora de iones de hidrógeno (verde) está recubierta con electrodos metálicos en ambas caras. La concentración de electrones es mayor en el lado derecho que en el izquierdo debido a la mayor concentración de hidrógeno. Esto hace que el lado derecho se cargue negativamente con respecto al izquierdo.
Si se conoce el voltaje a través de la cerámica y se conoce la concentración de hidrógeno en un lado (la concentración de hidrógeno de "referencia"), entonces se puede calcular la concentración de hidrógeno en el otro lado. Este tipo de disposición se denomina "célula de concentración de hidrógeno".
Para poder utilizar una célula de concentración de hidrógeno para medir hidrógeno, se debe conocer la concentración de hidrógeno de referencia. Una "referencia de estado sólido" patentada (material sólido que genera una concentración de hidrógeno conocida) está sellada dentro del sensor para efectuar esta referencia. El electrodo expuesto a la referencia de estado sólido es, por tanto, el "Electrodo de Referencia" y el electrodo expuesto al gas medido es el "Electrodo de Medición".
El esquema a continuación muestra la disposición de la sonda durante la medición de la concentración de hidrógeno en aluminio fundido. En el extremo de la sonda, hay una barrera de difusión porosa. El hidrógeno disuelto en el baño sale de la solución y el gas hidrógeno se forma dentro de la cámara de medición como se muestra. El electrodo de medición de una célula de concentración de hidrógeno está expuesto a este gas. Se mide el voltaje de la célula de concentración de hidrógeno y, como se conoce la concentración de hidrógeno de referencia, se calcula la concentración de gas hidrógeno en la cámara de medición.
Para calcular la concentración de hidrógeno en el baño, se debe conocer la solubilidad del hidrógeno. La solubilidad del hidrógeno en aluminio puro depende de la temperatura. Por lo tanto, también se debe medir la temperatura del baño para calcular el nivel de hidrógeno disuelto.
La solubilidad del hidrógeno también depende de los componentes de aleación en el baño. A este respecto, se realiza un ajuste en los factores de solubilidad dentro del analizador para compensar en consecuencia.
Dispositivos Hycal
La gama de dispositivos Hycal ha sido diseñada específicamente para abordar las variadas demandas de distintos entornos de producción, que van desde fabricantes avanzados de planchones de laminación aeroespacial hasta fundiciones artesanales.
Hycal Mk4
Portátil.
Modelo insignia
Hycal 1000
Montaje en panel.
Modelo insignia
Hycal 100
Montaje en panel.
Económico
Hycal 200
Montaje en panel.
Sonda doble
Hycal Mini
Compacto.
Resistente
Características del analizador
No se requieren conexiones externas de ningún tipo. Alimentado por batería. Cilindro de gas interno.
Resiste entornos de trabajo arduos (hasta 70 °C).
El software para PC incluido permite ver y controlar cada función desde una ubicación remota, como la sala de control o la oficina.
Fácil integración en un sistema SCADA existente (protocolo MODBUS TCP).
Se ha desarrollado una interfaz de usuario sofisticada específicamente para cumplir con los requisitos del entorno de producción a nivel de operador. La seguridad se controla mediante privilegios de acceso basados en el inicio de sesión (Operador / Gerente / Ingeniero).
El sofisticado Diagnóstico a Bordo (OBD) monitorea constantemente la impedancia de la sonda, el caudal y la presión interna, etc., y emite el mensaje de alarma apropiado con soluciones sugeridas, en caso de que surja un problema, como la indicación de cambiar las sondas cuando se ha detectado el uso máximo.
Se puede utilizar para controlar el hidrógeno durante un procedimiento de 'desgasificación' o 'gasificación'. En lugar de operar un tratamiento durante un tiempo fijo, con Hycal es posible definir un punto de ajuste en términos de contenido de hidrógeno.
Medición guiada
En estrecha colaboración con los usuarios finales y socios, EMC ha desarrollado una sofisticada interfaz de usuario opcional que guía al operador a través de una serie de 'pasos', desde la selección de la aleación y el número de lote hasta el resultado final, que emite y registra un valor promedio de hidrógeno más otros datos estadísticos como el rango (valor máx. menos mín.), el tiempo de análisis y el rango de temperatura durante el análisis, etc.
Software para PC
Los datos dentro del Hycal se almacenan en un formato protegido de tal manera que solo los datos validados pueden importarse al software para PC, proporcionando así seguridad en el archivo de datos.
El software es muy simple de usar. Todos los datos de múltiples analizadores y sondas pueden buscarse a través del código de fusión y el número de lote, el número de sonda, etc., y luego filtrarse. Se puede generar un informe gráfico (que se muestra a continuación) o un informe de hoja de cálculo.
