Descripció del projecte
Els filtres porosos fabricats per pulvimetal·lúrgia són peces metàl·liques sinteritzades de gran porositat, entre el 30 i el 60% en volum, típicament de bronze o d’acer inoxidable.
Aquest filtres són apreciats pel mercat per diversos avantatges tècnics. Els principals són una elevada resistència tèrmica i mecànica que permeten que el filtre treballi sota alta temperatura i pressió sense deformar-se, una bona resistència a la corrosió, la possibilitats d’assolir formes complexes i espessor de paret variables amb porositat regulable, la seva capacitat de treballar com element estructurals autosuportat, i finalment una llarga vida útil.
La porositat dels filtres sinteritzats és aprofitada per aplicacions industrials molt diverses: filtració de fluids, caiguda de pressió, control de cabal, aireació, fluidificació, antihumitat, antiretorn de flama, etc. Dins del sector específic de la filtració, els filtres sinteritzats s’utilitzen principalment a les indústries química, alimentària, nuclear, petroquímica, bescanviadors de calor, ozonització, transport de productes químics en pols, recuperació de catalitzadors, assecat, i d’altres.
S’estima que el mercat mundial dels filtres sinteritzats és d’uns 100 M .
El mercat que compra filtres sinteritzats demana un servei de codisseny basat en rebre una proposta del tipus de filtre a utilitzar en base a les dades funcionals de l’equip de filtració. és a dir, partint de dades com el cabal a filtrar, tamany de partícula a filtrar, característiques del fluid, pressió i temperatura de treball, pèrdua de càrrega màxima, etc, el mercat demana com a resposta un disseny de la superfície de filtració consistent en la forma i mides del filtre i eficiència filtrant recomanada del filtre.
Els filtres sinteritzats treballen típicament en un interval de diàmetre de porus entre 2 i 60 micròmetres. Per sota dels 2 micròmetres és més habitual utilitzar membranes d’ultrafiltració, mentre que per sobre de 60 micròmetres s’utilitza tela teixida amb fil d’acer inoxidable. A pesar de la importància industrial dels filtres de diàmetre de porus entre 2 i 60 micròmetres, no hi ha prou desenvolupament científic-tècnic en la bibliografia per a dissenyar, fabricar i caracteritzar aquest filtres. Si s’aconsegueix desenvolupar coneixement científic-tècnic en aquest àmbit representaria una avantatge competitiva per l’empresa.
La tesi que es proposa treballarà en tres àmbits d’aquest filtres:
1) Obtenció dels paràmetres que caracteritzen un filtre com a material. Entre aquests paràmetres cal destacar: material del filtre i granulometria, porositat del filtre, distribució de mida de porus. Si el filtre és asimètric o bicapa, cada capa amb el seu gruix s’ha de caracteritzar.
2) Relació entre les característiques d’un filtre com a material i el seu funcionament en un procés industrial determinat. Desenvolupament de models matemàtics que permetin determinar el funcionament d’un filtre al poder cal cular pèrdues de càrrega i eficiència filtrant. Tot això tenint en compte que la filtració normalment funciona en règim no estacionari i que es poden depositar partícules sobre el filtre que implica una filtració dinàmica addicional.
3) Correlacions entre característiques del filtre i paràmetres de fabricació del filtre. Aquest és un punt especialment important, ja que incideix directament sobre el nivell de la qualitat de la fabricació. Si aquest punt no es resol adequadament pot fer inviable un procés de fabricació. El material rebutjat per no complir característiques, en un procés de fabricació industrial, s’ha de mantenir a un nivell molt baix per a ser un procés econòmicament rendible.
4) Desenvolupament de noves aplicacions industrial. L’industria competitiva ha de mantenir viu la investigació de noves aplicacions. En aquest cas sembla probable que el camp d’aplicació es pugui ampliar ràpidament a processos industrial on es requereix separar partícules d’un fluid en condicions agressives des del punt de vista tèrmic, químic i mecànic. Els filtres d’aquest projecte són possiblement els més resistents del mercat des del punt de vista tèrmic, químic i mecànic.
Es donarà prioritat a l’acer inoxidable AISI 316L com a material preferent, tant premsat uniaxialment com isostàticament, perquè és el material més utilizat per filtrar. Posteriorment s’extendra l’estudi al bronze esfèric 89/11.
Aquest projecte es durà a terme amb la col·laboració directe del Departament d’Enginyeria Química de l’Universitat de Barcelona, i més concretament amb el grup de recerca de Processos de Separació Industrial.
El projecte estarà liderat a l’empresa per el Centre de R+D de la planta de SIMET a Solsona (Lleida), que és la fàbrica del grup AMES que produeix els filtres sinteritzats, amb el suport del departament de R+D central de la planta de ALME a Sant Vicenç dels Horts (Barcelona) i del departament de Marketing de la seu social de Sant Feliu de Llobregat (Barcelona).
