ES2286682T3 - Procedimiento de templado por gas que emplea una instalacion de reciclaje. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de templado mediante gas, del tipo en el que se dispone de una célula (V1) de templado destinada a recibir los objetos que se van a templar con la ayuda de un gas de templado, y en el que se dispone de medios de suministro de gas de templado bajo presión, conectados a esta célula, comprendiendo los medios de suministro de gas un receptáculo tampón (V2) adaptado para contener el gas de templado, caracterizado porque se procede, tras una operación de templado, al reciclaje de todo o de una parte del gas contenido en la célula (V1), de la manera siguiente: se dispone una línea principal que conecta la célula (V1) con la citada receptáculo (V2) tampón, que pasa por un grupo de compresión o de sobrepresión que comprende uno o varios compresores/incrementadores de presión (C1, C2, ...) en paralelo; se dispone un primer globo (V3) de almacenamiento intermedio capacitado para recibir el gas de templado procedente de la célula, y para alimentar el grupo de compresión/sobrepresión, y situado en derivación con relación a la línea principal; se procede, tras una operación de templado, a una o varias operaciones de vaciado parcial del contenido de la célula (V1) en el primer globo (V3) de almacenamiento intermedio mediante un equilibrado de presión parcial o completo entre los dos volúmenes de la célula (V1) y del primer globo de almacenamiento intermedio; se procede a la transferencia del gas almacenado en el citado primer globo (V3) de almacenamiento intermedio, hacia el receptáculo (V2) tampón pasando por el grupo de compresión/sobrepresión; se rechaza, en su caso, una parte del contenido de la célula (V1) hasta el aire libre.
Description
Procedimiento de templado por gas que emplea una
instalación de reciclaje.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a una instalación de reciclaje de un gas o de una
mezcla de gases, utilizados en una operación de templado
gaseoso.
El templado gaseoso de los aceros que han sido
sometidos previamente a tratamiento térmico (calentamiento antes
del templado, recocido, revenido, ...) o termodinámico (cementación,
carbonitruración, ...) se realiza en general con un gas a presión,
preferentemente entre 4 y 20 bares. El gas puede contener nitrógeno,
aire, argón, helio o cualquier otro gas o mezcla gaseosa
industrial.
Las mejoras aportadas en estos últimos años a
los procedimientos de enfriamiento rápido de los aceros, han
consistido esencialmente en la utilización de fluidos con mejores
propiedades de intercambio de calor, tales como el Helio y el
Hidrógeno, mezclas de un gas inerte con un gas más ligero
(N_{2}-H_{2}, N_{2}-He, ...),
en el aumento de las presiones de gas y de las velocidades de
circulación en el recinto bajo presión. Las tecnologías de las
células de templado han sido mejoradas en paralelo: aumento de las
presiones de funcionamiento, del receptáculo de los
intercambiadores de calor, etc.
Algunos gases y mezclas de gases que son
costosos, tales como el helio, necesitan la utilización de sistemas
de recuperación de gas que permitan transferir y
re-comprimir el gas utilizado durante un templado,
con el fin de poder utilizarlo durante el templado siguiente.
Los sistemas de reciclado utilizados
habitualmente necesitan en general la presencia de los aparatos
siguientes:
- -
- uno o varios compresores;
- -
- una bomba de vacío cuando se pretenden índices de recuperación de gas elevados (para evacuar la célula de templado sin llegar a la presión atmosférica);
- -
- medios de purificación/separación de los gases;
- -
- receptáculos de almacenamiento de los gases (que sean de estructura flexible o rígida, véase el caso del documento FR-2 634 866).
