"DISEÑO, ELABORACIÓN Y CONTROL DE UN SISTEMA DINAMICO PARA PRUEBAS EN AMBIENTE MARINO”

Universidad Veracruzana Facultad De Ingeniera

DISEO, ELABORACIN Y CONTROL DE UN SISTEMA DINAMICO PARA PRUEBAS EN AMBIENTE MARINO

TESIS

Para presentar el examen de:

EXPERIENCIA RECEPCIONAL

De la carrera de:

Ingeniera Mecnica Elctrica

Presenta: JOSAPHAT JONATHAN DIAZ AVILES

ISMAEL RENERO SERENA

Director: DR. RICARDO OROZCO CRUZ

Co- Director:

PEDRO JAVIER GARCIA RAMIREZ

BOCA DEL RIO, VERACRUZ. MARZO 2015

INGENIERIA MECANICA ELECTRICA UNIVERSIDAD VERACRUZANA


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Dedicatoria y Agradecimientos (Ismael Renero Serena)

Dedico este proyecto de tesis a Dios y a mis padres. A Dios porque ha estado

conmigo a cada paso que doy, cuidndome y dndome fortaleza para continuar, a mis padres, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y educacin siendo mi apoyo en todo momento. Depositando su entera confianza en cada reto

que se me presentaba sin dudar ni un solo momento en mi inteligencia y capacidad. Es por ellos, que soy lo que soy ahora. Los amo con mi vida. Tambin un especial

agradecimiento a Maru y su familia con mucho amor y cario porque siempre me apoyaron desde el inicio hasta el final de mi carrera y las palabras nunca sern suficientes para testimoniar mi aprecio y mi agradecimiento.

A mis profesores a quienes les debo gran parte de mis conocimientos, gracias

a su paciencia y enseanza y finalmente un eterno agradecimiento a esta prestigiosa universidad la cual abri abre sus puertas a jvenes como nosotros, preparndonos para un futuro competitivo y formndonos como personas de bien.



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Dedicatoria y Agradecimientos (Josaphat J. Daz Avils)

Este trabajo es la materializacin de la esperanza, el apoyo, y la confianza que muchos han tenido en m. Ms que un trabajo de investigacin, este documento

es un smbolo de las metas que me he propuesto y que hoy he alcanzado. Al igual que a m s que para ustedes esto no representa el final de m conmigo, sino que

es un gran peldao que habr de impulsarme para alcanzar metas an ms altas. Porque aun cuando a veces yo me he olvidado de ti, t no te has olvidado de m, por darme el milagro de vivir, gracias Dios.

A mi asesor el Dr. Ricardo Orozco por darme la oportunidad de trabajar bajo su

tutela, por el apoyo brindado y los consejos, porque en corto tiempo me ha brindado su respeto y confianza. Muchas gracias.

Mi eterna gratitud y mi silenciosa admiracin son para mi Madre y Padre quienes han sido para m un ejemplo, mi ms grande inspiracin, mi motivacin para dar

siempre ms y sonrerle a la vida. Gracias Agradezco a mi abuela por su fe, su devocin y sus oraciones, por su inmenso

corazn y cario incansable. Y ser otorgadora de mi morada en el tiempo de mis estudios.

. Gracias a mi gran familia, que si en nmero no justifica el adjetivo lo hace con el corazn. Gracias a quienes tuvieron confianza en m y que cuando los necesit

siempre me apoyaron. Mil gracias a ustedes que a cada paso de mi vida me apoyan. Porque sin ustedes, mi alegra hoy no sera posible. Gracias!.



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ndice

Objetivos.9 Justificacin.............10 Hiptesis12 Abstract.13 Introduccin.........14

CAPITULO1. MARCO TEORICO.16 1.1. Corrosin17

1.1.1. Relacin de degradacin y flujo en ambiente marino..18 1.1.2. Problemas de degradacin de materiales metlicos19 1.1.2.1. Corrosin por transporte de masa20 1.1.2.2. Corrosin por transporte de fase.........20 1.1.2.3. Corrosin- erosin...21 1.1.2.4. Corrosin cavitacin23 1.1.2.5. Factores que influyen en la corrosin erosin24

1.2. Sistemas de fluidos en ambiente marino...30

1.2.1. Flujo a travs de canal de tubera.....................................................31 1.2.2. Flujo a travs de canal anular............................................................32

1.2.3. Sistema cilndrico rotatorio...............................................33 1.2.4. Sistema de tambor rotatorio............................................. ..34

1.3. Mecanismos en sistemas dinmicos giratorios.35 1.3.1. Mecanismos.35 1.3.2. Movimiento giratorio................ ..36 1.3.3. Tipos de mecanismos en movimiento giratorio...................... ..36 1.3.3.1. Ruedas de friccin36 1.3.3.2. Sistema de polea-correa.36 1.3.3.3. Sistema de cadena-pin36 1.3.3.4. Sistema de engranaje..36

1.4. Diseo mecnico37

1.4.1. Fases e interacciones del diseo.37 1.4.2. Consideraciones del diseo..38 1.4.3. Normas y cdigos...38 1.4.4. Factor de diseo y factor de seguridad39 1.4.5. Economa.39 1.4.5.1. Tamaos estndar..39 1.4.5.2. Tolerancias amplias39



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1.5. Control de sistemas mediante variadores de frecuencia para el control de

movimiento..41 1.6. Monitorizacin de proceso en tiempo real..48

1.6.1. Diseo de sistemas de control..49

CAPITULO 2. ANTECEDENTES.50

2.1 Introduccin de recubrimientos para sistemas dinmicos en el mundo....51 2.2 Mtodos existentes para la prueba dinmica.52 2.3 Experimentos de laboratorio para flujo marino..54

2.3.1. Anlisis experimental.54 2.3.2. Parmetros controlados55

2.4. Experimentos de campo para flujo marino56 2.4.1. Prueba esttica de inmersin...56 2.4.2. Prueba dinmica de inmersin.57

CAPITULO 3. DESARROLLO.........................................................................58

3.1. SOFTWARE59 3.1.1. Auto CAD Diseo del dispositivo..59 3.1.2. LabVIEW Control del dispositivo...61 3.1.3. Solidworks61 3.1.4. ARDUINO ID...62

3.2 HARDWARE...62

3.2.1. Arduino Uno62 3.2.2 Variador de frecuencia MICROMASTER 42063

3.3. MATERIALES66 3.3.1. Comparacin de las propiedades de los materiales67 3.3.2Aleaciones Ferrosas67

3.4. DISEO..70

3.4.1. Esqueleto del dispositivo..70 3.4.2. Platos y tapas.73 3.4.3. Placas de muestra.74 3.4.4. Sistema de transmisin....75



6

3.4.5. Clculos de velocidad del dispositivo..............................78 3.4.6. Control de LabVIEW para regular la velocidad........81

3.5. CONSTRUCCIN.......................................................................................83

3.5.1 Elaboracin de platos y tapas.....86 3.5.2. Sistema de proteccin catdica..87 3.5.2.1 Procedimiento de Sand Blast87 3.5.2.2 Aplicacin de recubrimientos88. 3.5.3 Monitorizacin de velocidad en tiempo real..89

CONCLUSIONES90 REFERENCIAS...91 ANEXOS...93



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INDICE DE TABLAS

NDICE DE TABLAS

Tabla 1. Constituyentes qumicos de agua de mar con salinidad de 34.48%...... 25 Tabla 2. Efecto de la velocidad de flujo de agua de mar sobre la corrosin..27 Tabla 3 Costo contra tolerancia del proceso de maquinado.40 Tabla 4 .Relacin de velocidad de R.P.M No. Polos..43 Tabla 5 Especificaciones tcnicas del variador Micromaster 44064 Tabla 6. Propiedades mecnicas de aceros A36 Y A42-27ES......................... 68 Tabla 7. Valores de K para diferentes unidades de velocidad.......................... 78 .

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Variacin de velocidad de corrosin contra velocidad de fluido........... 18

Figura 2. Morfologa del dao por corrosin-erosin.................................... 22 Figura 3 Morfologa del dao por corrosin-cavitacin....................................... 23 Figura 4. Prdida de metal de algunas aleaciones debido a la cavitacin, despus

de 40 meses de servicio....................................................................................... 24 Figura 5. Diagrama Macrofouling marino adherido a tubera de titanio............... 26

Figura 6. Diagrama de muestras en un canal de tuberia..................................... 31 Figura 7. Diagrama de muestras en un canal de flujo anular...............................32

Figura 8. Diagrama de un sistema de cilindro rotatorio....24 Figura 9. Diagrama de un sistema de tambor rotatorio.......35 Figura 10. Fases del proceso de diseo.............................................................. 37

Figura 11. Partes de un motor ac..41 Figura 12. Funcionamiento del campo magntico..42 Figura 13 Funcionamiento de un motor trifsico.42 Figura 14 Conexin VFD- Motor....44 Figura 15 Diagrama de Variador de frecuencia...44 Figura 16 Diagrama de Secuencia del VVI..45 Figura 17. Secuencia del CSI.46 Figura 18. Secuencia del PWM..46 Figura 19 Inversor tipo PWM..47 Figura 20 Comparacin de tiempos de encendidos47 Figura 21 Comparacin de tiempos de encendidos48 Figura 22 Encoder o codificador incremental...49 Figura 23. Microfotografa de una prueba51 Figura 24 Prdida de material durante test..52



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Figura 25 Representacin esquemtica de la rotacin del diseo del tambor

para la prueba dinmica (ASTM D-4938)54 Figura 26. Diagrama de circuito de flujo.55 Figura 27 Barras de prueba expuestas a suciedad en la baha de Tuticorin56 Figura 28 a) estructura de Poseidon b) distribucin de probetas en discos

