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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS
DEPARTAMENTO DE INGE
DISEÑO DE UN SISTEMA PROCESO DE GALVANIZADO DE TUBERÍAS PARA CAÑO
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: “REGISTRO
DISEÑO DE LOS ACCIONAMIENTOS SERVOCONTROLADOS PARA
SISTEMAS DE CONTROL DE MOVIMIENTO
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
DAN CUAUHPILLI PINALES VENADERO
JOSUÉ DAVID MÁRQUEZ HERNÁNDEZ
M. EN C. PEDRO HUERTA GONZÁLEZ
M. EN C. IVONE CECILIA TORRES
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN CONTROL YAUTOMATIZACIÓN
DE UN SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO EN ELPROCESO DE GALVANIZADO DE TUBERÍAS PARA CAÑO
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: “REGISTRO SIP 20082329
DISEÑO DE LOS ACCIONAMIENTOS SERVOCONTROLADOS PARA
SISTEMAS DE CONTROL DE MOVIMIENTO
REPORTE TÉCNICO
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
DAN CUAUHPILLI PINALES VENADERO
JOSUÉ DAVID MÁRQUEZ HERNÁNDEZ
ASESORES:
M. EN C. PEDRO HUERTA GONZÁLEZ
M. EN C. IVONE CECILIA TORRES RODRÍGUEZ
MÉXICO D.F., MAYO
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS
NIERÍA EN CONTROL Y
NEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO DE TUBERÍAS PARA CAÑO
SIP 20082329”
DISEÑO DE LOS ACCIONAMIENTOS SERVOCONTROLADOS PARA
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
MÉXICO D.F., MAYO 2008
INSTITUTO POLITEChIICO NACIOI{ALESCUELA SUPERTOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFf,SIONAL OADOLFO LÓPEZ MATEOS''
TEMA I}E TESIS
QUE PARA OBTENI RELTITUIODEPoR LA oPCróNDE TITULAcIóNDEBEnA(N) D[SARRoLLAR
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JEFE DEL DEPARTAMENTO ACADÉtvtICO DE .¡Ernrun¡lc A
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ING. JOSE)TNGDL MEJIA DOMINGUEZ -U _-,;;
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION .
PROYECTO DE TNVESTIGACIÓN SIP-20 082329
cc. ¡osuÉ DAVrD rvlÁnerJuz HERNÁNnnzDAN CUAUHPILLI PINALES VENADERO
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MEXICO D.F. A 04 DE DICIEMBRE DE,2OOS
ASESORES
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M. EN C. PEDRO F. HUERTA GONZALEZ M. EN C. IVO . TORRES RODRTGUF,Z
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INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓÑ
AGRADECIMIENTOS
AL ÚNICO Y SABIO DIOS Por permitirme llegar hasta este momento tan importante de mi vida y lograr otra meta más
en mi carrera, al mejor ingeniero forjador de la vida y el universo.
GRACIAS A MIS PADRES
Por su cariño, comprensión y apoyo sin condiciones ni medida. Gracias por guiarme sobre
el camino de la educación. Creo ahora entender porque me obligaban a terminar mi tarea
antes de salir a jugar, y muchas cosas más que no terminaría de mencionar.
GRACIAS A MIS TÍOS
Por tu apoyo, compresión y amor que me permite sentir poder lograr lo que me proponga.
Gracias por escucharme y por sus consejos (eso es algo que lo hacen muy bien). Gracias
por ser parte de mi vida; son lo mejor que me ha pasado.
GRACIAS A MIS COMPAÑEROS DE LA VIDA
Por sus comentarios, sugerencias y opiniones. Además de ser buenos amigos son la mejor
compañía para compartir cualquier momento y saber que cuento con ustedes.
GRACIAS A MIS ABUELITOS
Por encomendarme siempre con Dios para que saliera adelante. Yo se que sus oraciones
fueron escuchadas.
GRACIAS A MIS ASESORES
Por apoyarme durante el trabajo. Sus consejos, paciencia y opiniones sirvieron para que me
sienta satisfecho en mi participación dentro del proyecto de investigación.
GRACIAS A CADA UNO DE LOS MAESTROS
Que participaron en mi desarrollo profesional durante mi carrera, sin su ayuda y
conocimientos no estaría en donde me encuentro ahora que forjaron gran parte de lo que
soy.
GRACIAS A TODOS MIS AMIGOS
Que estuvieron conmigo y compartimos tantas aventuras, experiencias, desveladas. Gracias
a cada uno por hacer que mi estancia en el Poli fuera de momentos inolvidables.
GRACIAS AL POLITÉCNICO Y LA ESIME Forjadores de profesionales que han puesto muy en alto a nuestro querido México y nos
brindan su apoyo en sus recintos que son un segundo hogar.
“Porque son todos ustedes el motivo más grande que Dios me ha dado para mi esfuerzo
cotidiano, ayudándome a lograr siempre cualquier meta que me proponga, que Dios los
bendiga”.
"Para las personas creyentes, Dios esta al principio. Para los científicos está al final de todas sus
reflexiones." Max Planck
RESUMEN El galvanizado es un recubrimiento muy utilizado en la industria, en el siguiente trabajo es explicado este proceso, pues es parte esencial para el diseño que se va a tratar más adelante. La información del trabajo aquí contenido tiene la finalidad de mostrar un diseño que es realmente factible, en consecuencia se comienza por explicar cómo se lleva a cabo el proceso en la actualidad en cada una de las etapas del proceso. Además se explica de manera concisa el porqué darle tratamiento a estas piezas, así como las diferentes aplicaciones pues como se verá tiene grandes ventajas en relación con el tiempo de vida de los materiales y la resistencia a diferentes climas. Existen ciertas ventajas en cuanto otros recubrimientos y las razones son muy bastas, conforme se avance en el trabajo se reafirman las razones de porque galvanizar. Pero como en toda la industria las ideas nunca cesan y en cualquier campo existe la posibilidad de innovar los sistemas para obtener más beneficios. ¿Cómo es posible diseñar un sistema neumático para este proceso? Es una pregunta que se va contestando desde el capitulo 3; pues muestra a base de datos y gráficos, que es un sistema posible de instalar en el proceso de galvanizado. Y que además se siguen utilizando los mismos elementos que ya se tienen en la empresa, pues solamente es sustituido el elemento encargado de la inmersión de las piezas (polipasto). Pero como en todo, tiene que existir un motivo por el cual se diseñe este sistema y por ello se plantea de manera sencilla la versatilidad y rentabilidad del diseño.