Los problemas técnicos encontrados en general en
tales sistemas de reciclado, son los siguientes:
- -
- con relación al compresor: teniendo en cuenta las presiones y los caudales necesarios, las tecnologías de los compresores a utilizar son generalmente las de los compresores de pistón (secos o bien lubricados). El coste de tales aparatos, que está fuertemente asociado al caudal necesario, representa una parte importante del coste de la instalación de reciclaje;
- -
- con relación a la bomba de vacío: una bomba de vacío proporciona un caudal variable dependiente de la presión a su entrada; ésta plantea, por lo tanto, un problema de adaptación entre el caudal suministrado por la bomba de vacío y el caudal admitido a la entrada del compresor;
- -
- con relación a los medios de purificación de gases: éstos hacen que en general la instalación sea más compleja; además, los medios convencionales de separación de gases necesitan comprimir el gas, ya sea con la ayuda de una unidad de compresión separada (véase, por ejemplo, el documento US 2002/104589 A1), o ya sea movilizando el compresor citado más arriba, utilizado para la re-compresión y la transferencia del gas (véase, por ejemplo, el caso del documento EP 0451050);
- -
- inmovilización de la célula de templado: la célula de templado se inmoviliza mediante el procedimiento de reciclado durante una parte importante de su ciclo de funcionamiento, y entonces no se encuentra disponible en su papel de refrigeración de una carga: Esto conduce a tener que sobredimensionar el consumo de los elementos motores (compresor, bomba de vacío) con el fin de alcanzar tiempos de ciclo mejorados.
La presente invención pretende aportar una
mejora respecto a los problemas técnicos relacionados en lo que
antecede, proponiendo una nueva arquitectura de sistema de reciclado
de gas de templado, que permite una utilización más eficaz de los
equipos puestos en uso, y en particular medios de recuperación y
compresión del gas, en el marco del templado de piezas metálicas en
un gas a alta presión a continuación de un tratamiento térmico bajo
vacío.
Según se describe con mayor detalle en lo que
sigue, la presente invención permite, en efecto:
- -
- reducir los tiempos de transferencia del gas y los tiempos del ciclo de recuperación, para un índice de recuperación idéntico con relación a una instalación que utilice equipos de compresión y de bombeo dimensionados para los mismos caudales y por tanto, en particular, reducir el tiempo de recuperación visible mediante la célula de templado;
- -
- utilizar equipos de compresión y de bombeo de caudales más bajos en cuanto a dimensiones con relación a una instalación convencional que asegure los mismos rendimientos en cuanto a tiempos de transferencia;
- -
- mantener el nivel de pureza deseado sin que se necesite la utilización de medios de depuración de gas;
- -
- llevar a cabo mezclas de gases con consumos de gases optimizados.
La instalación de reciclaje conforme a la
presente invención, se posiciona entre la célula de templado (V1 en
la Figura 1 que sigue), y el globo tampón (V2) que tradicionalmente
se encuentra presente en las instalaciones de templado gaseoso,
comprendiendo los siguientes elementos:
- -
- una línea principal que conecta la célula V1 con el receptáculo V2, pasando por un grupo de compresión/sobrepresión que comprende uno o más compresores o incrementadores de presión en paralelo (sistema de dos compresores C1 y C2 de pistón en la Figura 1);
- -
- un globo de almacenamiento intermedio capacitado para alimentar el grupo de compresión y situado en derivación con relación a la línea principal;
- -
- según un modo preferido de realización de la invención que se expondrá con detalle más adelante en la presente invención, la presencia de un gasómetro o globo hinchable (V4) alimentado por medio de una bomba de vacío P1, igualmente en derivación con respecto a la línea principal (la bomba de vacío P1 que expulsa ya sea hacia un respiradero, o ya sea hacia el globo V4);
- -
- según un modo ventajoso de realización de la invención, comprende, en el caso de su utilización para el templado de una mezcla de gas, un módulo de mezcla a baja presión que alimenta el grupo de compresión en mezcla a baja presión (M1).
El volumen V3 permite un vaciado parcial rápido
de la célula de templado V1 mediante un equilibrado de presión
parcial o completo entre los dos volúmenes. Este vaciado rápido
presenta por otra parte la ventaja de poder hacer caer el consumo
de energía de agitación del gas en la célula (ya que al bajar la
presión se va a permitir que se pueda hacer bajar la intensidad de
las turbinas), o incluso puede permitir que se reduzca la velocidad
de refrigeración en una etapa intermedia del procedimiento de
templado (escalonamiento).
