Embed Size (px)
Citation preview
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA DE NIEBLA SALINA
PARA EL ENSAYO DE METÁLES REVESTIDOS
FRANCESCO PISCIOTTI
CODIGO 1.094.241.096
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
INGENIERÍA MECÁNICA
PAMPLONA
2011
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA DE NIEBLA SALINA
PARA ENSAYAR METÁLES REVESTIDOS
FRANCESCO PISCIOTTI
C.C. 1.094.241.096
ANTEPROYECTO DE TRABAJO DE GRADO
MODALIDAD PASANTIA EMPRESARIAL
PROF. RAFAEL BOLIVAR LEON
DIRECTOR
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
INGENIERÍA MECÁNICA
PAMPLONA
2011
Ureña, 15 de mayo de 2011
Señores
COMITÉ TRABAJO DE GRADO
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA, MECATRÓNICA E
INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Asunto: presentación de Anteproyecto
Respetados señores, con el objeto de dar cumplimiento a uno de los
requisitos exigidos por la Universidad de Pamplona para obtener el título de
Ingeniero Mecánico envío a ustedes para su estudio y aprobación el
anteproyecto titulado DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA DE
NIEBLA SALINA PARA ENSAYO DE METÁLES REVESTIDOS que es el
trabajo que desarrollare en modalidad pasantía empresarial.
Se adjunta la presente, carta de aceptación como director del proyecto del
Ing. Rafael Bolívar León, y como asesor técnico el Ing. Francisco Collado.
Agradeciendo de antemano la colaboración que se le preste a la presente.
_______________________________
AUTOR FRANCESCO A. PISCIOTTI C. COD. 1.094.241.096
Ureña, 15 de Mayo de 2011 Señores
COMITÉ TRABAJO DE GRADO
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA, MECATRÓNICA E
INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Asunto: Aceptación Director
Respetados señores, por medio de la presente me permito comunicarles que
acepto prestarle(s) la colaboración profesional requerida como DIRECTOR
DEL PROYECTO DE GRADO titulado “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE
UNA CÁMARA DE NIEBLA SALINA PARA ENSAYO DE METÁLES
REVESTIDOS”
Dicho trabajo será elaborado por el estudiante del Plan de Estudios de
Ingeniería mecánica: Francesco A. Pisciotti C., Código 1.094.241.096.
Me comprometo a dirigir el proyecto propuesto hasta que éste sea culminado
y siempre y cuando el aspirante acate mis recomendaciones.
Atentamente,
__________________________________
Rafael Bolívar León Ingeniero Mecánico [email protected]
Ureña, 15 de Mayo de 2011
Señores
COMITÉ TRABAJO DE GRADO
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA, MECATRÓNICA E
INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Asunto: aceptación asesor
Respetados señores, por medio de la presente me permito comunicarles que
acepto prestarles la colaboración profesional requerida como ASESOR
TÉCNICO DEL PROYECTO DE GRADO titulado “DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA DE NIEBLA SALINA PARA ENSAYO
DE METÁLES REVESTIDOS”.
Dicho trabajo será elaborado por el estudiante del Plan de Estudios de
Ingeniería Mecánica: Francesco A. Pisciotti C., Código 1.094´241.096.
Me comprometo a asesorar técnicamente el proyecto propuesto hasta que
éste sea culminado y siempre y cuando el aspirante acate mis
recomendaciones.
Atentamente,
_____________________________________
FRANCISCO COLLADO. Ingeniero Mecánico.
INTRODUCCION
El presente proyecto tiene como objetivo, diseñar y construir una cámara de
niebla salina que permitirá ensayar muestras de los materiales que se utiliza
para la fabricación de las carrocerías en la empresa “Carrocerías Andinas
C.A”.
La primera etapa del proyecto estará centrada en la documentación referente
a las cámaras de niebla salina existentes en el mercado, así como también
seleccionar y cotizar los materiales a utilizar para su construcción, aquí se
recurrirá al apoyo del personal de la empresa que puede brindar la
información necesaria correspondiente.