ÍNDICE
CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN AL TRABAJO 1
1.1 OBJETIVO GENERAL 2
1.2 JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO 2
1.3 ANTECEDENTES SOBRE EL SISTEMA A DESARROLLAR 2
1.4 FUNDAMENTOS DE LA PLANTA DE GALVANIZACIÓN 4
1.4.1 GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE 6
1.4.2 CARACTERÍSTICAS DEL GANVANIZADO 7
1.4.2.1 ¿CÓMO EL GALVANIZADO PROTEGE AL ACERO? 7
1.4.2.2 VENTAJAS 10
1.4.3 SEGURIDAD 12
1.4.4 RECUBRIMIENTOS DE ACERO 13
1.4.5 PRINCIPALES APLICACIONES DEL GALVANIZADO 14
1.5 CONTENIDO DEL TRABAJO 15
CAPÍTULO II.- PROCESO DE GALVANIZADO PARA LAS TUBERÍAS DE ACERO 16
2.1 PROCESO DE GALVANIZACIÓN DE CAÑOS 17
2.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS CAÑOS 17
2.3 GALVANIZADO Y SUS ETAPAS 22
2.4 INSPECCIÓN 28
CAPITULO III.-DISEÑO DEL SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO
30
3.1 DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO 31
3.2 DIAGRAMAS ELECTRONEUMÁTICOS 34
3.3 DETERMINAR LA CAPACIDAD DE LOS CILINDROS 37
3.4 DIAGRAMAS DE OPERACIÓN 40
3.5 MASA DE LA CARGA 44
3.6 DISPOSITIVOS DE ENTRADA 46
3.7 DIAGRAMAS ELÉCTRICOS 47
3.8 UTILIZACIÓN DEL PLC 50
3.9 DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA SECUENCIA DE OPERACIÓN 55
CAPÍTULO IV.- ANALISIS DE RESULTADOS Y COSTO–BENEFICIO 58 4.1 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO 59
4.2 ANÁLISIS DE LOS COSTOS Y TIEMPO DE INVERSIÓN DEL PROYECTO 59
4.3 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO Y TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN 63
4.4 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE RELACIÓN DE COSTO-BENEFICIO 67
CAPITULO V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 69 5.1 RECOMENDACIONES DE MANTENIMIENTO 70
5.2 CONCLUSIONES 71
ANEXOS 72 GLOSARIO 89 SIMBOLOGÍA 91 BIBLIOGRAFÍAS Y REFERENCIAS 94
ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN AL TRABAJO Figura 1.1 Proceso de galvanizado general en instalación discontinua 5
Figura 1.2 Tubos galvanizados 5
Figura 1.3 Esquema de una instalación de galvanización en continuo de chapa. 6
Figura 1.4 Metal con parte oxidada y parte galvanizada 7
Figura 1.5 Recubrimiento de zinc en acero 7
Figura 1.6 Diagrama de dureza de los recubrimientos galvanizados 8
Figura 1.7 Galvanizado por inmersión en caliente 13
Figura 1.8 Terminados en recubrimientos galvanizado y pintura 13
Figura 1.9 Principales aplicaciones del galvanizado de acero 14
CAPÍTULO II.- PROCESO DE GALVANIZADO PARA LOS CAÑOS
Figura 2.1 Etapas del proceso de galvanizado 17
Figura 2.2 Caños de acero galvanizado para la conducción de fluidos 18
Figura 2.3 Caños para la conducción de agua, gas, vapor, petróleo, aire presurizado y fluidos no
corrosivos.
19
Figura 2.4 Caños para la conducción de cableado eléctrico tipo conduit. 21
Figura 2.5 Plano del proceso de galvanizado 22
Figura 2.6 Tina de limpieza 24
Figura 2.7 Enjuague con agua 25
Figura 2.8 Decapado por baño ácido 25
Figura 2.9 Inmersión del material en las soluciones 26
Figura 2.10 Inmersión en sal Flux 36
Figura 2.11 Piezas suspendidas y que serán sometidas al galvanizado 28
Figura 2.12 Escurrimiento de las piezas 28
Figura 2.13 Inspección de las piezas 29
CAPITULO III.- DISEÑO DEL SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO
Figura 3.1Bosquejo de la grúa. 31
Figura 3.2Bosquejo del carro de la grúa. 32
Figura 3.3 Diagrama del sistema electroneumático en su estado inicial. 35
Figura 3.4 Diagrama del sistema electroneumático en posición de inmersión de piezas. 35
Figura 3.5 Grafica de relación presión de aire Fuerza para determinar el diámetro del embolo 38
Figura 3.6 Nomograma para la determinación de cargas y carreras con vástagos normales (N) y
reforzados (S,), válidos para un tipo de cilindro determinado. (Cortesía de FESTO)”
39
Figura 3.7 Simulación del cilindro neumático. 40
Figura 3.8 Diagrama de operaciones “Tina de desengrase” 41
Figura 3.9 Diagrama de operaciones “Primera tina de enjuague” 41
Figura 3.10 Diagrama de operaciones “Tina de decapado” 42
Figura 3.11 Diagrama de operaciones “Segunda tina de enjuague” 42
Figura 3.12 Diagrama de operaciones “Tina de inmersion en flux” 43
Figura 3.13 Diagrama de operaciones “Tina de flujo de sal de amoniaco” 43
Figura 3.14 Diagrama de operaciones “Tina de baño de zinc” 44
Figura 3.15 Accesorios de los cilindros neumáticos 47
Figura 3.16 Diagrama electroneumático “activación de las electroválvulas EV1 y EV3” 48
Figura 3.17 Diagrama electroneumático “Activación de las electroválvulas EV2 y EV4” 49
Figura 3.18 Elementos de entrada 51
Figura 3.19 Elementos de salida 52
Figura 3.20 Diagrama de conexiones 53
Figura 3.21 Conexión del cable 1761-CBL-PM02 54
Figura 3.22 Conexión punto a punto 54
Figura 3.23 Diagrama de flujo del sistema electroneumático 55
Figura 3.24 Diagrama de flujo del proceso 57
CAPÍTULO IV.- ANALISIS DE RESULTADOS Y COSTO –BENEFICIO
Figura 4.1 Gráfica de rendimiento de sistemas de galvanización 62
Figura 4.2 Gráfica de rendimiento en costos y tiempo de sistemas convencional y electroneumático 65
Figura 4.3 Exportaciones e importaciones siderúrgicas y productos derivados 1989-1999
(Millones de Toneladas)
67
ANEXOS 73
ANEXO A DESCRICIÓN DE LA GRÚA VIAJERA 73
ANEXO B DISPOSITIVOS NEUMÁTICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS 73
Figura B.I Cilindro de doble efecto DNG-200-700-PPV-A-S6 73
Figura B.II Brida basculante 75
Figura B.III Brida basculante 75
Figura B.IV Electroválvulas de impulsos JMFH-5-1/2 76
Figura B.V Bobinas compuestas con conectores msfg-24 dc/42 ac 77
Figura B.VI Acoplamiento para vástago S6-M36X2 78
Figura B.VII Racores roscados y accesorios 79
Figura B.VIII Regulador de caudal GRLA-1/2-B 79
Figura B.IX Racor rápido QS-1/2-16 80
Figura B.X Silenciador con rosca U-1/2 82
Figura B.XI Tubo flexible azul PUN-16X2,55 BL 83
Figura B.XII Unidad de mantenimiento con purga automática FRC-3/4-D-MAXI-A 83
Figura B.XIII Válvula de arranque HEE-D-MAXI-24 84
Figura B.XIV Fijación para emisor SMB-2B 85
Figura B.XV Sensor magnético SMEO-1-LED-24 B 86
ANEXO C PLC Y SUS ELEMENTOS
Figura C.I Software de programación (RSLogix 500 Starter) 87
Figura C.II PLC micrologix 1100 88
ÍNDICE DE TABLAS CAPÍTULO I.- INTRODUCCIÓN AL TRABAJO
Tabla 1.1 Velocidad de corrosión del zinc en diferentes atmosferas 9
Tabla 1.2 Comparación de galvanizado y recubrimiento con pintura 11
CAPÍTULO II.- PROCESO DE GALVANIZADO PARA LOS CAÑOS
Tabla 2.1 Dimensiones de los caños de acero galvanizado para la conducción de fluidos 18
Tabla 2.2 Caracerísticas tecnicas de los caños de acero galvanizado para la conducción de fluidos. 18
Tabla 2.3 Dimensiones de los caños para la conducción de agua, gas, vapor, petroleo, aire presurizado
y fluidos no corrosivos
19
Tabla 2.4 Características tecnicas de los caños para la conducción de agua, gas, vapor, petróleo, aire
presurizado y fluidos no corrosivos.