Según se va a ver más adelante, el receptáculo
V3 es de todas formas un elemento clave de la invención en virtud
de la ganancia de tiempo que permite durante el reciclado, ya que se
puede ocupar del gas contenido en V3 mientras que V1 está en
funcionamiento. En efecto, durante las fases en las que la célula V1
de templado está movilizada por ejemplo en el transcurso del
procedimiento de templado gaseoso o incluso durante las
transferencias de cargas, el gas almacenado en el receptáculo V3
puede ser transferido hacia, y re-comprimido en, el
receptáculo tampón V2.
Esta inmovilización de V1 está asociada a:
- -
- la duración de utilización del gas bajo presión en la célula V1 para el templado en la misma;
- -
- la duración de carga y de descarga de la célula V1.
La duración acumulada de inmovilización puede
ser estimada en un mínimo de 5 minutos, lo que representa, por
ejemplo para ciclos de 20 minutos, un ahorro de tiempo del 25%.
Según se apreciará con mayor detalle en lo que
sigue, esta receptáculo V3 es completamente nueva en relación con
otras alternativas de reciclado ya descritas en la bibliografía,
tanto en lo que se refiere a su emplazamiento con relación a los
otros elementos del circuito de reciclaje, como en lo que se refiere
a su función y a su utilización.
Así, el documento EP-1 211 329
describe una aproximación en la que el gas extraído de la célula 20
llega al receptáculo tampón convencional del procedimiento a lo
largo de una línea principal pasando por toda una serie de etapas de
depuración, bombeo, etc.
El documento EP-451 050 menciona
la utilización de un receptáculo 12 denominado "de espera". Sin
embargo, este receptáculo no está destinado a ser llenado
directamente por equilibrado como se ha preconizado en la presente
invención, puesto que la misma está alimentada por un compresor. La
función del receptáculo mencionada en este documento anterior es en
realidad la de poder utilizar un único compresor para las dos
funciones siguientes:
- -
- puesta bajo presión del gas para permitir la depuración del gas sobre el permeador 20; el gas destinado a ser depurado se almacena así provisionalmente en este receptáculo de espera;
- -
- puesta bajo presión para el llenado del receptáculo "modo" 2 (equivalente al receptáculo V2 indicado en la Figura 1 que sigue).
\newpage
El documento FR-2 634 866
utiliza un receptáculo de almacenamiento denominado "de volumen
variable", el cual es un receptáculo de almacenamiento bajo
presión atmosférica, unido directamente a la instalación asociada al
procedimiento. La misión de este receptáculo es la de realizar un
almacenamiento a presión atmosférica que corresponde a la presión
de alimentación del compresor. Contrariamente a una disposición de
ese tipo, el receptáculo V3 según la presente invención no tiene
como objetivo realizar un almacenamiento a la presión atmosférica,
puesto que se trata de un receptáculo bajo presión, y por otra
parte, por las razones ya mencionadas, se sitúa en derivación con
respecto a la línea principal de alimentación del compresor.
Se puede incluso citar el documento "Helium
recovery and Cleaning for High-Pressure Gas
Quenching Connected to an Atmosphere Furnace" aparecido en Heat
Treatmen of Metals, 2000, 1, p. 9-12, que
proporciona un ejemplo de instalación de reciclaje de helio. En ese
caso, al igual que en el caso del documento EP-1 211
329, se ha hecho figurar únicamente el receptáculo tradicional
"proceso" correspondiente al receptáculo V2 en el sentido de
la presente invención. El compresor presente en este documento se
alimenta por tanto directamente a partir de la instalación de
templado, sin almacenamiento intermedio u otra derivación.
En resumen, según la presente invención, tras
una operación de templado se vacía la célula, recuperando al menos
una parte del gas (tanto que la presión del receptáculo V1 llega a
ser superior a la presión atmosférica):
- -
- por equilibrado entre el receptáculo V1 y el receptáculo V3;
- -
- por compresión del gas restante en V1, hasta alcanzar en V1 un umbral de presión al menos igual a la presión atmosférica; el gas así comprimido es reenviado a V2; esta etapa puede iniciarse eventualmente durante el transcurso de la etapa de equilibrado;
- -
- por compresión y transferencia hacia V2, del gas contenido en el receptáculo V3; siendo el interés de la invención el hecho de que el receptáculo V1 no esté inmovilizado durante esta etapa;
- -
- en su caso, una parte del contenido de V1 es expulsada al aire libre.