La segunda etapa estará fundamentada en el diseño del equipo con todos
los parámetros, usando “SOLIDWORKS” para el diseño, “ANSYS” ó
“ALGOR” para la simulación.
En la tercera etapa se construirá la cámara de niebla salina. Aquí
nuevamente se contará con el apoyo del personal de planta. También se
escribirá un manual de utilización del equipo, un manual para pruebas
estándar y modelo de las respectivas fichas técnicas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La empresa “CARROCERIAS ANDINAS C.A” ubicada en la zona industrial
de Ureña Edo. Táchira, se especializa en el diseño, fabricación y ensamble
de carrocerías para autobuses. El material utilizado para fabricar las
carrocerías es generalmente acero estructural ASTM A-36.
El departamento de diseño de la empresa ha detectado la necesidad de
contar con un equipo donde se realicen ensayos de corrosión con el
propósito de evaluar las propiedades anticorrosivas de los recubrimientos
que allí se utilizan, ya que actualmente esta evaluación se hace visualmente
por el ingeniero de planta encargado.
JUSTIFICACION
La ejecución de este proyecto se basa en la necesidad inminente de obtener
resultados precisos que determinen el comportamiento ante la corrosión del
revestimiento del acero estructural ASTM A-36 que se utiliza para construir la
carrocería según la norma técnica colombiana NTC 1156[1] con lo cual se
espera que la calidad y el tiempo de producción mejore notablemente.
Entre los ensayos para determinar el comportamiento a la corrosión de los
recubrimientos, se ha decidido que la cámara de niebla salina es la mejor
opción por que permite desarrollar una nueva modalidad de ensayo e
inspección entre los materiales con los cuales se fabricará las carrocerías;
creando eficiencia y eficacia a través de la optimización de recursos.
OBJETIVOS
GENERAL
Diseñar y construir una cámara salina que permita ensayar el
revestimiento del acero ASTM A-36 utilizado para fabricar las carrocerías
en la empresa “CARROCERIAS ANDINAS C.A”
ESPECIFICOS
Revisión y análisis bibliográfico referente a cámaras salinas.
Dimensionar la cámara de niebla salina considerando la superficie de la
pieza a ensayar.
Generar un esquema visual del prototipo de la cámara salina en el
software “SOLIDWORKS”.
Seleccionar los materiales a utilizar para la construcción de la cámara de
niebla salina
Verificar los catálogos de las piezas estándar para su construcción.
Construir la cámara de niebla salina.
Elaborar un manual de utilización y mantenimiento del equipo.
DELIMITACIONES
La cámara de niebla salina debe tener las dimensiones acorde con las piezas
fabricadas en la empresa “CARROCERIAS ANDINAS C.A”.
En este punto inicial, se ha determinado que un material a usar en la
fabricación de la cámara es el Flexiplast, cuya disponibilidad en el mercado
es difícil y deberá hacerse una importación.
El manual de ensayos se realizara solo para el acero ASTM A-36 con el cual
se construyen las carrocerías en esta empresa.
La cámara deberá situarse en una superficie plana y libre, con un área total
de 3 m2 fuera del alcance de potenciales golpes que puedan causar su
posterior deterioro. Aún con esta limitación no se encuentra disponible en la
empresa tal espacio a causa de la línea de producción, por lo tanto deberá
construirse un cuarto aislado para instalar el equipo conllevando un costo
adicional para el desarrollo de este proyecto.
Después de la construcción de la Cámara de Niebla Salina, está deberá
someterse a pruebas durante 2 meses. Estas pruebas y ajustes no entran
como objetivo de este proyecto y es responsabilidad de Carrocerías Andinas
C.A
ALCANCES
El proyecto terminará con la construcción de la cámara salina para hacer
pruebas de corrosión al acero ASTM A-36 y su respectivo manual de
operación.