20
Tabla 2.5 Dimensiones de los caños para la conduccion de cableado electrico tipo conduit. 21
Tabla 2.6 Características tecnicas de los caños para la conducción de cableado eléctrico tipo conduit. 21
CAPITULO III.- DISEÑO DEL SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO
Tabla 3.1 Parámetros de trabajo (características de la grúa viajera). 32
Tabla 3.2 Pesos de los elementos neumáticos y electroneumáticos montados en el carro de la grúa. 33
Tabla 3.3 Elementos del diagrama electroneumático. 36
Tabla 3.4 Parámetros para el diseño del cilindro. 39
Tabla 3.5 Masas de los caños galvanizados. 44
Tabla 3.6 Tabla de accesorios de los cilindros neumáticos. 47
Tabla 3.7 Asignación de entradas y salidas (E/S). 50
CAPÍTULO IV.- ANALISIS DE RESULTADOS Y COSTO –BENEFICIO
Tabla 4.1 Lista de material 59
Tabla 4.2 Gastos técnicos y administrativos. Salarios para el personal que intervienen costos del
proyecto
60
Tabla 4.3 Costos Totales de proyecto 61
Tabla 4.4 Precios de tubos 62
Tabla 4.5 Crecimiento porcentual de la producción en base a demanda mundial de acero y productos
derivados 1998 -1999
63
Tabla 4.6 Principales empresas productoras de acero y productos derivados, 1999. 64
Tabla 4.7 Relación de rendimiento de costos y ganancias de los sistemas en la producción mensual 68
CAPITULO V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Tabla 5.1 Plan de mantenimiento 70
ANEXOS
ANEXO B DISPOSITIVOS NEUMÁTICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
Tabla B.I Características y propiedades del Cilindro de doble efecto DNG-200-700-PPV-A-S6 74
Tabla B.II Características y propiedades de las electroválvulas de impulsos JMFH-5-1/2 76
Tabla B.III Características y propiedades de las bobinas compuestas con conectores msfg-24 dc/42
ac
77
Tabla B.IV Acoplamiento para vástago S6-M36X2 78
Tabla B.V Características y propiedades de los racores roscados y accesorios 79
Tabla B.VI Características y propiedades del regulador de caudal GRLA-1/2-B 80
Tabla B.VII Características y propiedades del Racor rápido QS-1/2-16 81
Tabla B.VIII Características y propiedades del Silenciador con rosca U-1/2 82
Tabla B.IX Características y propiedades del tubo flexible azul PUN-16X2,55 BL 83
Tabla B.X Caracteristicas y propiedades de la Unidad de mantenimiento con purga automática 84
Tabla B.XI Características y propiedades de la válvula de arranque HEE-D-MAXI-24 85
Tabla B.XII Caracteristicas y propiedades sensor magnético SMEO-1-LED-24 B 86
1
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN AL
TRABAJO
2
1.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar un sistema neumático para la inmersión de los caños en las diferentes tinas del
proceso. Este sistema será adaptado al carro de la grúa ubicado en el área de trabajo el
cual se encarga de transportar el material por todo el proceso de galvanizado.
1.2 JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO
La empresa productora de tubería de acero galvanizado “AHMSA” (México), tiene un
proceso de galvanizado el cual es controlado manualmente por medio de una grúa. Esta
grúa a su vez tiene montado un carro en el cual se encuentra un polipasto encargado de
sostener las piezas así como de someterlas a un proceso de inmersión que se lleva a cabo
para el galvanizado.
Se ha podido observar, que cuando se someten las piezas a los diferentes tipos de
tratamientos, se tienen diferentes tiempos de inmersión, que por ser un manejo manual no
son precisos y que repercuten en la calidad de las piezas al galvanizarlos de manera
deficiente. Además de que el polipasto que se usa para cargar el material no soporta
cargas tan grandes, lo que limita la producción.
Es por ello, que se decidió diseñar un sistema electroneumático que ayude a tener tiempos
precisos para permitir mejorar la calidad del proceso y que a su vez incremente la
producción, pues este sistema podría soportar cargas mucho más grandes que el sistema
empleado hasta ahora.
Cabe aclarar que el sistema neumático es en realidad la base del diseño en este proceso, la
causa de ello es porque el manejo del material a galvanizar es realizado por este sistema.
Este sistema seria establecido en lugar del polipasto que es el elemento con el que
actualmente se cuenta.
1.3 ANTECEDENTES SOBRE EL SISTEMA A DESARROLLAR
En 1742 el químico francés Melouin presentó a la real academia francesa un estudio
sobre la aplicación de una capa de zinc al hierro, sumergiéndolo en zinc fundido.
Durante la segunda mitad del siglo XVIII hay muchas referencias a vasijas de hierro
cubiertas con zinc; Richard Watson, Obispo de Llandaff describió un método usado en
Rouen para aplicar una capa de zinc por inmersión: “Las vasijas se dejan Primero tan
brillantes que no se ve un solo punto negro en ellas, entonces se frotan con una solución
sal amoniacal, y posteriormente se sumergen en una marmita conteniendo zinc derretido”.
