- Desgasificación ultrasónica de metales fundidos hasta 2300 °C y vidrio fundido
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Ahorro energético del 20 % en los procesos a temperaturas considerablemente más bajas
Desgasificación ultrasónica de vidrio fundido
La fabricación de vidrio comprende dos procesos principales: la fusión y el refinado. En la fusión, las materias primas se mezclan y se introducen en un horno a alta temperatura (hasta casi 1600 °C). Durante este proceso, las materias primas reaccionan químicamente para formar el vidrio. Posteriormente, se lleva a cabo el refinado para eliminar las burbujas de vidrio del material fundido. Este último proceso es fundamental para la industria del vidrio. Su objetivo es reducir el tamaño y la cantidad de burbujas a niveles aceptables antes de la formación del vidrio. Este proceso es prolongado y consume mucha energía en comparación con la desgasificación ultrasónica del vidrio fundido.
Hemos desarrollado una tecnología de desgasificación ultrasónica de fusión de gas que aumenta significativamente la eficiencia de este proceso, reduciendo la temperatura de refinado y ahorrando hasta un 20 % en el coste energético. Aquí describimos el proceso y las mejoras que ofrece con respecto al refinado de vidrio convencional.
La eliminación de burbujas de gas del vidrio durante su fabricación es una parte esencial del proceso de elaboración del vidrio. Esta parte del proceso se conoce como refinado, y se han empleado muchos métodos alternativos.
Desgasificación ultrasónica de vidrios
Las burbujas de gas se forman durante el proceso de fusión del vidrio, que implica numerosas reacciones químicas entre las materias primas que lo componen. Varias de estas reacciones químicas generan grandes cantidades de dióxido de carbono y otros gases. Normalmente, un kilogramo de materia prima produce 100 litros de dióxido de carbono. También se generan dióxido de azufre, oxígeno, sulfuro de hidrógeno y otros gases.
El proceso de desgasificación implica la aglomeración de burbujas, mediante la cual los gases disueltos se difunden desde el fundido formando burbujas que ascienden a la superficie y son expulsadas. El tiempo que tarda este proceso depende del diámetro de las burbujas y de la viscosidad del fundido, que a su vez depende de la temperatura del mismo.
Cómo funciona la desgasificación ultrasónica
Se han empleado diversos métodos para mejorar la eficiencia del proceso de refinado. Estos incluyen la adición de agentes clarificantes, el refinado al vacío e incluso el uso de microgravedad. Sin embargo, la aplicación del refinado de vidrio asistido por ultrasonidos resulta muy prometedora. Permite reducir las temperaturas de refinado de aproximadamente 1450 °C a 1300 °C, con un ahorro energético total de hasta un 20 %.
Cuando se aplica energía ultrasónica dentro del rango de frecuencia adecuado a un vidrio fundido, se produce cavitación acústica. La cavitación es un proceso en el que los cambios rápidos de presión generan pequeñas burbujas llenas de vapor que colapsan al ser sometidas a alta presión, generando una onda de choque.
El gas disuelto en el material fundido se difunde en las burbujas de cavitación. Estas burbujas se forman sobre los núcleos de cavitación y crecen por difusión desde el material fundido hacia la burbuja durante las oscilaciones ultrasónicas. Las diminutas burbujas se fusionan bajo la influencia de las Bjerknes y Bernoulli y, cuando alcanzan un tamaño suficiente, ascienden a la superficie del material fundido, liberando el gas que contienen a la atmósfera. Este proceso se ve favorecido por el flujo acústico inducido por ultrasonidos.
Consideraciones prácticas
Nuestro de desgasificación , utiliza un nuevo generador ultrasónico y un sonotrodo cerámico patentado que permite tratar grandes volúmenes de vidrio fundido de alta viscosidad a temperaturas de hasta 1600 grados Celsius. La desgasificación se realiza en el frente de fusión del horno de vidrio. Las vibraciones acústicas de alta intensidad se generan directamente en el vidrio fundido al introducir los sonotrodos en él.
Mediante esta configuración, podemos duplicar eficazmente el tamaño de las burbujas de gas y lograr el mismo nivel de refinamiento a temperaturas significativamente más bajas, reduciendo los costes energéticos hasta en un 20 % y disminuyendo el impacto ambiental.
Conclusión
La desgasificación ultrasónica de vidrios fundidos en el frente de un horno de vidrio es una tecnología revolucionaria con el potencial de reducir considerablemente la huella de carbono de la industria de fabricación de vidrio, que consume mucha energía.