Según se podrá apreciar en lo que sigue, para
vaciar la célula V1 sin llegar a la presión atmosférica, va a ser
necesario hacer intervenir una bomba de vacío, y es aquí donde
interviene de manera muy ventajosa el globo V4.
La utilización del receptáculo V4 puede ser, en
efecto, resumida del siguiente modo: cuando se desea poder
transferir y re-comprimir el gas con un índice de
recuperación elevado (típicamente superior al 95%), es decir,
descender por debajo de la presión atmosférica en la célula V1, es
necesario recuperar el gas de la célula V1 de templado bajo vacío.
Hay que subrayar que tales índices de recuperación elevados
(superiores al 95%, a saber >97%) son buscados en general en el
caso de gases de templado costosos tales como los que son a base de
helio (por razones económicas bien comprensibles).
Sin embargo, una bomba de vacío no proporciona
un caudal de gas constante mientras que los compresores utilizados
funcionan a caudal constante; se plantea así un problema de
adaptación entre los caudales de trabajo del compresor y de la
bomba de vacío si estos dos tipos de elementos estuvieran en
conexión directa.
El receptáculo V4 representado en la Figura
consiste en un globo hinchable, a la presión atmosférica. La bomba
de vacío P1 llena V4 de manera más o menos completa con gas
procedente de V1, siendo V4 desconectado de la unidad de
compresión, a continuación la unidad de compresión vacía V4 en V2,
estando V4 en ese momento desconectado de la bomba P1.
Durante el funcionamiento de la bomba de vacío y
el llenado del globo V4, la unidad de compresión está, por ejemplo,
disponible para volver a comprimir directamente el gas contenido en
V3, y alimentar V2. Cuando V4 se ha llenado, la unidad de
compresión vuelve a comprimir el gas a partir de V4, para alimentar
V2. Esto permite utilizar
el (los) compresor(es) en sus condiciones nominales y por tanto ganar tiempo. Los compresores están así siempre a una presión de entrada que corresponde con la presión atmosférica o que es ligeramente superior a la presión atmosférica.
el (los) compresor(es) en sus condiciones nominales y por tanto ganar tiempo. Los compresores están así siempre a una presión de entrada que corresponde con la presión atmosférica o que es ligeramente superior a la presión atmosférica.
El globo V4 permite así disociar las etapas de
bombeo y de re-compresión, puesto que la bomba de
vacío y el grupo de compresión no están nunca en línea directa. De
ese modo, cada equipo (bomba de vacío, unidad de compresión) se
utiliza en sus condiciones de funcionamiento nominales.
En otros términos, si el globo V4 no estuviera
presente, P1 enviaría directamente el gas procedente de V1 hacia el
grupo de compresores/incrementadores de presión, aunque el caudal
proporcionado por la bomba P1 depende de la presión en la célula
(que varía) cuyo compresor corriente debajo de esta última
experimenta también variaciones de presión. En este caso, o bien el
compresor funciona por debajo de su caudal nominal durante la fase
de puesta en vacío, o bien la bomba de vacío debe estar
considerablemente sobredimensionada con el fin de proporcionar un
caudal suficiente incluso cuando la presión de alimentación de ésta
sea más baja.
Con la lectura de cuanto antecede se habrá
comprendido que se procede entonces, de acuerdo con el índice de
recuperación que se desea alcanzar, a varios ciclos de llenado de
V4, o vaciado de V4, hasta obtener una presión aceptable en la
célula V1 (típicamente 100 mbares absolutos a título
ilustrativo).
Se comprende que, mientras V4 se llena, V3 está
disponible para alimentar el compresor a partir del gas que
contiene, y por tanto el receptáculo V2.
Como comprenderá claramente el experto en la
técnica, el volumen de V3 y en su caso de V4, está adaptado en
función de los caudales de los compresores, así como también del
tiempo que se desea ganar.