También se refiere a una segunda inmersión para obtener una capa más gruesa.
Los clavos cubiertos con zinc se mencionan en 1805 en una patente americana por
Hobson, Silvestre y Moorhouse, que describía un método para entablar barcos, techar
casa y alinear caños de agua con zinc laminado y recomendaba el uso de “clavos
3
cubiertos con zinc” para adherir las hojas de zinc a los costados de los barcos u otras
superficies.
En el año de 1836, el químico francés Sorel patento un sistema práctico de sumergir el
hierro en zinc derretido y se convirtió así en el padre de la industria. Utilizaba una
solución limpiadora de acido sulfúrico en agua, con la cual se limpia el hierro en un
tiempo aproximado de 12 a 14 horas, después de dicho tiempo se introducía en una
solución de acido clorhídrico y luego secado en un horno o lugar caliente. Se usaba
cloruro de amonio para cubrir el zinc.
Después de la inmersión los artículos eran colocados en agua fría, frotándolos con arenas
y secados con aserrín. Los métodos de Sorel abrieron el camino para el desenvolvimiento
comercial del galvanizado.
Hay reportes de plantas galvanizadoras instaladas en Solingen, Alemania en 1897 y en
Austria, cerca de Viena en 1851, pero el progreso más rápido ocurrió indudablemente en
Inglaterra.
En 1850 las galvanizadoras británicas utilizaban diez mil toneladas de zinc anualmente, y
sus productos ocuparon un lugar prominente en la feria mundial que se llevó a cabo al
año siguiente en el palacio de cristal de Londres, donde se exhibió un gran número de
productos galvanizados para demostrar la innumerable cantidad de artículos a los que se
puede aplicar el proceso de galvanizado.
El hierro corrugado, un nuevo producto que apareció en el año de 1844, pronto empezó a
galvanizarse en cantidades considerables y sustituyo a la lámina de zinc que se utilizaba
para techar.
A pesar de que la lámina galvanizada era más económica y más fuerte, una de sus
mayores desventajas, entonces como ahora, era la dificultad para evitar los prejuicios
contra su apariencia.
Sin embargo, se desarrollo un gran comercio de exportación. Los colonizadores en
América y Australia apreciaron sus ventajas como material de construcción y su uso
aumentó rápidamente en esos países.
La primera compañía telegráfica se registró en Inglaterra en 1850, y usaba alambre
galvanizado que había sido sumergido en manojos o rollos. También se utilizaba con
algún éxito la galvanización en el telégrafo submarino y una importante firma británica
instaló en 1856 una planta galvanizadora para manufacturar 10 toneladas de alambre a la
semana para el primer alambre telegráfico del atlántico.
El alambre galvanizado se empezó a usar también para puentes colgantes, que estaban
siendo introducidos. Un notable ejemplo es el puente de Broklyn de nueva york.
4
En 1860 se inventó una máquina para recocido y galvanizado continuo del alambre,
formándose así la primera rama especializada de la industria.
La expansión de la industria y sus aplicaciones ha sido cada vez más rápida y la lista de
sus diversos usos sería interminable. Su valor en cuestiones de recubrimientos contra la
corrosión es indispensable.
La fuerza de la industria, la luz y el calor se transporta por medio de cables galvanizados.
Los recubrimientos de láminas, escapes de coches, tuberías para caños y muchas otras
cosas más que pueden ser recubiertas con este material que permiten un tiempo de vida
útil bastante largo, nos demuestran la importancia del galvanizado.
“No escatimamos en la importancia del galvanizado y por ello la industria se ha dado a la
tarea de encontrar más utilidades para este proceso; pero esto quiere decir que también
los procesos deben ser innovados pues debemos ser más eficientes en cada momento” [1].
1.4 FUNDAMENTOS PARA LA PLANTA DE GALVANIZACIÓN
La galvanización en caliente es uno de los sistemas más eficaces de protección del hierro
y el acero frente a la corrosión que experimentan estos materiales cuando se exponen a la
atmósfera, las aguas y los suelos [1].
Consiste en la formación de un recubrimiento de zinc sobre las piezas y productos de
hierro o acero mediante inmersión de los mismos en un baño de zinc fundido a 450ºC.
La reacción de galvanización solamente se produce si las superficies de los materiales
están químicamente limpias, por lo que éstos deben someterse previamente a un proceso
de preparación superficial.
Durante la inmersión en el zinc fundido, se produce una reacción de difusión entre el zinc
y el acero, que tiene como resultado la formación de diferentes capas de aleaciones zinc-
hierro. Al extraer los materiales del baño de zinc, estas capas de aleación quedan
cubiertas por una capa externa de zinc puro. El resultado es un recubrimiento de zinc
unido metalúrgicamente al acero base mediante diferentes capas de aleaciones zinc-
hierro.
Desde el punto de vista industrial se distinguen tres tipos principales de instalaciones o
procedimientos de galvanización:
� Instalaciones discontinuas o de galvanización general
Son aquellas en las que se galvanizan piezas y productos de peso y tamaños muy diversos
(desde tornillería hasta elementos estructurales de gran tamaño), por lo que no es fácil la
automatización del proceso. En este tipo de instalaciones la preparación superficial se
realiza por vía química. En el esquema siguiente se ilustran las principales etapas del
proceso (figura 1.1)
Figura 1.1 Proceso de galvanizado general en instalación discontinua
� Instalaciones automáticas y semiautomáticas
Permiten la galvanización de productos en serie, tales como tubos, perfiles, accesorios de
tuberías, etc. (figura 1.2) En estas instalaciones la preparación superficial se realiza
también por vía química (en algunos casos por chorreo abrasivo), y el movimiento de los
materiales a través de las distintas etapas del proceso está total o parcialmente
automatizado.
� Instalaciones continuas
La galvanización del alambre (en carretes) y de la banda y fleje (en bobinas) se efectúa en
líneas de galvanización que trabajan en continuo y en las que la preparación superficial
previa a la inmersión en el baño de zinc puede realizarse por vía química (como es el caso
más frecuente en el alambre) o por vía termoquímica en hornos de atmósfera apropiada,
sistema más ampliamente empleado para el fleje y la banda.