Giratorios57 Figura 29.- Pantalla grfica de Auto-CAD, durante el diseo del dispositivo....59 Figura 30.- Vista 3D del dispositivo realizado en Auto CAD.60 Figura 31 Placa de un microcontrolador Arduino Uno..62 Figura 32 Variador de velocidad MM420 Siemens63 Figura 33 Esquema de bloques y bornes...64 Figura 34 Conexiones de red y del motor65 Figura 35 Esqueleto del dispositivo con indicacin de sus componentes..69 Figura 36 Ejemplo del plano del soporte inferior....70 Figura 37 Diseo del cojinete ....71 Figura 38 Vistas de los platos.72 Figura 39 Ejemplo de un diseo de molde...73 Figura 40 Distribucin polar de las muestras...74 Figura 41 Esquema del sistema de transmisin.....74 Figura 42 Adaptacin del motor trifsico..75 Figura 43 Sistema de poleas..77 Figura 44 Esquema de radios....78 Figura 45 Hoja de clculo....80 Figura 46 Control del Variador...82 Figura 47 Esqueleto de la estructura.83 Figura 48 Maquinado de poleas.....84 Figura 49 Ajuste de punta flecha...84 Figura 50 Balero Helicoidal y sello.85 Figura 51 Molde para los platos.....85 Figura 52 Elaboracin de platos....86 Figura 53 Preparacin de materiales....87 Figura 54 Instrumento de medicin para perfil de anclaje.88 Figura 55 Aplicacin de recubrimientos....88 Figura 56 Sensor de posicin angular magntica...89



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OBJETIVOS

Objetivo General

Lograr disear, desarrollar y controlar un gran sistema dinmico inmerso en agua

marina con dispositivos sofisticados en el cual se pueda integrar y controlar en tiempo real, logrando una monitorizacin de variables requeridas en el proyecto

como velocidades lineales y radiales, debido a esto se podr exponer diferentes tipos de muestras para evaluar su comportamiento frente a la corrosin en ambiente marino, esencialmente en condiciones de flujo y as poder complementar y mejorar

el contenido acadmico en la maestra de corrosin.

Objetivos Especficos

Lograr formar recursos humanos de alto nivel cientfico y tecnolgico capaz

de evaluar, predecir, diagnosticar y proponer estrategias de intervencin para el mantenimiento y/o reparacin de estructuras metlicas de acuerdo a los

resultados a obtener.

Dar una gran contribucin al fortalecimiento de las dos lneas: a) Mecanismos

de Corrosin y b) Control y Prevencin de la Corrosin en el rea de la corrosin de estructuras metlicas inmersas en agua de mar desarrollada por

el Cuerpo Acadmico de Ingeniera de Corrosin y Proteccin de la U.V. y propiciar la consolidacin de dicho grupo.



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JUSTIFICACIN

Damos por entendido que la corrosin es la interaccin de un metal con el

medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro de sus propiedades tanto fsicas como qumicas. La caracterstica fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente

identificadas, llamadas estas andicas y catdicas: una reaccin de oxidacin es una reaccin andica, en la cual los electrones son liberados dirigindose a otras

regiones catdicas. En la regin andica se producir la disolucin del metal (corrosin) y, consecuentemente en la regin catdica la inmunidad de este.

Analizado desde el punto de vista termodinmico, este mecanismo indica que el metal tiende a retornar a su estado de mnima energa, siendo la corrosin por

tanto la causante de grandes perjuicios econmicos en instalaciones metlicas. La comprensin del mecanismo de corrosin que da origen a las diferentes manifestaciones de deterioro de diferentes materiales, el conocimiento y el manejo

de las distintas tcnicas de evaluacin y diagnstico, son primordiales para poder proponer las consecuentes estrategias de intervencin en el mbito de campo. El

desarrollo del presente proyecto permitir contar con un dispositivo que simule las condiciones de flujo a las que se encuentran expuestas las estructuras sumergidas en ambiente marino.

El tipo de ensayo de corrosin requerido en ambiente marino depende del

tipo de informacin deseada y las condiciones ambientales esperadas en servicio

para el componente. La corrosin en agua de mar es dependiente de un nmero de factores incluyendo la composicin de la aleacin o recubrimiento, qumica del agua,

pH, bioensuciamiento, organismos microbiolgicos, contaminacin, capas superficiales de la aleacin, geometra y rugosidad de la superficie, interacciones galvnicas, caractersticas de la velocidad del fluido, contenido de oxgeno, rapidez

de transferencia de calor, y temperatura. Entendiendo cmo estos factores pueden afectar los resultados experimentales, entonces se tendra la capacidad de ayudar

al diseo de experimentos de corrosin en agua de mar para minimizar las variaciones experimentales y simular mejor las condiciones de servicio.

Los ensayos de corrosin acelerada pueden generar corrosin de diferentes maneras mecansticas que pudieran ocurrir durante la vida normal en servicio de un

componente, en estos casos, los resultados de los ensayos de corrosin acelerada se deben usar cuidadosamente y/o interpretarse con mucha cautela. La investigacin bsica es requerida para discernir el evento o series de

eventos/mecanismos que proporcionan la degradacin de los materiales por la va de corrosin y para correlacionar el desempeo de materiales de ensayos

acelerados con los ensayos de materiales expuestos en ambientes marinos naturales.



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Una investigacin cautelosa proporcionar una modificacin o nueva prueba

de desempeo acelerada para predecir vida en servicio de sistemas de recubrimiento o aleaciones.

La norma ASTM D4938 [1], describe el uso de agua de mar a altas

velocidades a travs de un canal con sistema de recubrimiento para simular la

erosin de los recubrimientos de un buque navegando. Por otro lado la norma ASTM D4939 [1] se refiere a una prueba de tambor rotatorio utilizado para simulaciones

similares. Sin embargo, estas dos normas tienen una serie de limitaciones.

La gran mayora de estudios realizados hasta ahora en ambiente marino, se

han llevado a cabo en laboratorio bajo condiciones estticas o dinmicas, otras en campo pero sin implementar un diseo dinmico que acelere los procesos a los que

estaran expuestas las probetas en condiciones de servicio. Una premisa de este proyecto es el desarrollo de un sistema dinmico, con posibilidad de patente, que simule diferentes condiciones de servicio en campo. Este sistema permitir llevar a

cabo estudios sobre mecanismos de corrosin de diferentes sistemas de recubrimiento, los habidos comercialmente y los que por normativa requieren las

grandes industrias nacionales e internacionales. De la misma manera, la evaluacin y estudios de los mecanismos de corrosin de las diferentes aleaciones que se utilizan como nodos galvnicos en ambiente marino. Este sistema se encuentra

compuesto de tres paneles perpendiculares al eje de rotacin. Las muestras planas estn orientadas horizontalmente sobre los paneles.

En cada panel existen tres discos concntricos, que al estar a diferente posicin del eje estaran proporcionando una misma velocidad de rotacin, pero

diferentes velocidades lineales. Estos paneles planos permitirn ensayos de erosin en ambos lados de las muestras. Este mtodo ofrecer la oportunidad de estudiar el esfuerzo cortante sobre los sistemas a experimentar a diferentes velocidades con

un simple cambio en la velocidad de rotacin.



12

Hiptesis

El propsito general de este trabajo es llevar a cabo la elaboracin de un

sistema dinmico para el Instituto de Ingeniera ubicado en el campus Boca del Rio, Veracruz de la Universidad Veracruzana, en el cual se pueda realizar prcticas para los estudiantes de maestra en la especializacin de corrosin, la cual en la etapa

de la realizacin de este proyecto conglomera grandes retos en la elaboracin de dicho sistema de los cuales, los ms principales son:

Control de la velocidad determinada por el usuario en diferentes sesiones y pruebas.

Monitorizacin de la velocidad en tiempo real mediante un microprocesador y encoders que puedan mandar la seal en tiempo perfecto con un rango

muy mnimo de atraso, ubicado en microsegundos, aunado esto, el medio en que se realizara este procedimiento ser agua marina, con lo que la seal se

refracta por ser agua el medio entre la parte fsica de la lectura y el encoder.

La gran dispersin que hay en las lecturas de los encoders pues aparte de todos los desafos mencionados antes, estar en movimiento el tambor

giratorio, con lo cual generara burbujas, por lo cual se tendr una lectura imprecisa.

Alto costo de los materiales, manufacturar y la puesta en marcha.

Baja Oferta en dispositivos requeridos para dicho proyecto para la

adquisicin de los mismos.

Dadas las circunstancias del proyecto se hizo una extensa investigacin en todas las reas pertinentes para la elaboracin de este sistema dinmico, en el cual se

presenta en este trabajo las soluciones para la elaboracin, sin embargo este requiere de un alto costo de inversin para la completa finalizacin del sistema, pues son dispositivos ms especializados y con alto grado de tecnologa avanzada.



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Abstract

There is need to optimize testing protocols for marine coatings and develop improved accelerated test systems that best simulate the erosion process on marine paints as ships travel. The selection of a marine environment with aggressive

biofouling conditions is necessary to obtain early results on the performance of experimental antifouling coatings. Simulation of the erosion of the coatings on the hull is an important tool in evaluating the efficacy of novel formulations. Procedures

in marine exposure testing, criteria in the selection of ideal sites with aggressive fouling conditions and a proposal for a modified dynamic test system are described.