La presente invención se refiere también a un
procedimiento de templado mediante gas, del tipo en el que se
dispone de una célula de templado destinada a recibir los objetos
que se van a templar con la ayuda de una gas de templado, y en la
que se dispone de medios de provisión de gas de templado bajo
presión, conectados a esta célula, comprendiendo los medios de
provisión de gas un receptáculo tampón adaptado para contener el
gas de templado, caracterizado porque se procede, tras una operación
de templado, al reciclaje de todo o parte del gas contenido en la
célula, de la manera siguiente:
- -
- se dispone de una línea principal que conecta la célula con el citado receptáculo tampón, pasando por un grupo de compresión o de sobrepresión que comprende uno o más compresores o incrementadores de presión en paralelo;
- -
- se dispone de un primer globo de almacenamiento intermedio, susceptible de recibir el gas de templado procedente de la célula, y de alimentar el grupo de compresión, y que está situado en derivación con relación a la línea principal;
- -
- se procede, tras una operación de templado, a una o varias operaciones de vaciado parcial del contenido de la célula en el primer globo de almacenamiento intermedio, mediante un equilibrado de presión parcial o completo entre los dos volúmenes de la célula y del primer globo de almacenamiento intermedio;
- -
- se procede a la transferencia del gas almacenado en el primer globo de almacenamiento intermedio hacia el receptáculo tampón (V2) pasando por el grupo de compresión/sobrepresión;
- -
- se somete, en su caso, una parte del contenido de la célula al aire libre.
El procedimiento según la invención podrá
incluir, por otra parte, una o varias de las características
siguientes:
- -
- se procede a dicha transferencia del gas almacenado en el citado primer globo de almacenamiento intermedio, hacia el receptáculo tampón, durante una fase en la que la célula de templado está inmovilizada durante el transcurso del procedimiento de templado gaseoso o durante las transferencias de las cargas;
- -
- se dispone de un globo hinchable, igualmente en derivación con relación a la línea principal, susceptible de recibir gas procedente de la célula a través de una bomba de vacío, siendo esta bomba de vacío susceptible de expulsar ya sea hacia un respiradero o ya sea hacia el citado globo hinchable, y en el que se utiliza el globo hinchable de la manera siguiente: se procede, tras la(s) citada(s) una o más operación(es) de vaciado parcial del contenido de la célula en el primer globo de almacenamiento intermedio, con el fin de descender hasta por debajo de la presión atmosférica en la célula, a una o varias operaciones de transferencia del gas contenido en la célula hasta el globo hinchable, de la manera siguiente;
- \circ
- se recupera en el globo hinchable el gas contenido en la célula con la ayuda de la bomba de vacío, estando el globo hinchable desconectado de la unidad de compresión, y a continuación,
- \circ
- se procede al vaciado del gas contenido en el globo hinchable con la ayuda de la unidad de compresión/sobrepresión, estando el globo hinchable desconectado de la bomba de vacío (P1).
La invención podrá ser mejor comprendida con la
lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de
ejemplo, y realizada con referencia a los dibujos anexos, en los
que:
La Figura 1 es una representación esquemática de
una instalación que permite la puesta en práctica de la
invención;
La Figura 2 proporciona el resultado de
simulaciones del índice de contaminación límite (contenido en el gas
reciclado desde V2 y reutilizado en la célula de templado) en
función del índice de recuperación de gas para diferentes niveles
de contaminación inicial en el gas de templado recuperado desde la
célula V1;
La Figura 3 proporciona un ejemplo de reciclaje
según la invención con la evolución de las presiones en los
receptáculos V1, V2, V3 en el transcurso del ciclo de templado y de
re-compresión del gas, y
La Figura 4 proporciona el detalle de la
evolución de las presiones de los receptáculos V1 y V3 durante las
etapas 4 y 5 de la tabla 1 (sensiblemente entre 21 y 25 min).