Instalaciones discontinuas o de galvanización general
Son aquellas en las que se galvanizan piezas y productos de peso y tamaños muy diversos
(desde tornillería hasta elementos estructurales de gran tamaño), por lo que no es fácil la
ón del proceso. En este tipo de instalaciones la preparación superficial se
realiza por vía química. En el esquema siguiente se ilustran las principales etapas del
Proceso de galvanizado general en instalación discontinua
Instalaciones automáticas y semiautomáticas
Permiten la galvanización de productos en serie, tales como tubos, perfiles, accesorios de
En estas instalaciones la preparación superficial se realiza
también por vía química (en algunos casos por chorreo abrasivo), y el movimiento de los
materiales a través de las distintas etapas del proceso está total o parcialmente
Figura 1.2 Tubos galvanizados
Instalaciones continuas
La galvanización del alambre (en carretes) y de la banda y fleje (en bobinas) se efectúa en
líneas de galvanización que trabajan en continuo y en las que la preparación superficial
baño de zinc puede realizarse por vía química (como es el caso
más frecuente en el alambre) o por vía termoquímica en hornos de atmósfera apropiada,
sistema más ampliamente empleado para el fleje y la banda.
5
Son aquellas en las que se galvanizan piezas y productos de peso y tamaños muy diversos
(desde tornillería hasta elementos estructurales de gran tamaño), por lo que no es fácil la
ón del proceso. En este tipo de instalaciones la preparación superficial se
realiza por vía química. En el esquema siguiente se ilustran las principales etapas del
Permiten la galvanización de productos en serie, tales como tubos, perfiles, accesorios de
En estas instalaciones la preparación superficial se realiza
también por vía química (en algunos casos por chorreo abrasivo), y el movimiento de los
materiales a través de las distintas etapas del proceso está total o parcialmente
La galvanización del alambre (en carretes) y de la banda y fleje (en bobinas) se efectúa en
líneas de galvanización que trabajan en continuo y en las que la preparación superficial
baño de zinc puede realizarse por vía química (como es el caso
más frecuente en el alambre) o por vía termoquímica en hornos de atmósfera apropiada,
6
Figura 1.3 Esquema de una instalación de galvanización en continuo de chapa. 1Alimentación en bobina. 2 Cizallado de las colas. 3 Unión de las bobinas por
soldadura. 4 Acumulador de entrada de la banda. 5 Horno de oxidación-reducción y
homogeneización de la estructura. 6 Inmersión en zinc fundido. 7 Escurrido con
chorro de aire o vapor. 8 Zona de enfriamiento. 9 Enderezado. 10 Pasivación por
cromatado. 11 Acumulador de salida de banda. 12 Bobinado. 13 Cizallado.
1.4.1 GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE
Los sistemas que se utilizan para evitar la corrosión del hierro y el acero son esenciales
para la utilización económica de estos metales como materiales de construcción. La
prescripción en el proyecto de un buen sistema de protección supone una economía
considerable, ya que se ahorran gastos de conservación y se evitan las interrupciones en
el servicio, además de aumentar la vida útil del equipo, complemento o instalación.
En la mayoría de los casos, el sistema ideal para la protección del acero frente a la
corrosión es un recubrimiento de zinc metálico aplicado por inmersión del acero en un
baño de zinc fundido. Ningún otro procedimiento puede igualarlo por su seguridad,
duración, bajos costos de conservación y economía a largo plazo.
El galvanizado por inmersión en caliente es un medio efectivo de control de la corrosión
que soluciona muchos problemas en la mayoría de las aplicaciones industriales. Varias
industrias incluyendo transporte de químicos se han usado extensivamente el proceso de
galvanizado por inmersión en caliente para combatir la corrosión [1].
El valor del galvanizado por inmersión en caliente se basa en la resistencia a la corrosión
del zinc que en la mayoría de las condiciones de servicio es considerablemente mayor
que la del acero y el hierro. Además de formar una barrera física contra la corrosión el
zinc al ser aplicado por inmersión en caliente protege de forma catódica al acero
expuesto. Además de esto el proceso se ve favorecido por su bajo costo de mantenimiento
debido a que favorece la larga vida del acero galvanizado.
1.4.2 CARACTERISTICAS DEL GALVANIZADO
Es un procedimiento químico mediante el cual se evita la oxidación del acero, eliminando
las impurezas (corrosión, grasa, polvo, ... etc), y sumergiendo la pieza en un baño de
fundido a una temperatura de 450ºC con la intención de obtener una aleación
1.4).
Figura 1.4
El delgado recubrimiento externo (100% zinc) retarda la corrosión y alarga la vida
del acero (Figura 1.5).
Figura
1.4.2.1 ¿CÓMO EL GALVANIZADO PROTEGE AL ACERO
El recubrimiento consiste en una progresión de capas de aleación zinc
metalúrgicamente al acero base.
Como una protección-barrera el galvanizado provee un recubrimiento tenaz de zinc
metalúrgicamente unido que cubre completamente la superficie del acero con una capa de
aleación zinc-hierro la cual tiene mayor dureza que el acero base. Esto provee una capa
exterior flexible con una adhesión
Una característica adicional del
zinc-hierro crece perpendicularmente a la superficie del acero. El efecto que esto tiene en
las esquinas y aristas de los materiales es que el recubrimiento ahí es generalmente más
grueso que en el recubrimiento de alrededor. Esto es un marcado contraste hacia otros
tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelgazarse en las esquinas y arista
los materiales.
CARACTERISTICAS DEL GALVANIZADO
Es un procedimiento químico mediante el cual se evita la oxidación del acero, eliminando
las impurezas (corrosión, grasa, polvo, ... etc), y sumergiendo la pieza en un baño de
fundido a una temperatura de 450ºC con la intención de obtener una aleación
1.4 Metal con parte oxidada y parte galvanizada
El delgado recubrimiento externo (100% zinc) retarda la corrosión y alarga la vida
Figura 1.5 Recubrimiento de zinc en acero
1.4.2.1 ¿CÓMO EL GALVANIZADO PROTEGE AL ACERO?
El recubrimiento consiste en una progresión de capas de aleación zinc-fierro unidas
metalúrgicamente al acero base.
rrera el galvanizado provee un recubrimiento tenaz de zinc
metalúrgicamente unido que cubre completamente la superficie del acero con una capa de
hierro la cual tiene mayor dureza que el acero base. Esto provee una capa
una adhesión más fuerte y una excepcional resistencia a la abrasión.