This test method covers the determination of erosion rates for marine antifouling paint systems immersed in flowing natural seawater. Steel panels coated

with the antifouling paint system under evaluation are positioned in a high velocity water channel, parallel to the path of the flowing water. Exposure conditions shall

include at least one series of test panels evaluated at the standard water velocity of 12 m/s and shall specify the length of time, temperature, salinity, and pH. Additional velocities may be conducted at the discretion of the customer. 3.3 Color photographs

and coating thickness measurements shall be taken prior to exposure, at specified time intervals, and repeated at the end of the test for comparison purposes.

With this test method is intended to measure the erosion rates of ablative antifouling paint systems exposed to flowing water at velocities designed to subject

the paint system to shear stresses experienced in service. Measurement of erosion rates are necessary to help in the assessment of ablative antifouling paint film thicknesses required for fouling control between scheduled drydockings of ships, in

the selection of materials, in producing quality assurance, and in understanding the performance mechanism. The test data is intended to serve as a guide for predicting

the service life of ablative antifouling paints in order to calculate the necessary paint thickness to fit specified deployment cycles. Erosion rates of antifouling paints in service will vary depending on such factors as: berthing location, geographic area of

operation, salinity, pH, and temperature of seawater. It should also be recognized that some areas of the ship are subject to different erosion rates. The degree of

correlation between results obtained from this test method and shipboard service has not been determined.



14

INTRODUCCIN

Se conoce como ingeniera a la aplicacin de la ciencia para la resolucin de problemas, y a su vez un ingeniero se define como un solucionador de problemas

por excelencia. De este mismo modo, la presente tesis es el reflejo de un trabajo de ingeniera erigido sobre los firmes cimientos de la ciencia de corrosin.

El proyecto que se ha desarrollado tiene como fin dar una solucin ms eficiente a una problemtica conocida hace mucho tiempo y por la cual se han

desplegado una variedad de soluciones consolidadas en el campo de la corrosin. Este proyecto es un esfuerzo de ingeniera por idear, disear, y crear un dispositivo mecnico capaz de trabajar en entornos reales y que permita la simulacin de flujo

marino en distintos sistemas de recubrimiento as como sistemas metlicos a fin de evaluar el comportamiento de estos durante su servicio en cascos de barcos,

soportes de plataformas marinas, o cualquier otra estructura metlica expuesta a la degradacin por flujo marino, y de esta manera determinar la resistencia de cada sistema.

Mediante este documento se da redaccin y presencia grfica al proyecto

que se ha venido realizando, al mismo tiempo se espera brindar informacin relevante a interesados en este proyecto o proyectos afines. En este escrito la informacin se halla distribuida en captulos como el Marco Terico en el que se

exponen los principales mecanismos de degradacin que interactan con las estructuras metlicas bajo efectos de flujo y condiciones marinas, as como tambin

los daos generados por estos mecanismos y los factores fsicos y qumicos que favorecen la degradacin. A su vez, se enumeran los dispositivos mecnicos elaborados para la determinacin de corrosin asistida por flujo y los mtodos

desarrollados a partir de ellos que, en la actualidad, son referencias de dispositivos experimentales para simulaciones hidrodinmicas. Lo incluido en la seccin de

Antecedentes est estrechamente ligado a los dispositivos de simulacin, se trata de algunas de las pruebas que se han realizado con estos dispositivos, los resultados que se han obtenido con ellos, y el anlisis comparativo de estos

resultados con los obtenidos por otros mtodos.

El Desarrollo de elaboracin muestra de manera general el largo proceso de diseo, creacin, instalacin, adaptacin y correccin por el que debi pasar el dispositivo ideado. En este captulo se indica el software utilizado tanto para el

diseo grfico como para el control electrnico, se identifica el material elegido para las secciones de la estructura, se hace mencin de las caractersticas de dichas

secciones y su funcin. Ha de abordarse tambin la determinacin y clculo de las condiciones de flujo a las cuales estar sometido el diseo, y por su puesto la construccin misma del equipo.

Ingeniera Qumica Pg. 11



15

El funcionamiento tentativo del dispositivo es parte del captulo de Resultados as como tambin lo son las caractersticas con las cuales cuenta el dispositivo en

su etapa de creacin prcticamente finiquitada. Por otra parte, las opiniones acerca de la experiencia sobre impulso de este proyecto se encuentran en el apartado de

Conclusiones al igual que relevancia que ha de tener este trabajo para el rea de corrosin y la importancia que tendr para futuros trabajos de experimentacin.



16

CAPTULO 1: MARCO TERICO



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1.1. Corrosin

Se define como el ataque destructivo de un metal por reaccin qumica o

electroqumica con su medio ambiente. Ntese que hay otras clases de daos, como los causados por medios fsicos. Ellos no son considerados plenamente corrosin, sino erosin o desgaste. Existen, adems, algunos casos en los que el

ataque qumico va acompaado de daos fsicos y entonces se presenta una corrosin-erosiva , desgaste corrosivo o corrosin por friccin. Aun as, la corrosin

es un proceso natural, en el cual se produce una transformacin del elemento metlico a un compuesto ms estable, que es un xido.

Observemos que la definicin que hemos indicado no incluye a los materiales no-metlicos. Otros materiales, como el plstico o la madera no sufren corrosin;

pueden agrietarse, degradarse, romperse, pero no corroerse. Es importante distinguir dos clases de corrosin: la Corrosin Seca y la Corrosin

Hmeda. La corrosin se llama seca cuando el ataque se produce por reaccin qumica, sin intervencin de corriente elctrica. Se llama hmeda cuando es de

naturaleza electroqumica, es decir que se caracteriza por la aparicin de una corriente elctrica dentro del medio corrosivo. A grandes rasgos la corrosin qumica se produce cuando un material se disuelve en un medio lquido corrosivo hasta que

dicho material se consuma o, se sature el lquido. La corrosin electroqumica se produce cuando al poner ciertos metales con alto nmero de electrones de valencia,

con otros metales, estos tienden a captar dichos electrones libres produciendo corrosin.

Corrosin Electroqumica

La definicin ms aceptada entiende por corrosin electroqumica el paso de electrones e iones de una fase a otra limtrofe constituyendo un fenmeno electrdico, es decir, transformaciones materiales con la cooperacin fundamental,

activa o pasiva, de un campo elctrico macroscpico, entendindose por macroscpico aquel campo elctrico que tiene dimensiones superiores a las

atmicas en dos direcciones del espacio. Aunque el aire atmosfrico es el medio ms comn, las soluciones acuosas

son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosin. En el trmino solucin acuosa se incluyen aguas naturales, suelos,

humedad atmosfrica, lluvia y soluciones creadas por el hombre. Debido a la conductividad inica de estos medios, el ataque corrosivo es generalmente electroqumico.



18

Problemtica de la Corrosin

Debido a que esta se presenta solamente en Metales una de las mayores problemticas es que la corrosin afecte principalmente a esta clase de elementos.

Ello implica muchos tipos de problemas, de los cuales la mayora son bastante serios, a los que nos referiremos ms adelante, ya que primero conviene conocer las diversas clases de corrosin existentes.

1.1.1. RELACIN DE DEGRADACIN Y FLUJO EN AMBIENTE MARINO

La corrosin de metales y aleaciones en medios condensados involucra por lo menos tres pasos fundamentales:

1) Transporte de reactantes a la superficie del metal. 2) Intercambio de electrones generando perdida del metal.

3) Transporte de productos de corrosin de la superficie a la solucin.

Debido a que estos tres pasos ocurren en serie, cualquiera de ellos puede controlar la velocidad del proceso de corrosin. Por lo tanto es necesario tomar en cuenta tanto los fenmenos de transferencia de carga como los de transferencia de

masa cuando se describe la corrosin de metales y aleaciones en soluciones acuosas. El proceso de corrosin est controlado por la activacin cuando ocurre

(2); mientras que est controlado por la difusin cuando ocurre (1) o (3). Se han realizado pocos estudios del efecto de la velocidad de flujo en la corrosin de metales y aleaciones en medios condensados, particularmente en intervalos

amplios de velocidad. En general los datos obtenidos se muestran a continuacin en la Figura 1.

FIGURA1. Variacin de velocidad de corrosin contra velocidad de fluido.1

T.Y. Chen, The Development of Controlled Hydrodynamic Techniques for Corrosion Testing, MTI

Publication, Houston TX, pp.16 (1992).



19

Para bajas velocidades (Regin I), la velocidad de corrosin es total o

parcialmente controlada por la velocidad de transferencia de masa de las especies corrosivas, o de los productos de corrosin

El incremento de la velocidad de fluido aumenta la concentracin de reactantes

en la superficie, o decrece la concentracin de productos en la interface. Por lo tanto la velocidad de corrosin aumenta con la velocidad del fluido [2]. Sin embargo, para

altas velocidades de flujo, la velocidad de transferencia de masa es ms grande que la velocidad de reaccin en la superficie (corrosin). En este caso, la velocidad de corrosin es independiente de la velocidad del fluido. No obstante, a altas

velocidades de flujo la fuerza cortante sobre la capa protectora de la superficie aumenta la velocidad de corrosin debido a la corrosin-erosin.

1.1.2. PROBLEMAS DE DEGRADACIN DE MATERIALES METLICOS

POR EFECTO DEL FLUJO EN AMBIENTE MARINO

Las velocidades de corrosin y el tipo de corrosin a menudo dependen de factores ambientales tales como el flujo de lquidos y la disponibilidad de especies

apropiadas requeridas para conducir las reacciones electroqumicas [11].