\global\parskip0.900000\baselineskip
En la Figura 1 se reconocen todos los elementos
que se han descrito ya ampliamente y se han referenciado en lo que
antecede, y en particular la célula V1, el receptáculo tampón V2, el
grupo de compresión de pistones que comprende dos compresores C1 y
C2 en paralelo, el globo V3 de almacenamiento intermedio capacitado
para alimentar el grupo de compresores y situado en derivación con
relación a la línea principal, el globo V4 hinchable, igualmente en
derivación con relación a la línea principal, así como la bomba P1
de vacío que expulsa ya sea hacia un respiradero o ya sea hacia el
globo V4.
En la Figura se observa la presencia, entre la
bomba y el globo V4, de una válvula de puesta al aire (simbolizada
mediante una flecha curva de evacuación) que ha sido prevista con el
fin de realizar una evacuación de una parte del gas extraído desde
V1 hacia el exterior cuando se desee.
Debe entenderse bien que en función de cuál sea
el índice de recuperación de gas que se desea alcanzar: una parte
será reciclada hacia el procedimiento, y una parte será evacuada
hacia el exterior. Por ejemplo, se puede elegir evacuar el gas
extraído desde V1 cuando la presión en V1 resulte ser inferior a un
umbral preestablecido que se define como la presión de recuperación
en función del índice de recuperación elegido.
Según se ha indicado ya con anterioridad, según
un modo de realización ventajoso de puesta en práctica de la
invención, la instalación comprende, en el caso de que se utilice
para el templado de una mezcla de gas (se ha ilustrado en la Figura
el caso de una mezcla de CO_{2}-helio), un módulo
de mezcla (M1) que alimenta el grupo de compresión en cuanto a
mezcla a baja presión.
La mezcla puede ser sintetizada a una presión
más o menos elevada.
Ventajosamente, se propone aquí sintetizar la
mezcla a baja presión (inferior a 10 bares) y comprimir esta mezcla
con la ayuda del grupo de compresión/sobrepresión con el fin de
poder vaciar al máximo los almacenajes de gas. La síntesis de la
mezcla a alta presión permitirá pasar al empleo de un compresor para
alimentar el receptáculo a alta presión con gas nuevo.
Por el contrario, un sistema de mezcla a baja
presión permite utilizar los almacenajes de gas incluso aunque la
presión de los citados almacenajes se mantenga superior a la presión
de alimentación. La cantidad residual de gas consumido no utilizado
que permanece en los almacenajes de gas, será así más baja, con lo
que los costes de explotación serán menores. El sistema de
recuperación de gas descrito que incorpora necesariamente un
compresor, es por tanto más favorable en cuanto a realizar la
mezcla a baja presión. Se utiliza así el grupo de compresión del
sistema de reciclaje de gas para realizar el aporte complementario
de gas nuevo.
En una puesta en práctica ventajosa de la
invención, el módulo de mezcla incluye un depósito dedicado al
almacenamiento de la mezcla nueva sintetizada.
Este depósito puede ser así llenado en tiempo
oculto con relación al desarrollo de las otras fases. La cantidad
de gas nuevo sintetizado está controlada simplemente por la presión
de este depósito.
El caudal de síntesis de la mezcla puede ser así
dimensionado independientemente del caudal de los otros elementos,
en particular del compresor destinado a re-comprimir
la mezcla.
En el ejemplo concreto que se proporciona en la
tabla 1, la mezcla va a ser sintetizada durante una o más de las
etapas 0 a 5. Durante la nivelación de la presión en V2 con la ayuda
de la mezcla nueva en la etapa 6, el caudal de llenado con mezcla
nueva corresponde por tanto al caudal nominal del compresor. En el
caso de la utilización de mezclas, se recomienda de manera
particular el hecho de efectuar un control de la composición del
gas mediante un analizador (como es el caso de la Figura), para
seguir y adaptar la composición de la mezcla durante el reciclaje
en caso de fuga preferente de uno de los componentes durante el
ciclo de templado y/o de reciclaje.
A título ilustrativo, resultan posibles varios
tipos de análisis, entre los que se puede citar:
- -
- los componentes principales de la mezcla;
- -
- los contaminantes representativos de una fuga (tal como oxígeno, nitrógeno);
- -
- los contaminantes asociados al procedimiento: tal como H_{2}O, CO, N_{2}, o hidrocarburos, residuales del procedimiento de tratamiento térmico que precede a la operación de templado.
