En este proyecto se pretende estudiar la remoción de hidrógeno del aluminio, a través de simulaciones CFD (flujo de fluidos computacional) y a través de medir experimentalmente la desoxidación de agua en un modelo físico a escala completa de un horno de desgasificación industrial tipo batch. Aunque la tecnología de desgasificado está madura, aún hay áreas de oportunidad en cuanto a optimizar el proceso, y sobretodo falta mucho trabajo en cuanto a optimizar el diseño del rotor, del cual se reconoce su papel clave en la eficiencia del proceso. La idea de hacer mediciones experimentales en modelo físico es obtener cinéticas de desgasificación, medir tamaños de burbuja y su fracción en volumen en las diferentes zonas del reactor y medir los patrones de flujo. Estas dos últimas mediciones se podrán hacer gracias al equipo de Velocimetría de partículas por imágenes o PIV por sus siglas en inglés (Particle image velocimetry) único en su tipo, lo que garantiza la obtención de resultados originales a nivel mundial. Con las mediciones se pretende validar el modelo riguroso CFD a ser desarrollado sobre el código comercial FLUENT ANSYS 14.5. Con el modelo validado se pretende usar la herramienta para realizar un análisis de proceso. El análisis del proceso implicará determinar las condiciones óptimas de operación (flujo de gas y velocidad del impeler) que minimicen el consumo de gas y minimicen el tiempo de tratamiento. Además, este trabajo propone encontrar un diseño de rotor óptimo que también minimice el consumo de gas y el tiempo de tratamiento. Finalmente, el supuesto nuevo diseño óptimo del rotor y las supestas condiciones óptimas de operación obtenidas con modelado matemático y físico, se deben verificar y validar con experimentos en planta piloto, desgasificando aluminio líquido.

La calidad de las piezas de fundición de aluminio depende en gran medida de los procesos de refinación, donde las inclusiones no metálicas, metales alcalinos e hidrógeno son retirados de la masa fundida. Si no se logran eliminar estas impurezas, las propiedades mecánicas de las piezas de aluminio serán inadecuadas y en aplicaciones de alto desempeño, tales como autopartes, piezas aerospaciales, o inclusive para latas de bebidas que deben poseer elevadas propiedades mecánicas, es imperioso realizar la remoción de impurezas y particularmente de hidrógeno, que provoca porosidad interna en las piezas, por lo que el hidrógeno disuelto en el aluminio debe removerse casi de manera total, pero dicha remoción debe ser eficiente (consumiendo poco gas de purga) y en poco tiempo. La tecnología de desgasificado es ya madura y se ha hecho por años, sin embargo, cualquier planta de fabricación de piezas de aluminio por fundición en el marco del mercado global de competencia, requiere optimizar costos reduciendo tiempos de proceso y consumo de materias primas (consumo de gas de purga en el caso de la desgasificación) por lo que la optimización de procesos es deseada en todos los casos, y más si esta es basada en el conocimiento profundo de los fenómenos que gobiernan la desgasificación. Además de la optimización del proceso mediante una metodología que genere las condiciones óptimas de operación, en este trabajo se pretende mejorar la eliminación de hidrógeno del aluminio líquido por medio de un diseño mejorado del impeler en la técnica rotor-inyector. El diseño del impeler implica el desarrollo tecnológico de un componente clave en el proceso de desgasificado y siendo este diseño generado con modelado matemático, modelado físico y validado con pruebas en aluminio líquido, podría ser susceptible a protegerse mediante una patente al concluir la investigación, por lo que el proyecto al final de dos años puede derivar en una patente, la cual sería motivo de la continuación de este proyecto, ya que sería necesario probar el diseño ya no a nivel laboratorio sino en una planta industrial.