Los cambios en la velocidad de flujo de un lquido pueden incrementar o

disminuir el ataque corrosivo dependiendo de los elementos implicados. Estos cambios en la velocidad alteran la difusin al cambiar el espesor de la capa lmite

en la superficie. La capa lmite no est estancada, se halla en movimiento excepto en la interface con el sustrato [7]. La resistencia a la corrosin de muchos metales depende del desarrollo de una pelcula protectora. Esto puede consistir en una

pelcula de xido, un producto de corrosin, una pelcula de gas absorbida, etc. La eliminacin de estas superficies por efecto de la velocidad del fluido deja expuesto

al metal sin proteccin, y como resultado la reaccin de corrosin puede proseguir con velocidades crecientes.

En estos sistemas la corrosin puede ser mnima hasta la llamada velocidad crtica, que se alcanza cuando la superficie protectora es daada o eliminada, y la

velocidad es demasiado alta para formar una pelcula estable. Por encima de esta velocidad crtica la corrosin puede incrementarse rpidamente. Si la velocidad del fluido afecta la velocidad de corrosin, entonces la transferencia de masa es el

mecanismo controlante (el opuesto al control de activacin), y este puede estimarse. En otros casos el potencial de corrosin puede monitorearse a velocidad constante

hasta que se alcance el estado estacionario. Mientras que el valor del potencial final de corrosin es independiente de la velocidad el tiempo para alcanzar el estado



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estacionario s puede depender de la velocidad. El grado en que la transferencia de masa es controlante del potencial de corrosin puede ser proporcional a la velocidad

elevada a un exponente apropiado. La velocidad de resquebrajamiento de la pelcula pasiva es dependiente de la velocidad del fluido [7]. El tipo de corrosin que

es acelerado debido a la velocidad de flujo se denomina: flujo asistido, flujo de influencia, flujo inducido o corrosin acelerada por flujo [10]. Existen varios mecanismos descritos por la accin conjunta del flujo y la corrosin:

Corrosin controlada por transporte de masa.

Corrosin controlada por transporte de fase.

Corrosin-erosin.

Corrosin cavitacin.

Generalmente se considera que la corrosin asistida por flujo est relacionada con exceso de velocidad del fluido, sin embargo, la corrosin asistida por el flujo

puede ser causada por bajo flujo o condiciones de estancamiento. Las condiciones de bajo flujo tambin pueden permitir a los depsitos, los microorganismos y sustancias qumicas instalarse en superficies susceptibles a la picadura y corrosin

de grieta. 1.1.2.1 Corrosin por transporte de masa

La corrosin por transporte de masa se suscita a baja velocidades de flujo e implica que la velocidad de corrosin depende de la transferencia de masa convectiva en la interfase metal-lquido. Cuando el metal est expuesto al agua

oxigenada, la velocidad de corrosin inicial estar estrechamente relacionada con el flujo convectivo de oxgeno disuelto hacia la superficie, y ms tarde por la difusin

de oxgeno a travs de la capa de xido de hierro [12]. La corrosin por transporte de masa a menudo es racionalizada y suave.

1.1.2.2. Corrosin por transporte de fase

La corrosin por transporte de fase sugiere un dao en la superficie del metal generada por el flujo de fases diferentes. Esto puede ocurrir porque una fase lquida se separa del otro o porque se forma una segunda fase de un lquido. Un ejemplo

del segundo mecanismo es la formacin de burbujas discretas o una fase de vapor de agua de la caldera en tubos horizontales o inclinados en zonas de alto flujo de

calor bajo condiciones de flujo bajo (salida de ebullicin nucleada). La distribucin y la morfologa del ataque corrosivo se relacionan con la distribucin de la fase corrosiva; los sitios corrodos con frecuencia muestran superficies rugosas e

irregulares, contienen depsitos gruesos, o corrosin porosa [10].



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1.1.2.3. Corrosin-erosin

La corrosin-erosin es debida a la remocin mecnica de la pelcula protectora de la superficie por medio del flujo inducido, que da lugar a posteriores aumentos

de velocidad de corrosin electroqumica ya sea a travs o mediante procesos qumicos. El dao mecnico por el corte del fluido impone presiones o variaciones de presin en la superficie del material y/o la pelcula superficial de proteccin. La

erosin puede ser aumentada debido a partculas (slidos o burbujas de gas) y el impacto de los flujos de fases mltiples. Todos los sistemas industriales de

enfriamiento que emplean agua de mar sufren el efecto de la erosin provocada por la arena contenida en el agua. La prdida de metal es aproximadamente gobernada por la ecuacin [13]:

( )()

Esto nos muestra que un pequeo cambio en la velocidad de flujo tiene un efecto

drstico sobre la velocidad de prdida del metal y que a su vez es proporcional al contenido de arena. La erosin tambin es afectada por el tamao de la partcula abrasiva y su forma. Comnmente las partculas grandes y angulares producen ms

dao que las pequeas. Otro factor importante en la erosin es el ngulo de impacto, donde los grandes ngulos (arriba de 90) son los ms severos. La mayora de las pruebas de estudio

para corrosin usan ngulos de 90 de incidencia, aunque en servicio muchos de los ngulos de impacto son ms pequeos (30 a 45) [13].

El aumento de la viscosidad del fluido, densidad, y dureza del material blanco, adems del dimetro de tubera, tienden a disminuir la velocidad de corrosin. La

morfologa de los daos generados en las superficies metlicas a causa de la corrosin-erosin se presenta en forma de pozos poco profundos o en forma de herraduras, la morfologa de estos daos denota la direccin de flujo del fluido [10]

(vase Figura 2).



22

Figura 2. Morfologa del dao por corrosin-erosin.

Los factores hidrodinmicos que contribuyen a la tasa de corrosin-erosin,

incluyen la velocidad, la tensin superficial de corte, la intensidad de turbulencia, y el coeficiente de transferencia de masa [14]. El campo de velocidad puede ser

descrito por:

Ecuacin de Navier-Stokes basada en la conservacin del momento.

Ecuacin de continuidad basada en la conservacin de la masa.

El flujo laminar se produce para nmeros de Reynolds (Re) de alrededor de 2,000 o menos. El flujo turbulento se ubica para nmeros de Reynolds superiores a 10,000. Los flujos con nmeros de Reynolds entre 2,000 y 10,000 son de flujo

transitorio, es decir, pueden ser laminar o turbulento, y deben ser evitados debido a la incertidumbre de la prediccin de las tasas de corrosin-erosin de los

materiales en este rgimen de lquidos [10]. El nmero de Reynolds se define como:

Ecuacin

Donde:

D = dimetro hidrulico v = velocidad de flujo del fluido = densidad del fluido = viscosidad del fluido absoluta o dinmica



23

La corrosin acelerada por flujo (FAC) ha sido un problema persistente en la industria de la energa. Factores como la velocidad, la fraccin de huecos y la

calidad del vapor, la geometra del componente, la qumica del agua, el contenido de aleacin y la temperatura influyen en la velocidad de corrosin acelerada por el

flujo en los sistemas de planta de energa [15].

1.1.2.4. Corrosin cavitacin

La corrosin cavitacin es una variacin de corrosin-erosin en la que se

presenta la separacin de fases en por lo menos una fase liquida y una fase gaseosa. Esta separacin de fases se debe a que bajo algunas condiciones de turbulencia es posible generar grandes presiones en distancias cortas, y estas

producen cavidades de vapor que migran a travs de los gradientes de presin [13]. Cuando las burbujas implosionan pueden generar chorros de lquido que van entre

100 y 500 m/s. Las implosiones son suficientemente violentas para producir fracturas que no solo remueven la capa protectora, sino que tambin desprenden pequeos fragmentos del metal [16].

Se ha sugerido que la velocidad de corrosin por cavitacin puede ser

influenciada por la rugosidad de la superficie que permite un gran nmero de ncleos para la formacin de estas burbujas. La concentracin de iones en la solucin resulta perjudicial en este tipo de mecanismo; los daos ocasionados

pueden ser grietas [16] (vase Figura 3). Para las calderas que funcionan con cargas de presin deslizante, una cada de presin puede liberar burbujas de vapor

en las secciones de la caldera inferior [17]. La liberacin de vapor en estas secciones causa corrosin-erosin particularmente en las zonas superiores de las tuberas horizontales e inclinadas.

Figura 3. Morfologa del dao por corrosin-cavitacin

R. Francis, The Selection of Materials for Seawater Cooling Systems, NACE International, Houston TX, pp. 31 (2006).



24

Debido a las grandes presiones que se requieren para formar cavidades de

vapor, este tipo de ataque se observa ms comnmente en sistemas de enfriamiento de agua marina, vlvulas, bombas, etc. [13]. En la Figura 4 se observan

los intervalos de resistencia a la corrosin de algunas aleaciones comunes usadas en sistemas de enfriamiento [18]. Figura 4. Prdida de metal de algunas aleaciones debido a la cavitacin, despus

de 40 meses de servicio.

1.1.2.5. Factores que influyen en la corrosin-erosin

Condiciones de agua de mar

El agua de mar es una solucin compleja de gases, sales disueltas y otras sustancias qumicas disueltas en agua. Ocupa aproximadamente el 71% de la superficie del planeta [19]. Es un lquido agresivo que afecta a casi todos los

materiales estructurales comunes a cierto punto. Esta afectacin se presenta mediante dos procesos competidores que operan simultneamente [20]:

La actividad de los iones cloruro hacia la destruccin de la capa pasiva

El oxgeno disuelto, con capacidad para promover y reparar la capa pasiva de los materiales metlicos de construccin.

