PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA FABRICACIÓN DE UN IMPULSOR

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Freeze Cast cuenta con renombre internacional derivado de la especialización en piezas hidráulicas. Hoy en día proveemos a empresas de diferentes sectores en Europa, América, África y Asia, lo cual significa que fabricamos miles de piezas al año.
Manufacturamos productos con diferentes materiales y acabados, que abarcan un amplio portafolio de tamaños, pesos y formas.
Nos adaptamos a las exigencias técnicas y legales del sector del cliente, que siempre son mercados caracterizados por su preocupación por el rendimiento, la eficacia y la calidad. Estas necesidades a menudo precisan diseños complejos, que proponen nuevos retos para empresas de fundición como Freeze Cast.
Por todo esto, recibimos muy diversos tipos de encargos, provenientes de distintos sectores y países. Es bien conocido por nuestros clientes que contamos con un equipo de trabajadores muy preparados y motivados, que están listos para enfrentarse a las peticiones de nuestros clientes.
Los proyectos con formas y geometría más complejas son sometidos a estudio por parte de nuestro departamento técnico. Estos decidirán la viabilidad del pedido, y elegirán la mejor solución para cada ocasión.
En el caso de los impulsores (o rodetes), hay factores que podrían complicar el proceso de fabricación y a los que prestamos especial dedicación.
Algunos de los parámetros que influyen en la producción de un impulsor son:

LA APERTURA HIDRÁULICA

Apertura hidráulica, paso hidráulico o salida del fluido son diferentes nombres que se utilizan para designar la zona de salida del fluido del impulsor.
Recordemos que el fluido entra en el impulsor por la zona conocida como boca de aspiración y se expulsa de manera impulsada a través de la apertura hidraúlica de salida.
Controlar geométricamente esta zona es crítico para el rendimiento del equipo. En numerosas ocasiones, pasajes hidráulicos muy estrechos son necesarios para conseguir los parámetros de altura y caudal que exigen las curvas hidráulicas del equipo. Las aperturas hidráulicas estrechas son un gran reto para el fundidor, pues exigen machos cerámicos de espesores mínimos.
En Freeze Cast, esto se ha convertido en una de nuestras especialidades, ya que hemos desarrollado nuestra propia tecnología de fabricación de machos. Contamos con una dilatada experiencia en estas complejas geometrías.

RELACIÓN ENTRE EL DIÁMETRO DE LA PIEZA Y LA APERTURA HIDRÁULICA

Si a la dificultad que se ha explicado en el punto anterior se le añade un tamaño de pieza (o diámetro de impulsor) grande en relación a la apertura hidráulica, la complejidad del proceso se incrementa exponencialmente. Explicándolo de una manera matemática: para la fabricación de un impulsor hay que considerar el cociente entre el diámetro y la salida hidráulica, que llamaremos coeficiente Ds. Un impulsor de tamaño estándar puede tener un coeficiente Ds de entre 10 y 20.
Está generalizado en la industria que a partir de 35 se considera de dificultad para ser fundido.
En Freeze Cast estamos acostumbrados a trabajar con ratios que superan el valor de Ds 50 y 60, llegando en algunos casos a ratios cercanos a 80. Siendo ya de por si el impulsor una pieza compleja de fundir para cualquier fundidor, cuando el coeficiente Ds aumenta, la fabricación se convierte en un reto.

ESPESOR Y ÁNGULO DE LOS ÁLABES

Parte fundamental y presente en cualquier impulsor, ya sea del tipo que sea, son los álabes de impulsión. Obviamente, no todos los impulsores tienen el mismo número de álabes ni la misma forma. Durante los casi 40 años de nuestra existencia, en Freeze Cast hemos fabricado unos 2.000 modelos diferentes de impulsor teniendo cada uno hidráulicas distintas y por lo tanto álabes diferentes.
Una variable muy a tener en cuenta a la hora de fabricar un impulsor es el espesor de los álabes. Un espesor delgado o fino puede dar problemas de llenado y defectos de tipo metal frío. Por el contrario, un espesor de álabes grueso puede dar problemas de rechupe y puntos calientes. Por otro lado, también es crítico la relación de espesor entre los álabes y el resto de la pieza a fundir. Por esto es determinante y crítico hacer una evaluación de los espesores de los álabes antes de establecer los parámetros de fabricación de la pieza
Otra variable fundamental es el ángulo de desarrollo de los álabes. Por lo general un ángulo grande de desarrollo aumenta la dificultad de la pieza, dificulta la fabricación de los machos y reduce la accesibilidad a la pieza fundida.