Esta construcción podrá generar a futuro dentro de la empresa una mejora
en la producción ya que podrán valorarse distintos tipos de recubrimiento y
podría eventualmente evitarse un sobredimensionamiento en el producto.
MARCO DE REFERENCIA
Definimos como cámara de niebla salina a un sistema de laboratorio capaz
de simular el ambiente marino, bajo condiciones normalizadas, con el fin de
realizar ensayos de resistencia a la corrosión de metales.
Este tipo de cámaras son capaces de reproducir, a escala de laboratorio,
todas las condiciones climáticas posibles que se pueden producir en la
naturaleza, tales como: climas tropicales, árticos, desérticos, espaciales, etc.,
mediante la generación controlada de los parámetros frío, calor y humedad.
Asimismo, es posible la simulación de condiciones extremas mediante la
generación de nieve, hielo, deshielo, condensación, secado, etc., y sus
combinaciones térmicas, pudiendo preseleccionar incluso condiciones
artificiales.[2] En la figura 1 se muestra un esquema de la cámara de niebla
salina utilizada por la empresa CCI en Japón.
Fig.1 Modelo de una cámara salina que fabrica la empresa CCI en Japón
Los rangos de temperatura pueden alcanzar extremos comprendidos entre –
150ºC y +200ºC, y humedades relativas entre 5% HR y saturación.[2]
Tanto las cámaras de serie, como las de ejecución especial, pueden ser
dotadas de un amplio listado de elementos opcionales y sistemas diversos
de control avanzado, originales CCI. [2]
Aplicaciones
Tecnología aeroespacial y aeronáutica.
Automoción. Tecnología ferroviaria. Naval. Componentes.
Acondicionamiento de plásticos. Humidificación y pruebas.
Construcción. Curado de probetas de hormigón y mortero. Materiales.
Ensayos de estabilidad de productos farmacéuticos según ICH.
Automatismos eléctricos y electrónicos. Robótica.
Telecomunicaciones.
Tecnología militar. Armamento y equipo. Pruebas e investigación.
Crecimiento de plantas e investigación vegetal.
Recubrimientos. Pinturas, barnices y metalizaciones.
Cosmética y alimentación.
Cartonajes y papeles. Madera y corcho. Embalajes.
Vidrio. Acristalamientos.
Química industrial. Ingeniería química.
CCI fabrica desde 1967, bajo la Certificación AENOR, cámaras de simulación
climática, entre las que se encuentran las cámaras de ensayos de corrosión
acelerada capaces de reproducir cualquier ambiente marino que pueda
encontrarse en nuestros mares y acelerarlo a requerimiento. A este respecto
es de destacar que CCI ha desarrollado este tipo de cámaras para el Centro
Nacional de Investigaciones metalúrgicas CENIM, perteneciente al Consejo
Superior de Investigaciones Científicas, y las compañías más relevantes del
sector, entre otras entidades públicas y universidades diversas.[3]
Otra empresa muy importante que se caracteriza por realizar ensayos en
cámaras de niebla salina es Direct Industry Erichsen, que principalmente se
encarga de la fabricación de estos modelos según DIN, EN, ISO, ASTM, BS.
Fig. 1 Cámara de niebla salina fabricada por la empresa Industry Erichsen
La empresa de Fundición Dúctil Benito, es otra gran pionera en la fabricación
de cámaras salinas; ubicada en varias sedes del planeta se ha convertido en
una de las más importantes manufactureras de cámaras de ensayo corrosivo
con sedes de trabajo en Sant Bartomeu del Grau (BARCELONA), Galicia, y
China.
Fig. 2 Cámara de aceleración corrosiva instalada en la empresa Fundiciones
Dúctil Benito. España
La norma ASTM B117.
