El ingeniero

16 de enero de 2023: Para satisfacer la creciente demanda de los fabricantes de vehículos de sus herramientas y remaches autoperforantes especializados y garantizar la continuidad de la producción las 24 horas del día, los 7 días de la semana desde su planta de producción de Deeside, Atlas Copco Industrial Assembly Solutions ha instalado un generador de nitrógeno in situ. sistema que alimenta la operación del proceso de endurecimiento por tratamiento térmico y supera la dependencia del suministro de gas suministrado por el proveedor.

A medida que las aplicaciones de ensamblaje de automóviles se vuelven más complejas, con nuevos materiales difíciles de unir y otros que no se pueden soldar, los remaches y herramientas autoperforantes brindan la respuesta. Con una producción anual del orden de mil millones de artículos, es esencial para Atlas Copco Industrial Assembly Solutions (anteriormente conocido como Henrob) mantener la integridad y el rendimiento continuo de sus hornos de endurecimiento de remaches, que son fundamentales para la calidad del producto final. El suministro fiable de nitrógeno y su nivel de pureza desempeñan un papel vital en el proceso.

Hasta hace poco, el nitrógeno líquido lo suministraba el proveedor a granel y luego se vaporizaba para enviarlo a los hornos de tratamiento térmico de producción. El nivel de pureza del nitrógeno suministrado fue del 99,999 %, pero los cálculos demostraron que si el suministro de nitrógeno pudiera establecerse en un 99,8 % de pureza, se reduciría el coste de funcionamiento de un gas de muy alta pureza que no era necesario para el proceso.

El caso de la generación de nitrógeno in situ

Fue esta anomalía, entre otros factores, lo que convenció al equipo de gestión de producción a optar por un sistema de generación de nitrógeno in situ que sería suministrado por la organización hermana de la empresa, Atlas Copco Compressors.

Los generadores NGP+ in situ proporcionan nitrógeno con una pureza de entre el 95 y el 99,999 %. Ofrecen una solución más sostenible y con un coste de propiedad mucho menor que la dependencia del gas entregado en cilindros o el suministro de líquidos a granel. El gas nitrógeno está continuamente disponible en un NGP+, mientras que los cilindros y botellas requieren transporte y manipulación, lo que tiene un impacto en el medio ambiente, además de una administración y papeleo que requiere mucho tiempo.

Operando con la última tecnología de adsorción por cambio de presión (PSA), los generadores plug-and-play NGP+, cuando se conectan a una instalación de aire comprimido limpio y seco existente, ofrecen un suministro independiente, confiable y flexible de nitrógeno de primera calidad en las aplicaciones de proceso. niveles de pureza requeridos.

“El tratamiento térmico de los remaches cambia las propiedades mecánicas del material. Tenemos que controlar la atmósfera de los hornos para determinar el contenido de carbono para asegurarnos de no descarburar ni carburar las piezas”, afirmó Carlo Sementa, ingeniero de fabricación de Atlas Copco IAS UK Limited.

Continuó: “Tenemos un sistema de control de última generación junto con analizadores de gases, que se utilizan para verificar la composición química de la atmósfera. El nitrógeno se utiliza como manta para evitar la oxidación de las piezas de acero y como purga de seguridad”.

El proceso de tratamiento térmico.

En el proceso de tratamiento térmico, el procedimiento consiste en craquear metanol líquido y, con la adición de nitrógeno, entregar una composición química consistente al horno. También se utilizan propano y aire en el proceso para ajustar la composición química necesaria para mantener el contenido de carbono del acero.

Se suministra nitrógeno al horno las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en cantidades variables dependiendo de los requisitos, por ejemplo, producción o espera. Al final de un ciclo de producción, los hornos se purgan con nitrógeno para eliminar los gases combustibles. Después de este procedimiento, pueden pasar hasta ocho horas antes de que la producción pueda comenzar de nuevo debido a la recreación de la atmósfera, un intervalo que difiere ligeramente de un horno a otro.

Control preciso

Esta necesidad de un control preciso del volumen de nitrógeno y el nivel de pureza es uno de los principales beneficios del sistema generador de nitrógeno NGP+ de Atlas Copco, que ha sido diseñado desde el principio para proteger la aplicación del proceso y la inversión en equipos de los usuarios.

De forma predeterminada, los generadores NGP+ cuentan con un control automático de pureza fuera de especificaciones, de modo que el nitrógeno con un nivel de pureza inferior al umbral preestablecido nunca pueda llegar a una aplicación sensible. Al mismo tiempo, las condiciones del aire de alimentación, como la temperatura, la presión y el punto de rocío a presión, se controlan continuamente mediante sensores de seguridad. Cuando no se cumplen los requisitos del generador, el aire de alimentación se elimina automáticamente antes de ingresar a la máquina para eliminar el riesgo de contaminación y daño a los componentes.

El sistema de aire comprimido.

La fuente de aire comprimido limpio y seco que alimenta el proceso de generación de nitrógeno in situ en la planta de Deeside es un compresor de tornillo rotativo Atlas Copco GA 15-37 VSD+ FF (con todas las funciones) con secador frigorífico integrado y accesorios de aire de calidad aguas abajo. Estos incluyen filtros coalescentes, para eliminar agua líquida y aerosoles de aceite, además de una torre de filtro de carbón activo para lidiar con los vapores de aceite y los olores de hidrocarburos. La producción del compresor de tornillo rotativo es de 7,3 - 43 l/s de aire a 7 bar.

Con su innovador diseño vertical, el GA 15-37 VSD+ cambia las reglas del juego en la industria de los compresores. Ofrece accionamiento de velocidad variable de serie, un motor compacto, de accionamiento directo, con tecnología iPM (imán permanente) refrigerado por aceite y un tamaño reducido gracias a su diseño interno. Todas las funciones se han desarrollado para reducir el consumo de energía en un promedio del 50 % y garantizar el tiempo de actividad incluso en las condiciones más duras.

Protegiendo el proceso de producción

Todo el sistema de generación de nitrógeno en el sitio ha sido diseñado con servicio en espera para que, desde una perspectiva de seguridad y servicio, se pueda cambiar fácilmente desde el funcionamiento de ambas unidades a una sola máquina cuando sea necesario. Hay dos tanques receptores de aire y nitrógeno respectivamente como respaldo secundario en caso de que el sistema deje de funcionar por cualquier motivo y, para mayor seguridad, hay un sistema de reinicio.

Como observa Carlo Sementa: “Nos complace informar que actualmente todo funciona muy bien las 24 horas del día, los 7 días de la semana y, aunque los ciclos de producción varían en frecuencia y duración, como precaución tenemos que mantener la atmósfera de los hornos completamente encendida en todo momento porque del extenso ciclo de tiempo de estabilización. La realmente buena noticia es que ya no estoy a merced de los proveedores ni dependo de sus entregas de nitrógeno”.

Retorno de la inversión

Los costos de producción de Atlas Copco Industrial Assembly Solutions ya se han reducido como consecuencia de la eficiencia energética de la instalación y de la ausencia de dependencia de costosas entregas de suministros de nitrógeno que exceden las especificaciones. Además, el retorno de la inversión de capital se recuperará dentro de un año y medio desde la instalación del sistema.

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