Una característica adicional del galvanizado por inmersión en caliente es que la capa de
hierro crece perpendicularmente a la superficie del acero. El efecto que esto tiene en
squinas y aristas de los materiales es que el recubrimiento ahí es generalmente más
grueso que en el recubrimiento de alrededor. Esto es un marcado contraste hacia otros
tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelgazarse en las esquinas y arista
7
Es un procedimiento químico mediante el cual se evita la oxidación del acero, eliminando
las impurezas (corrosión, grasa, polvo, ... etc), y sumergiendo la pieza en un baño de zinc
(Figura
El delgado recubrimiento externo (100% zinc) retarda la corrosión y alarga la vida útil
fierro unidas
rrera el galvanizado provee un recubrimiento tenaz de zinc
metalúrgicamente unido que cubre completamente la superficie del acero con una capa de
hierro la cual tiene mayor dureza que el acero base. Esto provee una capa
fuerte y una excepcional resistencia a la abrasión.
es que la capa de
hierro crece perpendicularmente a la superficie del acero. El efecto que esto tiene en
squinas y aristas de los materiales es que el recubrimiento ahí es generalmente más
grueso que en el recubrimiento de alrededor. Esto es un marcado contraste hacia otros
tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelgazarse en las esquinas y aristas de
8
El recubrimiento de galvanizado es por esta causa más resistente al deterioro físico que
una capa de pintura. Aparte de que la totalidad de la superficie de las piezas queda
recubierta tanto interior como exteriormente. Igualmente ocurre con las rendijas
estrechas, los rincones y las partes ocultas de las piezas, que no quedan bien protegidas
por otros tipos de recubrimientos.
Incluso es interesante señalar que si en el recubrimiento hay pequeñas áreas al
descubierto (tales como raspaduras) por mal manejo, estas quedan igualmente protegidas
contra la oxidación. Ello se debe a la diferencia de potencial electroquímico entre el zinc
y el hierro, por lo que el primero se consume con preferencia a este último y le
proporciona de esta manera una “protección de sacrificio o catódica”. Este tipo de
protección es una de las principales virtudes de los recubrimientos obtenidos en caliente,
siendo una de las grandes ventajas que ofrece sobre la protección que proporcionan los
tratamientos a base de pinturas o recubrimientos plásticos.
� Resistencia a la abrasión
Los recubrimientos galvanizados poseen la característica casi única de estar unidos
metalúrgicamente al acero base, por lo que poseen una excelente adherencia. Por otra
parte, al estar constituidos por varias capas de aleaciones zinc-hierro, más duras incluso
que el acero, y por una capa externa de zinc que es más blanda, forman un sistema muy
resistente a los golpes y a la abrasión (Figura 1.6) [7].
Figura 1.6 Diagrama de dureza de los recubrimientos
galvanizados
� Resistencia a la corrosión
Los recubrimientos galvanizados proporcionan al acero una protección triple.
o Protección por efecto barrera. Aislándole del medio ambiente agresivo.
o Protección catódica o de sacrificio. El zinc constituirá la parte anódica de las
pilas de corrosión que puedan formarse y se irá consumiendo lentamente para
proporcionar protección al acero. Mientras exista recubrimiento de zinc sobre la
superficie del acero, éste no sufrirá ataque corrosivo alguno.
9
o Restauración de zonas desnudas. Los productos de corrosión del zinc, que son
insolubles, compactos y adherentes, taponan las pequeñas discontinuidades que
puedan producirse en el recubrimiento por causa de la corrosión o por daños
mecánicos (golpes, arañazos, etc.).
� Corrosión atmosférica
La duración de la protección que proporcionan los recubrimientos galvanizados frente a
la corrosión atmosférica es extremadamente alta y depende de las condiciones
climatológicas del lugar y de la presencia en la atmósfera de contaminantes agresivos,
como son los óxidos de azufre (originados por actividades urbanas o industriales) y los
cloruros (normalmente presentes en las zonas costeras) (Tabla 1.1).
Tabla 1.1 Velocidad de corrosión del zinc en diferentes atmósferas
Velocidad de corrosión del zinc en diferentes atmósferas (según ISO 9223)
Categoría de Corrosividad
Ambiente Pérdida media anual de
espesor de zinc (µm)
C1 Muy baja Interior: Seco 0,1
C2 Baja Interior: Condensación
ocasional 0,1 a 0,7
C3 Media
Interior: Humedad
elevada y alguna
contaminación del aire
Exterior: Urbano no
marítimo y marítimo
de baja salinidad
0,7 a 2,1
C4 Alta
Interior: Piscinas,
plantas químicas, etc.
Exterior: Industrial no
marítimo, y urbano
marítimo
2,1 a 4,2
C5 Muy alta
Exterior: Industrial
muy húmedo o con
elevado grado de
salinidad
4,2 a 8,4
� Corrosión en agua dulce
El acero galvanizado resiste generalmente bien la acción corrosiva de las aguas naturales,
ya que el anhídrido carbónico y las sales cálcicas y magnésicas que normalmente llevan
en disolución estas aguas ayudan a la formación de las capas de pasivación del zinc, que
10
son inertes e insolubles y aíslan al recubrimiento de zinc del subsiguiente contacto con el
agua.
La dilatada experiencia existente en el empleo de acero galvanizado en utilizaciones
relacionadas con el transporte y almacenamiento de aguas dulces, son la mejor prueba de
que el acero galvanizado tiene una excelente resistencia a la corrosión en este tipo de
aguas.
� Corrosión en agua de mar
Los recubrimientos galvanizados resisten bastante bien el ataque corrosivo del agua de
mar. Ello se debe a que los iones Mg y Ca presentes en este agua inhiben la acción
corrosiva de los iones cloruro y favorecen la formación de capas protectoras.
1.4.2.2 VENTAJAS
Las principales ventajas de los recubrimientos galvanizados en caliente pueden
resumirse en los siguientes puntos:
� Duración excepcional.
� Resistencia mecánica elevada.
� Protección integral de las piezas (interior y exteriormente).
� Triple protección: barrera física, protección electroquímica y autocurado.
� Ausencia de mantenimiento.
� Fácil de pintar.
Dentro de otras ventajas se describen las siguientes:
� Función del Zinc en la prevención de la corrosión.
El hierro y el acero se oxidan rápidamente cuando están expuestos a la acción de la
atmósfera y el producto de la oxidación, que es esencialmente un óxido de hierro
hidratado, y que no protege al metal base, por cuyo motivo este sigue atacándose y llega a
destruirse totalmente.
Una forma de evitar el óxido o corrosión, es cubrir la superficie con una barrera
impermeable para evitar que la humedad o el aire lleguen al metal. Las capas de pintura
lo consiguen hasta cierto punto, pero no son eternamente impermeables a la humedad y,
en todo caso, se deterioran con el tiempo y entonces permiten el paso de la humedad. Una
vez que esto sucede, el metal empieza a oxidarse y se deteriora rápidamente.
� Pinturas vs galvanizado
Las estructuras de hierro o acero tienen una vida más larga si son galvanizadas antes de
pintarlas, además de esta importante ventaja el galvanizado presenta las siguientes:
11
• Las piezas galvanizadas no necesitan empaque ni manejo especial para cuidar el
recubrimiento.
• No necesitan retoques en campo ya que el acabado no se daña con el traslado e
instalación.
• El galvanizado por inmersión en caliente garantiza que toda la pieza que da
protegida incluyendo las zonas de difícil acceso para ser pintadas
• A diferencia de la pintura el proceso de galvanizado puede hacerse cualquier día del
año porque es independiente de las condiciones del clima.