La cantidad de sales disueltas en agua se denomina salinidad. Debido a la circulacin de corrientes marinas, la proporcin de sales, y otras sustancias se

mantiene prcticamente constantes excepto en costas donde la concentracin disminuye debido a los afluentes de agua dulce o pluvial. Para ocanos abiertos la



25

salinidad constituye aproximadamente 3.5% en peso [19]. La mayora de los constituyentes de aguas marinas estn listados en la Tabla 1.

Tabla 1. Constituyentes qumicos de agua de mar con salinidad de 34.48%.6

El pH del agua de mar vara desde 7.4 hasta 8.4 y es amortiguada por un sistema de carbonatos. La temperatura, el oxgeno disuelto y la salinidad varan con la localizacin geogrfica, las corrientes ocenicas, el clima y cambio de estaciones

[10]. Es importante saber que la salinidad es un parmetro menos importante que la temperatura y oxgeno disuelto en trminos de corrosividad.

Parmetros del agua de mar con influencia en la corrosin

La corrosin de metales en agua de mar depende principalmente de los siguientes parmetros:

Temperatura: el incremento de la temperatura generalmente incrementa la

velocidad de corrosin. Sin embargo, con un amplio aumento de temperatura la solubilidad del O2 en agua disminuye aumentando la probabilidad de formacin de capas protectoras calcreas en los sustratos, y reduciendo de

este modo la velocidad de corrosin. 6 M. Davies, P.J.B. Scott, Guide to the Use of Materials in the Waters, NACE International, Houston X, pp. 18 (2003).



26

Oxgeno disuelto: altos niveles de oxgeno incrementa la velocidad de

corrosin en aceros al carbono, y por el contrario reduce la corrosin en

aceros inoxidables y aluminios debido a la formacin de capas pasivas.

Presin: el efecto principal que puede causar la presin sobre la corrosin

es a travs de la solubilidad del oxgeno. El agua puede des-gasificarse mediante vaco y de este modo disminuir la velocidad de corrosin.

Salinidad: el aumento en la salinidad aumenta las probabilidades de ataques

de corrosin localizada, adems de que favorece la formacin de depsitos calcreos y de biofouling.

Sulfuros: el sulfuro generado por las bacterias sulfato reductoras

incrementan la corrosin en aceros, aleaciones de cobre, acero inoxidable, y

aleaciones de aluminio.

Metales pesados: la presencia de iones cobre genera picaduras en

estructura constituidas esencialmente de aluminio.

La corrosin-erosin de materiales metlicos tambin est en funcin del grado de ensuciamiento, la sedimentacin, la actividad de las bacterias, y Macrofouling

por percebes, mollocks, mejillones, almejas y organismos similares, que pueden crear perturbaciones de flujo y generar condiciones de alto flujo turbulento [10]. La Figura 5 muestra Macrofouling de un tubo de titanio despus de seis meses de

operacin, fluyendo agua de mar.

Fig.5 Macrofouling marino adherido a tubera de titanio

7 M. Davies, P.J.B. Scott, Guide to the Use of Materials in the Waters, NACE International, Houston TX, pp. 54 (2003).



27

Otros parmetros de vital importancia adems de los antes mencionados, pero de aun mayor nfasis para la corrosin-erosin son:

Velocidad de fluido

Por s solo, este parmetro puede definir el mecanismo de corrosin por el

que son afectadas las estructuras. Un aumento en el flujo de lquido puede aumentar

la velocidad de corrosin mediante la eliminacin de las pelculas de proteccin o bien incrementando la difusin de especies nocivas. No obstante, por el contrario,

el aumento de flujo podra disminuir las tasas de corrosin, eliminando la concentracin de iones agresivos o aumentando el transporte de especies inhibidoras a la interfase fluido/metal [16].

Si las velocidades de flujo son bajas, es sumamente probable que los daos

presenten picaduras y hendiduras como mecanismos de corrosin. La velocidad puede afectar tanto a la corrosin general como a la corrosin localizada (Tabla 2). Tabla 2. Efecto de la velocidad de flujo de agua de mar sobre la corrosin

(Velocidades de corrosin en mm/ao).7

7 M. Davies, P.J.B. Scott, Guide to the Use of Materials in the Waters, NACE International, Houston TX, pp. 54 (2003).



28

El flujo turbulento (caracterizado por altas velocidades de flujo) aumenta la

agitacin de las aguas y la probabilidad la corrosin-erosin. El titanio y algunas

aleaciones Ni-Cr-Mo, tienen buen rendimiento en baja, intermedia y alta velocidad, hasta lmites e 36 m/s [10].

Los metales pasivadores como las aleaciones de Ni y los aceros inoxidables son susceptibles a la picadura tanto en flujo bajo como estancado, pero tienen buen desempeo a velocidades intermedia y alta. Sin embargo estn sujetos a corrosin

en grieta. Por otra parte, el cobre (Cu) y sus aleaciones funcionan bien a bajas velocidades en agua marina no contaminada, pero las prdidas por corrosin-

erosin son excesivas a velocidades medias y altas. La velocidad del fluido genera una fuerza conocida como tensin cortante aplicada sobre la pelcula de productos de corrosin. Este factor, derivado de la velocidad, depende de los cambios de

densidad del agua de mar y la viscosidad cinemtica as como de la temperatura y salinidad [21].

Pelculas de productos de corrosin formadas en aleaciones

La naturaleza y propiedades de las pelculas que se forman en los sustratos metlicos son muy importantes para la resistencia a la corrosin-erosin. La

mayora de las aleaciones forman xidos o hidrxidos como pelculas. La estabilidad del xido depende de la composicin qumica de la aleacin, por ejemplo el cromo (Cr) mejora las propiedades de la pelcula pasiva del hierro y aleaciones base

nquel. El molibdeno (Mo) mejora la resistencia a picaduras. El titanio (Ti) forma una pelcula tenaz de xido (TiO2), que es resistente en la mayora de los ambientes

oxidantes y reductores [22]. Las pelculas pasivas con insuficiente molibdeno, como en muchas aleaciones de nquel y aceros inoxidables, son susceptibles a picadura en agua de mar a baja 2velocidad y estancada, pero tienen buen desempeo a flujos

intermedios y altos. Los aceros al carbono son susceptibles a la FAC, pero aleaciones de aceros con bajo cromo son muy resistentes [10].



29

Interacciones galvnicas

La extensin de la corrosin galvnica depende de factores como:

Relacin del rea efectiva entre miembros andicos y catdicos.

Conductividad de la solucin.

Caractersticas de flujo de la solucin.

Temperatura.

Geometra del sistema.

Diferencia de potencial de las aleaciones dismiles.

Composicin de la solucin y el medio ambiente.

Eficiencia catdica del metal ms noble o de aleacin [23-25].

El aislamiento galvnico, y el revestimiento de materiales andicos, no siempre

pueden ser mtodos viables de control de corrosin debido a la complejidad o el espacio disponible de los sistemas. La accin galvnica entre metales diferentes destruye la pelcula pasiva de los miembros ms andicos y expone el sustrato

desnudo a la corrosin-erosin. De esta forma ambos mecanismos de corrosin atacan de forma sinrgica [10].

Geometra

Algunos aspectos que afectan a la corrosin-erosin son la rugosidad de la superficie y la seccin transversal por la cual circula el fluido. A partir de un nmero

de Reynolds crtico, una superficie de rugosidad dada aumenta la transferencia de masa crtica. Altos grados de rugosidad tiende a aumentar la velocidad de transferencia de masa y por consiguiente la corrosin-erosin.

Oxgeno, pH y temperatura

Altas temperaturas en el fluido pueden aumentar la velocidad de corrosin debido al aumento de la cintica de la reaccin andica y catdica, as como la

difusin del O2. Por otro lado el aumento de temperatura puede aumentar la actividad biolgica. El esfuerzo cortante disminuye con el aumento de la

temperatura [26]. El aumento de pH alcalino estabiliza la pelcula de xido en los aceros al carbono

reduciendo as la FAC. Por otro lado, un pH bajo puede impedir la repasivacin.



30

La desgasificacin del agua de mar de 75 ppb a 5 ppb O2 reduce sustancialmente la corrosin-erosin [10]. El aire y otros gases presentes en forma de burbujas

aumentan los daos de la corrosin-erosin. Los biocidas como: cloro u ozono, pueden tener un efecto adverso en las velocidades generales de corrosin de

aceros inoxidables y aleaciones de Ni.

1.2. SISTEMAS DE FLUIDOS EN AMBIENTE MARINO

1.2. DISPOSITIVOS EXPERIMENTALES PARA SIMULACIN DE CONDICIONES HIDRODINMICAS EN AMBIENTE MARINO

Los mtodos empleados en laboratorio para la simulacin de los efectos del flujo de fluido en la corrosin deben satisfacer un nmero bsico de requerimientos:

Los regmenes hidrodinmicos: laminar, transitorio y turbulento, y las

caractersticas del fluido deben ser bien definidas.

La relacin de transferencia de masa debe estar disponible o ser por lo

menos fcilmente determinado.

La corrosin superficial debe ser equipotencial para materiales corrodos a la

misma velocidad y por el mismo mecanismo en todos los puntos.

Las consideraciones hidrodinmicas y las correlaciones de transferencia de

masa obtenidas en un gran nmero de estudios indican que las geometras adecuadas para los requerimientos antes mencionados son:

Flujo a travs de tuberas.

Flujo anular.

Sistema de cilindro rotatorio.