NÚMERO DE ÁLABES

El número habitual de álabes en los impulsores para bombas de alta energía suele estar entre 4 y 7 palas. El 95 por ciento de los impulsores a los que nos enfrentamos tienen ese número de álabes. El otro 5 por ciento son piezas con un número de álabes que van desde 2-3, hasta los 20 álabes. En la foto de más abajo, se muestra un rotor de 15 álabes, en este caso esta pieza va destinada a un compresor. Además los álabes de esta piezas son de tan solo 2mm de espesor.
Cabe también reseñar los finos espesores que presenta esta pieza que es otra de las características clave en la fabricación de los impulsores y que veremos en el siguiente punto.

ESPESOR y GEOMETRÍA DE PAREDES DE LA PIEZA FUNDIDA

Los espesores de las piezas de fundición pueden ayudar o dificultar mucho la fabricación de los componentes fundidos. A priori se podría pensar que los espesores finos que se encuentran en los impulsores son difíciles de fabricar y así es, pero un reto igual de desafiante para el fundidor son los espesores variables y con ciertas geometrías caprichosas como ángulos rectos, muy frecuentes en los diseños de impulsores a los que nos enfrentamos. Algunos diseños de impulsor presentan coronas en la zona del disco opuesto a la boca de aspiración que añaden un handicap geométrico más.

MATERIALES

Hablando en términos de fundido, es obvio que el material seleccionado para el proyecto influye de manera directa en la dificultad de la fabricación. En Freeze Cast fabricamos en la mayoría de familias de los aceros inoxidables, en aceros al carbono y materiales base Níquel. Nos gustaría mencionar especialmente los materiales dúplex y superdúplex. Materiales muy demandados y muy de moda en las últimas décadas.
Estos materiales presentan dos fases diferenciadas en su estructura: una fase austenítica y otra ferrítica, al 50% aproximadamente y de ahí viene su nombre dúplex. Tienen mejor resistencia a la corrosión y mejores propiedades mecánicas que los materiales austeníticos.
Ahora bien, es globalmente conocido en el sector la dificultad que estos materiales pueden presentar a la hora de fabricar componentes como los impulsores. Se deben elegir de manera cautelosa y técnica los parámetros de fabricación adecuados para llevar a éxito la fabricación de componentes, así como también es necesario tener un exhaustivo control de los procesos involucrados en la fabricación. En Freeze Cast somos expertos en materiales dúplex, fundiéndolos desde hace más de 30 años y estamos homologados según Norsok M-650 para los materiales ASTM A-995 GR4A, GR5A y GR6A.

REQUISITOS DE CALIDAD

Por último, pero no menos importante, mencionaremos algunos ensayos no destructivos de calidad que, por un lado, aseguran una mayor integridad de la pieza pero que ,por otro lado, no dejan de aportar dificultad a la hora de fabricar los impulsores. Estos ensayos pueden ser: Inspección visual: obligatorio en todos los pedidos. Líquidos penetrantes: Ensayo que se ajusta muy bien a las características geométricas del impulsor y que detecta defectos superficiales. Ensayo radiográfico: al igual que el ensayo de líquidos penetrantes es muy demandado en la industria de los impulsores, pero esta vez para detectar defectos volumétricos en el interior del material.. Partículas magnéticas: Detecta defectos superficiales y subsuperficiales, pero difícil de aplicar en algunas geometrías. Ultrasonidos: Ensayo de calidad difícil de aplicar a la geometría de los impulsores.

CONCLUSIONES

Todos los proyectos conllevan una u otra dificultad. Si no es en la geometría de la pieza, es en las especificaciones técnicas , y si no, en los materiales que la conforman. Por ese mismo motivo llevamos 35 años invirtiendo en innovación, desarrollando un proceso que nos permite superar todas las barreras que impone el diseño de los productos. Este proceso de mejora ha venido de la mano de nuestros moldes cerámicos, que han demostrado ser perfectos para la fabricación de piezas difíciles.
Más de 50 clientes de prestigio internacional ya confían en nuestras piezas hidráulicas. Si tienes un nuevo diseño y estás buscando a una fundición que acepte el reto, contacta con nosotros. Si nos mandas el diseño podremos valorarlo, sin ningún tipo de coste o compromiso, y ofrecerte nuestra gama de procesos y servicios. En Freeze Cast estamos deseando ayudarte, sin importar cuán grande o complejo sea tu proyecto.