De los parámetros establecidos en ella se partió para el diseño del equipo; el
procedimiento descrito por esta norma ha sido generalmente aceptado como
el método estándar para ensayo de corrosión y es todavía extensamente
empleado para probar acabados con pintura y otros tipos de recubrimientos
protectores, componentes militares, componentes eléctricos y en controles
de calidad a productos terminados, sin embargo es de aclarar que este
método no es aplicable a todo tipo de materiales, en la norma se especifican
algunos de los materiales para los que los resultados obtenidos por este
método no son adecuados. Generalmente el requerimiento para
los resultados de una prueba de este tipo se especifica en número de horas
a la falla en la prueba del spray de sal.[4]
Boquillas de rocío
Las boquillas satisfactorias pueden ser de caucho duro, plástico u otro
material inerte.
El tipo más comúnmente usado se hace de plástico. Se consiguen boquillas
calibradas para consumo de aire y atomización de la solución. En la tabla 1
se muestran las características de la boquilla típica.
Altura del sifón en cm Flujo de aire, dm3/min Consumo de solución,
cm3/h
Presion de aire, kPa Presion de aire, kPa
34 69 103 138 34 69 103 138
10 19 26,5 31,5 36 2100 3840 4584 5256
20 19 26,5 31,5 36 636 2760 3720 4320
30 19 26,5 31,5 36 0 1380 3000 3710
40 19 26,5 31,5 36 0 780 2124 2804
Tabla .1. Características operativas de la boquilla típica de rocío
METODOLOGIA DE INVESTIGACION
Existen cuatro etapas fundamentales para el desarrollo de este proyecto:
revisión y análisis bibliográfico, diseño de la cámara de niebla, construcción
y redacción del manual del equipo y tesis.
La revisión bibliográfica se realizará a través de los distintos medios como la
internet, revistas, libros, etc. Esta debe conllevar al conocimiento teórico del
equipo, a empezar a crear trazados imaginarios, una estimación de los
costos de los materiales a utilizar, tiempo estimado para encargo de
materiales y organización del equipo de trabajo
El diseño se efectuará en el software “solidworks” y la simulación se
realizará en el software de elementos finitos “ansys” o “algor”.
La construcción de la cámara de niebla salina se realizara con el apoyo del
personal capacitado en áreas de eléctrica, electrónica, mecánica y
manufactura y la coordinación por parte del ingeniero encargado del
proyecto.
Finalmente, se escribirá el manual del equipo junto con el libro de tesis de
grado, este ultimo como requisito exigido por la Universidad de Pamplona.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADES
MES 1 MES 2 MES 3 MES 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Documentación X X
Diseño de la
cámara
X
X
X
X
X
Construcción
de la cámara X X X X X
Escritura del
manual del
equipo y del
libro de tesis
X
X
X
X
X
X
RECURSOS FINANCIEROS
Estos recursos financieros serán aportados por parte de la empresa
“Carrocerías Andinas C.A” y ya se encuentran disponibles.
PRESUPUESTO PRECIO BsF
Lamina de acero Inoxidable Calibre 16 50000 Válvulas
de aspersión 70000 Lámina de
Flexiplast
Cilindros en fibra de vidrio tipo C 85000
Boquillas de aire pulverizadoras
Sensores de nivel 104200
Peachimetro 28200
Pistón neumático 150000
Pantallas led 82000
Cámara de niebla salina en conjunto (Aprox.) 569400
BIBLIOGRAFIA
[1] Norma técnica Colombiana NTC 1156. Práctica para ensayo de niebla
Salina. 1998
[2] Cámaras de corrosión para ensayos de niebla salina. Ascott.
http://www.ascott-analytical.com/downloads/ssc_brochure_iss_c_spanish.pdf
[3] Cámaras de ensayos climáticos y de envejecimiento ambiental
acelerado para reproducción y simulación en laboratorio de climas
naturales o artificiales diseño. Investigación y desarrollo desde 1967.
[4] Diseño y construcción de una cámara de niebla salina para ensayos
de corrosión. Universidad Tecnológica de Pereira. Septiembre de 2007.
Carlos A. Arias Córdoba, Erwin Calvo Henao, Jose I. Ochoa Jaramillo