Los primeros dos son apropiados solo si se usa una seccin adecuada para el

desarrollo hidrodinmico tanto de difusin como de frontera de la capa frente a la muestra. Frecuentemente el uso de la configuracin de cilindro rotatorio es rechazado debido a que se ha demostrado que la superficie no es equipotencial

excepto bajo un completo control de transferencia de masa. Adems, el Re (Numero de Reynolds) en la superficie vara de cero en el centro del disco hasta un mximo

en el borde del disco. Ambos factores pueden conducir a dificultades en la generacin de la hidrodinmica/corrosin. Adems de estos tres tipos de equipos para simulaciones en laboratorio, existe un cuarto tipo que puede ser empleado

tanto en laboratorio como en campo, y se le conoce como tambor rotatorio.



31

1.2.1. Flujo a travs de canal de tubera

Este sistema es probablemente el ms utilizado para la transmisin de fluidos. En este dispositivo el electrodo auxiliar puede ser colocado agua arriba, agua abajo

o en ambas posiciones con respecto al electrodo de trabajo. En este tipo de sistemas el fluido circula a travs de un rea circular, de manera paralela a la longitud de la tubera, y las muestras se ubican en las paredes del tubo, tal y como

se muestra en la Figura 6.

Fig. 6 Diagrama de muestras en un canal de tuberia

Rgimen de flujo laminar

Los estudios de corrosin realizados en este tipo de sistemas bajo un

rgimen laminar han arrojado que el comportamiento de la corriente es concordante con la ecuacin de Leveque:

Donde X es el dimetro de la tubera y V es la velocidad de flujo.

Rgimen de flujo turbulento

La correlacin ms comn para el completo desarrollo del flujo turbulento en

tuberas lisas rectas es la analoga Chilton-Colburn [3]:

2 T.Y. Chen, The Development of Controlled Hydrodynamic Techniques for Corrosion Testing, MTI Publication, Houston TX, pp. 26 (1992).



32

Y la correlacin Harriot-Hamilton:

1.2.2. Flujo a travs de canal anular

El sistema de flujo a travs de un canal de geometra anular consiste en dos tuberas concntricas donde el fluido de inters para el anlisis de corrosin circula

de manera paralela a la longitud de los tubos y a travs de la brecha existente entre ambas tuberas. Las muestras se ubican en el mismo espacio por el cual transita el fluido, tal y como se muestra en la Figura 7

Fig. 7 Diagrama de muestras en un canal de flujo anular

Rgimen de flujo laminar

La ecuacin que describe el comportamiento del fluido para una geometra de

anillo, en el cual el electrodo de inters forma parte del cilindro es [4]:

Y se relaciona de la siguiente manera con la ecuacin de Leveque:

Donde G es la velocidad msica (g/cm2/s) y X es el dimetro efectivo.

2 T.Y. Chen, The Development of Controlled Hydrodynamic Techniques for Corrosion Testing, MTI

Publication, Houston TX, pp. 26 (1992)



33


Derivado de la correlacin de transferencia de masa para flujo turbulento en un anillo, se determin la correlacin experimental en trminos del nmero de Stanton

(St = Sh/Re/Sc) [5, 6]:

1.2.3. Sistema cilndrico rotatorio

El cilindro rotatorio ha sido utilizado extensivamente en investigacin de

corrosin, no solo por la facilidad de su fabricacin y bajo costo, sino tambin debido a que el flujo es esencialmente turbulento incluso para velocidades de rotacin baja

[2]. El sistema de cilindro rotatorio, conocido como ensayo de velocidad NACE Landrum Wheel, y originalmente TM0270-72 (vase Figura 4), es un mtodo de ensayo de inmersin por accin mecnica para evaluar los efectos de corrosin [7].

Desafortunadamente estas tcnicas de simulacin en laboratorios no tienen en cuenta la fluido-mecnica del ambiente, lo cual separa sus resultados de los

obtenidos en condiciones ambientales reales. El sistema consiste en pruebas con un cilindro giratorio dentro de un electrodo cilndrico para operar bajo una relacin hidrodinmica definida. Se supone que si el electrodo giratorio opera bajo esfuerzos

cortantes comparables a los de la geometra de la planta, el mecanismo en la geometra de la planta puede modelarse en laboratorio. Una vez definidas las relaciones de velocidad de flujo y velocidad de corrosin en la planta, se pueden

utilizar para predecir velocidades de corrosin [7].

Rgimen de flujo laminar Considerando el comportamiento del transporte en un segmento de longitud en

el interior del cilindro, la ecuacin que determina el comportamiento para un flujo laminar es:

Otra correlacin diferente que sin embargo mantiene la dependencia de Sh sobre

Re y Sc es:

4 R.H. Perry, Manual del Ingeniero Qumico, Mc. Graw Hill, Madrid, pp. 28.26 (2006).



34

Fig. 8 Diagrama de un sistema de cilindro rotatorio


Para describir el comportamiento de transferencia de masa en un cilindro rotatorio debe tomarse en cuenta la relacin entre el interior y exterior del cilindro (R1/R2), ya que este parmetro modifica a Re [8, 9]. De modo que la ecuacin para flujo

turbulento se define de la siguiente manera:

1.2.4. Sistema de tambor rotatorio

La norma ASTM D-4938 describe el uso de agua de mar a alta velocidad que fluye

a travs de un canal revestido con paneles para simular la erosin de las capas que la nave viaja a travs del agua. Por otra parte, la prueba est descrita en la norma ASTM D-4939, comnmente conocida como prueba de tambor giratorio, se utiliza

para simulaciones similares [1] (vase Figura 5). Estos sistemas de prueba permiten una mejor simulacin de la presin sobre las capas. Mediante la recuperacin de

los paneles despus de un perodo de tiempo y la inmersin en un entorno se puede entonces determinar la forma en que los revestimientos se desempean. El tambor giratorio puede ser costoso, requiere el uso de paneles curvos y tiene capacidad

para bajo nmero de paneles de prueba dependiendo del dimetro y altura del tambor [1]. Este tipo de dispositivos solo pueden simular la erosin a una velocidad

determinada en un momento dado. 4 R.H. Perry, Manual del Ingeniero Qumico, Mc. Graw Hill, Madrid, pp. 28.26 (2006).



35

Fig. 9 Diagrama de un sistema de tambor rotatorio

1.3.1. MECANISMOS EN SISTEMAS DINAMICOS GIRATORIOS

1.3.2. Mecanismos

El concepto de mecanismo tiene su origen en el trmino latn mechanisma y se refiere a la totalidad que forman los diversos componentes de una maquinaria y que

se hallan en la disposicin propicia para su adecuado funcionamiento. En las mquinas, se llama mecanismo a la agrupacin de sus componentes que

son mviles y se encuentran vinculados entre s a travs de diversas clases de uniones; esto hace que dicha estructura pueda transmitir fuerzas y movimientos. El

mecanismo es el encargado de permitir dicha transmisin. Para que un mecanismo sea considerado como tal es necesario que se encuentre formado por una serie de componentes, los cuales son: eslabn (elemento rgido

que transmite el movimiento de un lugar a otro fundamental para que el mecanismo se active), nodo (unifica dos eslabones entre s para que a travs de l se

comunique el movimiento) y junta, tambin conocida como par cinemtico, (permite que eslabn y nodo funcionen correctamente, indicando la unin entre los diferentes eslabones como partes de un todo).

Los mecanismos pueden clasificarse de acuerdo a muchas variables: *De acuerdo a la cantidad de eslabones pueden ser de tipo binarios, ternarios o

cuaternarios



36

1.3.3. MOVIMIENTO GIRATORIO

Tambin llamado movimiento rotativo es el ms comn y utilizado en las maquinas, se caracterizan por que el sistema no tiene ninguna trayectoria rectilnea

pues se emplea en movimiento circular sobre un eje existen dos movimientos giratorios: El movimiento circular y el movimiento oscilante.

1.3.4. TIPOS DE MECANISMOS PARA LA TRANSFORMACIN DE MOVIMIENTO GIRATORIO

1.3.4.1. RUEDAS DE FRICCIN

Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos. Este sistema consiste, bsicamente, en dos ruedas solidarias con sus ejes, cuyos

permetros se encuentran en contacto directo, pudiendo transmitirse el movimiento de una a otra mediante friccin.

1.3.4.2. SISTEMA POLEA-CORREA

Transmite un movimiento giratorio de un eje a otro, pudiendo modificar sus caractersticas de velocidad y sentido. El sistema se compone, bsicamente, de dos ejes (conductor y conducido), dos poleas (conductora y conducida) y una correa.

1.3.4.3. SISTEMA CADENA-PIN

Transmite un movimiento giratorio entre ejes paralelos, pudiendo modificar la

velocidad, pero no el sentido de giro. Este sistema consta de una cadena cerrada cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piones) que estn unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.

1.3.4.4. SISTEMA DE ENGRANAJES

Permite transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro, pudiendo modificar las caractersticas de velocidad y sentido de giro. Estos ejes pueden ser paralelos,

coincidentes o cruzados. La transmisin simple de engranajes consta de una rueda motriz con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que

evita el deslizamiento entre las ruedas.

CEJAROSU Departamento de Tecnologa



37

1.4 DISEO MECANICO

Disear (o idear) es formular un plan para satisfacer una necesidad. En principio, una necesidad que habr de ser satisfecha puede estar bien determinada.