• El rango de resistencia del acero galvanizado va de -60ºC a 200ºC a diferencia de la
mayoría de las pinturas que pueden tener problemas con temperaturas arriba de los
93ºC.
• Gracias a la protección catódica y física que brinda al acero galvanizado
proporciona un sistema libre de corrosión en la mayoría de los climas de 75 años o
más.
• La reacción metalúrgica a que se produce a 450ºC garantiza un espesor uniforme
del recubrimiento a diferencia de la pintura deja las esquinas y bordes con capas
más finas que son más susceptibles al daño pro corrosión.
• La unión del acero y el zinc en el proceso de galvanizado en caliente crea una
aleación que es 10 veces más resistente que cualquier recubrimiento de pintura.
• Con una dureza mayor al del acero al natural el acero galvanizado provee un
recubrimiento durable y resistente a las abrasiones. (Véase Tabla 1.2)
Tabla 1.2 Comparación de galvanizado y recubrimiento con pintura
Acero Galvanizado por Inmersión en Caliente
VS Acero con pintura
No Manejo especial Papel protector ames y
separadores de madera
No Requiere retoque Si
Fábrica Lugar de Aplicación Campo o fábrica
No Depende del clima Si
-60°C a 200°C Rango de temperatura <93°C
Catódica y Barrera Tipo de protección a la
corrosión Barrera
>3.9 mils
(Acero de ¼) Espesor del recubrimiento Variable
3600 psi Adherencia 300-600 psi
179 a 250 DPN Resistencia
Dureza/Abrasión Varía de acuerdo al tipo
75 años Vida útil a la intemperie 12-15 años
12
1.4.3 SEGURIDAD
La galvanización en caliente es un proceso industrial sencillo y perfectamente controlado,
que permite obtener recubrimientos de zinc de calidad y espesor regulados sobre
prácticamente cualquier artículo o pieza de hierro o acero. Los recubrimientos
galvanizados en caliente son uno de los pocos sistemas de protección del acero que están
perfectamente especificados por normas nacionales e internacionales [6].
Entre ellas:
� NOM H-074-1996 Productos de hierro y acero recubrimientos con zinc
(galvanizados por inmersión en caliente)
� Especificaciones y métodos de prueba NOM B-55 1988 Requisitos generales para
lámina de acero galvanizada por el proceso de inmersión en caliente.
o NOM B-177-1990 Tubos de acero con o sin costura, negros y
galvanizados por inmersión en caliente.
o NOM H-004-1996 Recubrimiento de zinc por el proceso de inmersión en
caliente para sujetadores y herrajes de hierro y acero.
� Especificaciones y métodos de prueba.
o NOM H-127-SCFI Método de reparación de áreas dañadas y sin
recubrimientos galvanizados por inmersión caliente.
o ASTM-E-376-1989 Practice for measuring thickness by magnetic field or
Eddy Current (Electromagnetic) Test Methods.
El simple examen visual de los artículos y la medida del espesor de los recubrimientos,
que puede realizarse con suma facilidad tanto en el taller como en la obra mediante
sencillos medidores magnéticos o electromagnéticos son suficientes, en la mayoría de los
casos, para juzgar sobre la calidad de los recubrimientos galvanizados.
La amplia experiencia existente y las numerosas pruebas realizadas demuestran que el
galvanizado no modifica la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento de
los aceros comunes.
En el caso de los aceros laminados en frío puede haber alguna pequeña variación de
propiedades, debido a que la temperatura de galvanización (450°C) puede producir un
efecto de alivio de las tensiones introducidas en el laminado. En algunos casos este efecto
puede aumentar ligeramente la resistencia a la tracción y en otros disminuirla. No
obstante, en ningún caso la variación de estas propiedades supera el 10% de sus valores
normales y, por lo tanto, no tienen significación en el contexto de las características de
resistencia de las construcciones metálicas.
1.4.4 RECUBRIMIENTOS DEL ACERO
Hay 3 tipos de recubrimientos del acero que se usa especialmente para la construc
planchas para cubiertas y paredes de acero, estos recubrimientos son:
galvalume, que es una aleación de a
recubrimiento en base de zinc, este puede ser por inmersión en caliente ó
(Figura 1.7). El tercer recubrimiento es el p
colocada sobre un “primer”
galvalume (Figura 1.8) [7].
Figura
Figura 1.8 Terminados en recubrimientos galvanizado y pintura
1.4.4 RECUBRIMIENTOS DEL ACERO
Hay 3 tipos de recubrimientos del acero que se usa especialmente para la construc
planchas para cubiertas y paredes de acero, estos recubrimientos son:
que es una aleación de aluminio, zinc y silicio. El galvanizado es una
recubrimiento en base de zinc, este puede ser por inmersión en caliente ó
El tercer recubrimiento es el prepintado, que es una pintura tipo poliéster
y este a su vez sobre un acero recubierto con aluzinc ó
Figura 1.7 Galvanizado por inmersión en caliente
Terminados en recubrimientos galvanizado y pintura
13
Hay 3 tipos de recubrimientos del acero que se usa especialmente para la construcción de
planchas para cubiertas y paredes de acero, estos recubrimientos son: aluzinc ó
alvanizado es una
recubrimiento en base de zinc, este puede ser por inmersión en caliente ó electrolítico
repintado, que es una pintura tipo poliéster
cubierto con aluzinc ó
14
1.4.5 PRINCIPALES APLICACIONES DEL GALVANIZADO
En la industria de la galvanización las aplicaciones principales más comunes se muestran en
la figura 1.9 [7].
EDIFICACIÓN Estructuras, Carpintería, Escaleras, Barandillas, Vallados, Condiciones, Andamios.
INSTALACIONES INDUSTRIALES Naves, Estructuras, Depósitos y Tuberías.
GRANDES ESTRUCTURAS
Puentes, Túneles, Torres y Mástiles.
AUTOMOCIÓN Chasis, Carrocerías y Piezas Diversas de Automóviles y Camiones.
ARMADURAS GALVANIZADAS PARA HORMIGÓN Estructura, Construcciones Portuarias, Tableros de Puentes, Paneles de Fachada, Prefabricados de Hormigón.
AGRICULTURA Y GANADERÍA Invernaderos, Silos, Almacenes, Establos y Corrales, Instalaciones Avícolas, Cercados y Equipos de Irrigación.
EQUIPAMIENTOS DE CARRETERAS
Pasarelas, Pórticos de Señalización, Barreras de Seguridad, Pantallas Acústicas, Parapetos.
ELEMENTOS DE UNIÓN Tortillería, Clavos, Fijaciones y Accesorios de Tuberías.