Se concibe asimismo que la instalación pueda
incluir un autómata de dirección de la instalación, que defina en
particular las secuencias de llenado y de vaciado de los diferentes
elementos constitutivos.
Las informaciones utilizadas por el autómata
pueden ser proporcionadas por:
- -
- detectores de temperatura y de presión a nivel de los diferentes receptáculos V1, V2, V3, V4;
- -
- un detector de llenado del globo V3;
- -
- un detector de llenado del globo V4;
- -
- el analizador de gas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El autómata, a partir de estas informaciones,
puede controlar:
- -
- el basculamiento de las válvulas que dirigen el gas hacia un receptáculo u otro;
- -
- la regulación del mezclador, y
- -
- el direccionamiento o la detención del grupo de bombeo, etc.
La tabla 1 que sigue ilustra un caso concreto,
detallando las diferentes etapas y sus duraciones.
El tiempo ganado con relación a una instalación
que no incluya V3 ni V4, está comprendido entre 5 y 10 minutos, en
función del tiempo necesario para transferir las cargas de piezas
que se van a tratar (etapa 6).
En el transcurso de las operaciones sucesivas de
templado y de recuperación, el gas de templado se enriquece en
cuanto a impurezas/contaminantes. Sin embargo, estas impurezas son
diluidas mediante el aporte complementario de gas que se hace
necesario en virtud de la recuperación incompleta del gas de
templado. El índice de impurezas se mantiene así por debajo de un
límite superior que depende a la vez del índice de contaminantes
aportados a cada ciclo de templado y del índice de recuperación de
gas, el cual está directamente asociado al aporte complementario de
gas aportado en cada ciclo. La Figura 2 proporciona el resultado de
simulaciones de este índice de impurezas límite (contenido en el
gas reciclado desde V2 y utilizado en la célula de templado) en
función del índice de recuperación de gas, para diferentes niveles
de contaminación inicial en el gas de templado recuperado desde la
célula V1: una curva por nivel de contaminación inicial, de modo que
considerando las curvas desde la más alta en la Figura hasta la más
baja, éstas corresponden respectivamente a contenidos de
contaminación inicial de 10, 20, 50, 100, 200, 500 y
1000 ppm.
1000 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
A efectos de mantener constantes las propiedades
de enfriamiento del gas, un índice de polución de un 5% se
considera en todo momento como aceptable. Se observa, por ejemplo,
que la adición del 5% de nitrógeno a una mezcla de CO_{2} y de
helio, que contenga el 50% de helio, se traduce en una disminución
del flujo térmico transferido por el gas en un 1,5%; esta
disminución es inapreciable sobre las propiedades finales de las
piezas tratadas.
En el caso de tratamientos térmicos bajo vacío,
el nivel de impurezas añadidas a cada ciclo no supera las 500 ppm.
Un índice de recuperación del 99% permite en este caso mantener un
nivel de pureza suficiente, sin utilizar medios de separación de
gas para limitar el contenido de contaminantes.
La Figura 3 proporciona un ejemplo de reciclaje
según la invención, con la evolución de las presiones en los
receptáculos V1, V2, V3 en el curso del ciclo de templado y de
re-compresión del gas (ejemplo correspondiente a la
tabla 1):
- -
- en trazo continuo: la presión en V3;
- -
- en trazo de puntos (......): la presión en V2;
- -
- en trazo mixto de guiones/puntos (._._._._): la presión en V1.
La Figura 4 proporciona el detalle (zoom) de la
evolución de las presiones de los receptáculos V1 y V3 entre 21 y
25 min (sensiblemente durante las etapas 4 y 5 de la tabla 1). La
misma permite distinguir las diferentes etapas de utilización
simultánea de la bomba de vacío para vaciar V1 y del compresor para
vaciar V3, y las etapas de vaciado del globo hinchable con la ayuda
del compresor (presiones V1 y V3 estables).