Los ingenieros mecnicos estn relacionados con la produccin y el procesamiento de energa y con el suministro de los medios de produccin, las herramientas de transporte y las tcnicas de automatizacin. Las bases de su capacidad y

conocimiento son extensas. Entre las bases disciplinarias se encuentran la mecnica de slidos, de fluidos, la transferencia de masa y momento, los procesos

de manufactura y la teora elctrica y de la informacin. El diseo en la ingeniera mecnica involucra todas las reas que componen esta disciplina. 1.4.1 Fases e interacciones del proceso de diseo

Fig.10 Fases del proceso de diseo

SHIGLEYS MECHANICAL ENGINEERING DESING, by RichardG. Budynas and J. Keith Nisbett. Copyright 2008 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved



38

1.4.2. Consideraciones del diseo Cuando se emplea la expresin consideracin de diseo se involucra de manera

directa alguna caracterstica que influye en el diseo del elemento, o tal vez en todo el sistema.

1. Funcionalidad

2. Ruido 3. Resistencia/esfuerzo

4. Estilo 5. Distorsin/deflexin/rigidez 6. Forma

7. Desgaste 8. Tamao

9. Corrosin 10. Control 11. Seguridad

12. Propiedades trmicas 13. Confiabilidad

14. Superficie 15. Manufacturabilidad

16. Lubricacin 17. Utilidad

18. Comercializacin 19. Costo 20. Mantenimiento

21. Friccin 22. Volumen

23. Peso 24. Responsabilidad legal 25. Vida

26. Capacidad de reciclado/ recuperacin de recursos

1.4.3. Normas y cdigos Uno de los propsitos importantes de una norma es poner un lmite al nmero de artculos en las especificaciones para proporcionar un inventario razonable de

herramientas, tamaos, formas y variedades. El propsito de un cdigo consiste en lograr un grado especfico de seguridad, eficiencia y desempeo o calidad. Es importante observar que los cdigos de

seguridad no implican seguridad absoluta. De hecho, la seguridad absoluta es imposible de obtener. Algunas veces realmente acontece un suceso inesperado.

Todas las organizaciones y sociedades que se presentan enseguida han establecido es-pesificaciones para normas y cdigos de diseo o seguridad. El nombre de la organizacin proporciona una gua de la naturaleza de la norma o

cdigo. Algunas de las normas y cdigos, as como las direcciones, se pueden obtener en la mayor parte de las bibliotecas tcnicas. Las organizaciones de inters

para los ingenieros mecnicos son:

Aluminum Association (AA)

American Gear Manufacturers Association (AGMA)

American Institute of Steel Construction (AISC)

American Iron and Steel Institute (AISI)

American National Standards Institute (ANS)



39

ASM International

American Society of Mechanical Engineers (ASME)

American Society of Testing and Materials (ASTM)

American Welding Society (AWS)

American Bearing Manufacturers Association (ABMA)

British Standards Institution (BSI)

Industrial Fasteners Institute (IFI)

Institution of Mechanical Engineers (I. Mech. E.)

International Bureau of Weights and Measures (BIPM)

International Standards Organization (ISO)

National Institute for Standards and Technology (NIST)

Society of Automotive Engineers (SAE)

1.4.4. Factor de diseo y factor de seguridad

Un enfoque general del problema de la carga permisible contra la carga de prdida de funcin es el mtodo del factor de diseo determinstico, al que algunas

veces se le llama mtodo clsico de diseo.

1.4.5. Economa

La consideracin del costo tiene una funcin tan importante en el proceso de la decisin de diseo que fcilmente podra emplearse el mismo tiempo para estudiar

el factor del costo que para realizar el estudio de todo el tema de diseo. Aqu slo se introducen algunos de los conceptos generales y reglas simples. 1.4.5.1. Tamaos estndar

La utilizacin de tamaos estndar o corrientes es el principio fundamental de la reduccin del costo. Aunque la mayor parte de los tamaos suele incluirse en los

catlogos, no se dispone de todos con facilidad. Algunos tamaos se emplean rara vez, por lo que no se almacenan. Un pedido urgente de los tamaos puede significar ms gastos y retrasos.



40

1.4.5.2. Tolerancias amplias

Las tolerancias de diseo influyen de muchas maneras en la factibilidad de fabricacin del producto final; las tolerancias estrictas quiz necesiten pasos adicionales en el procesamiento o incluso provocan que la produccin de una parte

sea econmicamente imprctica. Las tolerancias cubren la variacin dimensional y el intervalo de rugosidad superficial, as como la variacin de propiedades

mecnicas que generan el tratamiento trmico y otras operaciones de procesamiento.

Tabla 3 Costo contra tolerancia del proceso de maquinado.

SHIGLEYS MECHANICAL ENGINEERING DESING, by RichardG. Budynas and J. Keith Nisbett. Copyright 2008 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved



41

1.5. CONTROL DE SISTEMAS MEDIANTES VARIADORES DE

FRECUENCIA PARA EL CONTROL DE MOVIMIENTO

Qu es un motor elctrico? Un motor elctrico es un dispositivo que convierte la energa elctrica que recibe en

energa mecnica que se aprovecha en forma rotatoria a travs de la flecha.

Porque se llama de induccin?

Debido a su principio de funcionamiento, al conectar el devanado del estator a un sistema de voltaje, se induce el voltaje en el rotor por lo cual existe una interaccin

de campos magnticos (El del estator y el del rotor) que dan lugar a un par (torque) el cual proporciona la utilidad del motor.

Partes de un Motor elctrico de CA

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comnmente en un

motor de induccin de corriente alterna. En su forma instalada, es un cilindro

montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo

en cortocircuito los anillos que forman la jaula

Fig. 11 Partes de un motor AC

Como funciona un Motor elctrico de CA

Es sabido tambin que al circular corriente elctrica por una espira se

produce entorno a ella un campo magntico que es perpendicular a la espira y los polos de dicho campo magntico pueden ser invertidos si se invierte el sentido de circulacin de la corriente en el conductor. Este fenmeno es utilizado para generan

campos magnticos transitorios, a los que se denomina habitualmente electroimn.

Maquinas Electricas. Autor:Chapman. Editorial Mc Graw Hill Copyright 2008 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved



42

Fig. 12 Funcionamiento del campo magntico

Los motores de alterna trifsicos, por lo menos deben tener tres pares de

polos (un par para cada fase) lo que proporciona una velocidad de giro muy prxima

a la frecuencia de la corriente. De ah si se dobla el nmero de pares de polos la

velocidad de giro baja a la mitad.

Fig. 13 Funcionamiento de un motor trifsico

Calculo para determinar velocidad del motor

Un motor de induccin completar una rotacin a un valor de 2 entre sus

nmeros de polos para cada ciclo elctrico, debido a esto tenemos la frmula para

encontrar el nmero de ciclos elctricos por minuto

= (60

1 )

60 - Representa los 60 segundos de un minuto F - Representa la frecuencia de lnea



43

Por lo cual podemos deducir la velocidad sncrona con los datos de los nmeros de polos y la frecuencia:

= (

# )(

)

No Velocidad Sncrona F -- Frecuencia

Por lo tanto podramos describir que a diferentes nmeros de polos tendrn una velocidad rpm correspondiente, como se marca en la tabla 5.

Tabla 2 .Relacin de velocidad de R.P.M No. Polos

VFD (Variable Frequency Drive)

Gracias a su construccin sencilla, segura y econmica, los motores asncronos

trifsicos se cuentan entre los accionamientos ms frecuentemente empleados en la industria

Dado que por regla general la frecuencia del suministro de tensin es constante, una adaptacin a una mquina slo puede tener lugar por medio de una bobina. En

el funcionamiento, posterior el motor funciona con revoluciones fijas de por ejemplo 1800 rpm aprox. Si se requieren diferentes nmeros de revoluciones, hay que recurrir a motores cambia polos con dos bobinas. (Con dos bobinas son posibles

hasta 4 velocidades.) Sin embargo, por medio de motores cambia polos no es posible realizar ms velocidades o incluso un cambio de velocidad continuo.

Un variador de frecuencia se conecta entre la red y el motor. Su tarea consiste en transformar una tensin fija con frecuencia constante en una tensin variable con

frecuencia variable. De este modo es posible cambiar de forma continua la velocidad un motor asncrono. De un motor estndar con una bobina resulta un sistema de

accionamiento de velocidad variable



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Fig. 14 Conexin VFD- Motor

Controlador del VFD El controlador de dispositivo de variacin de frecuencia est formado por

dispositivos de conversin electrnicos de estado slido. El diseo habitual primero convierte la energa de entrada CA en CC usando un puente rectificador. La energa intermedia CC es convertida en una seal quasi-senoidal de CA usando un circuito

inversor conmutado. El rectificador es usualmente un puente trifsico de diodos, pero tambin se usan rectificadores controlados. Debido a que la energa es

convertida en continua, muchas unidades aceptan entradas tanto monofsicas como trifsicas (actuando como un convertidor de fase, un variador de velocidad).

Fig. 15 Diagrama de Variador de frecuencia

Tipos de VFD

VVI - Variable Voltaje Input ( Entrada variable de voltaje)

CSI - Current Source Input (Entrada de corriente)

PWM -Pulse Width Modulation (Modulacin de ancho de pulso)



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Ventajas y desventajas del inversor tipo VVI

Fig. 16 Diagrama de Secuencia del VVI

Ventajas y desventajas del inversor tipo CSI

Ventajas

Capacidad para mltiples motores Puede corres motores de rangos de .potencia pequea

Manejo de carrera en lazo Abierto

Eficiencia a cargas ligeras, Mejor que el PWM tipo VVI

Desventajas Hunting a baja velocidad

Los pulsos de torque pueden Ser largos

Sin capacidad regenerativa Son de capacidades pequeas A bajas velocidades el torque

No es tan bueno como en el PWM

La complejidad de los circuitos Es moderada El tamao fsico es moderado

El factor de potencia vara Directamente con la velocidad

Ventajas

Capacidad para manejo de motores de alta potencia

Capacidad regenerativa Eficiencia a bajas velocidades y

cargas ligeras mejor que el PWM

Desventajas Como resultado de lo complejo de

sus circuito el tamao es ms grande

Requiere control de lazo cerrado

Bsqueda a altas velocidades Las pulsaciones de troqu pueden

ser largas No puede operar sin el motor La capacidad de trabajo con varios

motores es limitada La produccin de torque a baja

velocidad es pobre



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Fig. 17 Secuencia del CSI

El ABC de Control y automatizacin de Enrquez Harper. Edit. Mc Graw Hill

Ventajas y desventajas del inversor tipo PWM

Fig. 18. Secuencia del PWM

Principios del inversor tipo PWM

El inversor cambia la energa elctrica de CA a CD, y despus de CD a CA. Las partes principales de la etapa de potencia son:

Ventajas

Su tamao fsico es pequeo Bajo costo Las pulsaciones de troqu son pequeas Operacin estable Produce excelente troqu a bajas

velocidades Puede correr motores de rangos

pequeos El factor de fuerza es bsicamente

constante a la salida de los rangos de velocidad

Desventajas

La capacidad regenerativa es limitada La eficiencia a bajas

velocidades y carga ligera es

baja



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Fig. 19 Inversor tipo PWM

A este tipo de inversor, tambin se conocen como equipos de 6 pulsos, tambin la salida de transistores trabajan como si fueran contactos, generando pulsos. Cmo cambia el voltaje de salida, si el voltaje de Bus de CD esta fijo?

El inversor consiste de seis IGBTs que se encienden y apagan en una secuencia tal que producen un voltaje en forma de pulsos cuadrados que se alimentan al motor. Para variar la frecuencia del motor, el nmero de pulsos y su ancho se ajustan resultando en un tiempo de ciclo mayor para bajar la velocidad o

tiempo de ciclo menor para subir la velocidad. Para cada frecuencia especfica hay un nmero ptimo de pulsos y anchos que producen la menor distorsin armnica

en la corriente que se aproxime a la seal senoidal. A mayor tiempo encendido, significa mayor salida de voltaje.

Fig. 20 Comparacin de tiempos de encendidos El ABC de Control y automatizacin de Enriquez harper . Edit. Mc Graw Hill

Formas de onda de Voltaje de Alimentacin a Motor y Corriente:



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Fig. 21 Comparacin de tiempos de encendidos

El ABC de Control y automatizacin de Enriquez harper . Edit. Mc Graw Hill

1.6. Sistemas de monitorizacin y control Los sistemas de monitorizacin y control son sistemas capaces de obtener informacin del entorno donde se despliegan para su posterior anlisis. En base de

este anlisis, realizan las acciones pertinentes. Para obtener la informacin de su entorno hacen uso de una red de sensores.

Estos sistemas se pueden clasificar en dos tipos:

Los sistemas de monitorizacin, que permiten hacer un seguimiento de los

valores recopilados por todos los sensores que forman la red. Estos sistemas de monitorizacin dispondran de una interfaz para visualizar los datos capturados en la pantalla de nuestro ordenador, telfono mvil o PDA.

Tambin se podran obtener estadsticas, grficas, realizar consultas a un historial de datos, etc. Se puede decir que este tipo de sistemas son pasivos

ya que el anlisis de los datos y posterior control lo realiza el personal competente.

Los sistemas de control: permiten, una vez recopilada y analizada la informacin del entorno, la puesta en funcionamiento de las acciones ms

adecuadas. Se puede decir que estos tipos de sistemas, son reactivos, ya que el anlisis de los datos y posterior control se realiza de forma automtica.

1.6.1. Diseo de sistemas de control

El diseo de sistemas de control es un ejemplo especfico de diseo en ingeniera. Otra vez, el objetivo del diseo en ingeniera de control es obtener la configuracin, especificaciones e identificacin de los parmetros claves de un

sistema propuesto para satisfacer una necesidad real.



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El primer paso en el proceso de diseo consiste en establecer los objetivos del sistema. Por ejemplo, se puede decir que el objetivo es controlar la velocidad de un

motor de manera precisa. El segundo paso es identificar las variables que se desean controlar (por ejemplo, la velocidad del motor). El tercer paso es escribir las

especificaciones en funcin de la precisin que se debe alcanzar. Esta precisin de control requerida conducir entonces a la identificacin de un sensor para medir la variable controlada.

La configuracin del sistema normalmente consistir de un sensor, el proceso

bajo control, un actuador y un controlador. El siguiente paso consiste en identificar un candidato como actuador. Esto depender, por supuesto, del proceso, pero la actuacin escogida debe ser capaz de ajustar de forma efectiva el comportamiento

del proceso.

El paso siguiente es la seleccin de un controlador, que con frecuencia consiste en un amplificador de suma que compensar la respuesta deseada y y la respuesta real, para luego transferir esta seal de medida del error a un amplificador

El paso final en el proceso de diseo es el ajuste de los parmetros del sistema

con el fin de lograr el comportamiento deseado. Si se puede conseguir el comportamiento deseado ajustando los parmetros se finalizar el diseo y se proceder a documentar los resultados. Si no es as, se necesitar establecer una

nueva configuracin del sistema y quizs seleccionar un actuador y un sensor mejores.

Fig. 22 Encoder o codificador incremental

C048: Diseo de sistemas de controlagosto 28, 2013 in Control Automtico, Control Theory, Estado Transitorio, Facultad de Ciencias, Feedback, Jorge Mrez, Lazo Cerrado, LTI MIMO SISO, Teora de Control, Universidad Nacional de Ingeniera



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CAPTULO 2: ANTECEDENTES



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2.1 Introduccin de recubrimientos para sistemas dinmicos en el mundo

La industria de la pintura marina est experimentando un cambio dinmico en la redefinicin las tecnologas de referencia utilizados en el mercado de

recubrimientos. Desde el 1970 de hasta el final del siglo, el estao tributilo (TBT) y

selfpolishing revestimientos dominaron la industria y siempre que el mercado con un precio razonable, pintura de proteccin efectiva y de alto rendimiento sistemas

para los buques para evitar el ensuciamiento de su superficie bajo el agua. Con la prohibicin a continuacin se avecina sobre OTC por la Organizacin Martima Internacional (OMI), se han desarrollado nuevas tecnologas de resinas y

formulaciones de revestimiento, utilizando xido cuproso en combinacin con biosidas de refuerzo para lograr el mismo objetivo. El 1 de enero de 2003, el tratado

de la OMI confirm esta OTC prohibicin que puso fin a la fabricacin de pinturas a base de TBT seguido por una prohibicin en 2008 de la presencia de TBT en todos los buques. Aunque an requiere la firma de 25 naciones para activar este tratado,

el industria ya ha dado cuenta de que el uso de componentes txicos que han estado indiscriminadamente en el medio marino por lixiviacin de pinturas marinas es una

cosa del pasado. Tambin existe la posibilidad que otras sustancias, tales como xido cuproso, aunque considerablemente menos txico que el TBT, eventualmente puede llegar a ser perjudicial para el medio marino ecosistema.

Formuladores de pinturas marinas estn bajo presin para desarrollar nueva sistemas de revestimiento con cobre reducida, sistemas preferentemente de metal

libre, y versatilidad en el color (aparte del rojo tradicional impartida por el ligante de xido cuproso) sin sacrificar los objetivos de rendimiento requerida por el sector del

transporte martimo. La innovacin dentro de la industria es alimentando la carrera para desarrollar una pintura marina superior.

Fig. 23 Microfotografa de una prueba

1 ASTM Standards: A 569/A 569M Specification for Steel, Carbon (0.15 Maximum Percent), Hot-Rolled Sheet and Strip Commercial



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Esto es claramente desprende de las numerosas patentes que se emiten por la novela pintura sistemas en los ltimos aos. Sin embargo, el progreso en el

desarrollo productos comerciales se ve obstaculizada por la tpicamente larga duracin de pruebas del panel de exposicin marinos que se requiere para verificar

la eficacia de un formulacin experimental antes de emprender pruebas de barco en ocanos. Existe por tanto una necesidad de optimizar las pruebas, ya sea protocolos o desarrollar sistemas de pruebas aceleradas mejoradas para poder

simular el proceso de erosin, mientras el barco circula a travs del mar.

Fig. 24 Prdida de material durante test

2.2 Mtodos existentes para la prueba dinmica

Hay varias pruebas estndar que se utilizan para la prueba dinmica de

sistemas anti incrustantes. Estos incluyen: la prueba de tambor giratorio, agua a alta velocidad canal, Poseidn, girando y girando el disco pruebas de agua.

La prueba de tambor giratorio fue una de las primeras pruebas desarrolladas (ASTM D-4939-89 (1996)). Esta prueba cuenta con un gran cilindro que est

conectado a un motor para inducir rotacin. Los paneles de ensayo se unen a la prueba de tambor de manera que se giran longitudinalmente a travs del agua. Velocidad del agua a travs de los paneles se puede medir mediante el uso de la la

rotacin del eje y el clculo de la velocidad angular en el borde exterior del tambor. Esto produce buenos resultados para la erosin en el tiempo de los paneles. Los

principales inconvenientes son que el rbol slo puede funcionar a una velocidad a la vez. Adems, los paneles deben ser curvas para acomodar apropiado en el tambor de la prueba. La curvatura de los paneles agrega un costo adicional para las

muestras y c

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"DISEÑO, ELABORACIÓN Y CONTROL DE UN SISTEMA DINAMICO PARA PRUEBAS EN AMBIENTE MARINO”