Las impurezas no gaseosas (agua, aceite, polvos)
son suprimidas con la ayuda de filtros dedicados.
Claims (6)
1. Procedimiento de templado mediante gas, del
tipo en el que se dispone de una célula (V1) de templado destinada
a recibir los objetos que se van a templar con la ayuda de un gas de
templado, y en el que se dispone de medios de suministro de gas de
templado bajo presión, conectados a esta célula, comprendiendo los
medios de suministro de gas un receptáculo tampón (V2) adaptado
para contener el gas de templado, caracterizado porque se
procede, tras una operación de templado, al reciclaje de todo o de
una parte del gas contenido en la célula (V1), de la manera
siguiente:
se dispone una línea principal que conecta la
célula (V1) con la citada receptáculo (V2) tampón, que pasa por un
grupo de compresión o de sobrepresión que comprende uno o varios
compresores/incrementadores de presión (C1, C2, ...) en
paralelo;
se dispone un primer globo (V3) de
almacenamiento intermedio capacitado para recibir el gas de templado
procedente de la célula, y para alimentar el grupo de
compresión/sobrepresión, y situado en derivación con relación a la
línea principal;
se procede, tras una operación de templado, a
una o varias operaciones de vaciado parcial del contenido de la
célula (V1) en el primer globo (V3) de almacenamiento intermedio
mediante un equilibrado de presión parcial o completo entre los dos
volúmenes de la célula (V1) y del primer globo de almacenamiento
intermedio;
se procede a la transferencia del gas almacenado
en el citado primer globo (V3) de almacenamiento intermedio, hacia
el receptáculo (V2) tampón pasando por el grupo de
compresión/sobrepresión;
se rechaza, en su caso, una parte del contenido
de la célula (V1) hasta el aire libre.
2. Procedimiento de templado mediante gas según
la reivindicación 1, caracterizado porque se procede a dicha
transferencia del gas almacenado en el citado primer globo (V3) de
almacenamiento intermedio, hacia el receptáculo (V2) tampón durante
una fase en la que la célula (V1) de templado está inmovilizada en
el transcurso del procedimiento de templado gaseoso, o durante las
transferencias de cargas.
3. Procedimiento de templado mediante gas según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se dispone de
un globo hinchable (V4), asimismo en derivación con respecto a la
línea principal, capacitado para recibir gas procedente de la
célula (V1) a través de una bomba (P1) de vacío susceptible expulsar
ya sea hacia un respiradero o ya sea hacia el citado globo
hinchable (V4), y porque se utiliza el globo hinchable de la manera
siguiente: se procede, tras dicha(s) una o varias operaciones
de vaciado parcial del contenido de la célula (V1) en el primer
globo (V3) de almacenamiento intermedio, con el fin de descender por
debajo de la presión atmosférica en la célula (V1), a una o varias
operaciones de transferencia del gas contenido en la célula (V1) al
globo hinchable de la manera siguiente:
se recupera en el globo hinchable (V4), gas
contenido en la célula (V1) con la ayuda de la bomba (P1) de vacío,
siendo el globo hinchable (V4) desconectado de la unidad de
compresión/sobrepresión, y a continuación,
se procede al vaciado del gas contenido en el
globo hinchable (V4) con la ayuda de la unidad de compresión/
sobrepresión, siendo el globo hinchable (V4) desconectado de la
bomba (P1) de vacío.
4. Procedimiento de templado mediante gas según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el citado gas de templado es una mezcla de gas, y porque se dispone
de un módulo de mezcla a baja presión susceptible de alimentar el
grupo de compresión/sobrepresión con mezcla de gas (M1), y porque el
módulo de mezcla incluye un depósito dedicado al almacenamiento de
la nueva mezcla así sintetizada.
5. Procedimiento de templado mediante gas según
la reivindicación 4, caracterizado porque se procede al
llenado de dicho depósito dedicado en tiempo oculto con relación al
desarrollo de las otras fases del procedimiento.
6. Procedimiento de templado mediante gas según
la reivindicación 5, caracterizado porque se controla la
cantidad de gas nuevo sintetizado mediante la presión imperante en
el citado depósito dedicado.
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