MOBILIARIO URBANO Farolas, Semáforos, Contenedores, Marquesinas, Bancos, Instalaciones para Parques y Jardines.
DEPORTE Y TIEMPO LIBRE Estadios, Piscinas, Polideportivos, Teleféricos y Telesillas, Parques Infantiles.
ELECTRICIDAD Y TELECOMUNICACIONES Torres y Subestaciones Eléctricas, Antenas d e Telefonía, Repetidores de Televisión.
TRANSPORTE Catenarias de Ferrocarril, Estaciones, Terminales, Embarcaderos, Almacenes e Instalaciones Auxiliares, Construcción Naval.
Figura 1.9 Principales aplicaciones del galvanizado de acero
15
1.5 CONTENIDO DEL TRABAJO En el trabajo describe básicamente la posibilidad de diseñar un sistema electroneumático
a un carro de una grúa viajera, dicha grúa tiene ayuda en la galvanización de tubos para
caños.
El capitulo uno, contiene el objetivo y la justificación del trabajo, así como los
antecedentes del trabajo. Este capítulo da además una visión de lo que es el proceso de
galvanizado, desde sus características, ventajas y aplicaciones que se encuentran en la
vida cotidiana. No está por demás decir que contiene razones por las cuales este tipo de
recubrimiento es uno de los mejores y más usados.
El capitulo dos, se enfoca al proceso de galvanizado en el cual se pretende diseñar el
sistema, describiendo cada una de las etapas que intervienen en dicho proceso. Cabe
aclarar que este capítulo muestra además los datos técnicos del material a galvanizar
(tubos para caño).
El capitulo tres describe el sistema que se desea diseñar, mostrando los diagramas que
representan al sistema (diagramas electroneumáticos y diagramas de conexión). En ese
mismo sentido se selecciona los cilindros con los cuales el sistema puede trabajar basados
en los pesos de la carga impuesta, así como los elementos que intervienen directamente
en el control del sistema. Estos elementos están implantados tanto en el sistema como
fuera de él.
El capitulo cuatro no es más que el análisis de costo-beneficio y demuestra que tan
rentable es seria la colocación del diseño en el sistema. Este es comparado con el equipo
que actualmente se encuentra montado (polipasto) y muestra a base de números lo
rentable que sería dicho diseño.
El capitulo cinco, hace referencia a el tipo de mantenimiento que se tiene que dar al
sistema electroneumático en un determinado tiempo; es decir, que tendrá un tratamiento
diferente de acuerdo el número de días en los que se ha trabajado con el sistema. Y se
concluye con una explicación del porque utilizar este sistema en lugar del que
actualmente se tiene.
16
CAPÍTULO II
PROCESO DE GALVANIZADO PARA LAS
TUBERÍAS DE ACERO
17
2.1 PROCESO DE GALVANIZACIÓN DE CAÑOS Originalmente para galvanizar los caños, se hace a través del proceso de galvanizado,
donde el caño pasa por un baño de zinc, donde se le dan las propiedades necesarias y
recubrimiento para darle calidad al caño. El proceso de galvanizado es un proceso
tradicional que se elabora de la misma manera desde hace muchos años [9].
La preparación de la superficie para el galvanizado se desarrolla en siete etapas (Véase
figura 1.1 y figura 2.1)
Etapas
Tina 1
Desengrase
Tina 2
Enjuague
Tina 3
Decapado por inmersión
Tina 4
Enjuague
Tina 5
Inmersión en batea de Flux
Sector 6 Secado de las piezas
Tina 7
Galvanizado por inmersión en caliente en cuba conteniendo zinc fundido
Inspección de las piezas
Figura 2.1 Etapas del proceso de galvanizado
2.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS CAÑOS Los caños de conducción son conformados en frío y soldados mediante el proceso ERW
(Soldadura por Resistencia Eléctrica) a partir de flejes de acero laminado en caliente. Los
caños de conducción se clasifican de la siguiente manera:
� Caños de acero galvanizado para la conduccion de fluidos
Conducción de agua, aire y otros fluidos de uso general.
redes de aire acondicionado ó calefacción y redes industriales ó domiciliarias contra
incendio.
Figura 2.2 Caños de acero galvanizado para la conduccion de fluidos
Tabla 2.1 Dimensiones de los caños de acero galvanizado para la condu
Diámetro NominalPulgadas
½
¾ 26.170
1
1 ¼
1 ½
2
2 ½
3
4 114.30
Las caracteristicas tecnicas de estos caños son las
Tabla 2.2 Caracerísticas tecnicas de los caños de acero galvanizado para la conducci
Largo comercial
Recubrimiento externo
Características especiales
Caños de acero galvanizado para la conduccion de fluidos (figura 2.2)
Conducción de agua, aire y otros fluidos de uso general. Circulación de agua ó aire en
redes de aire acondicionado ó calefacción y redes industriales ó domiciliarias contra
Caños de acero galvanizado para la conduccion de fluidos
Dimensiones de los caños de acero galvanizado para la conducción de fluidos
Diámetro Nominal Espesor Nominal Peso Teóricomm mm Kg/m
21.30 2.35 1.101
26.170 2.35 1.126
33.40 2.90 2.208
42.20 2.90 2.832
48.30 2.90 3.255
60.30 3.25 4.584
76.10 3.25 5.854
88.90 3.65 7.693
114.30 4.05 11.040
caracteristicas tecnicas de estos caños son las mostradas en la tabla 2.2.
sticas tecnicas de los caños de acero galvanizado para la conducción de fluidos.
Largo comercial 6,4 mts
Shedule 40’’ Consultar por otros espesores
Recubrimiento externo
Galvanizado por inmersión en caliente (0,450 Kg/m2)
Extremos Roscados.
Características especiales Escarfeado interno.
18
(figura 2.2)
de agua ó aire en
redes de aire acondicionado ó calefacción y redes industriales ó domiciliarias contra
cción de fluidos
Peso Teórico Kg/m 1.101
1.126
2.208
2.832
3.255
4.584
5.854
7.693
11.040
n de fluidos.
Consultar por otros espesores
Galvanizado por inmersión en caliente
Propiedades mecánicas del material base:
Tensión deAlargamiento porcentual de rotura
Propiedades químicas
Fósforo maxCarbono equivalente max
Ensayos mecánicos
Prueba hidrostática
� Caños para la conduccion de agua, gas, vapor, petroleo, aire presurizado y fluidos no corrosivos
Figura 2.3 Caños para la conducción de agua, gas, vapor, petró
Tabla 2.3 Dimensiones de los caños
Diámetro Nominal
Pulgadas
½
¾ 26.170
1
1 ¼
1 ½
2
2 ½
3
4 114.30
Propiedades mecánicas del material base:
Tensión de rotura 320 a 520 N/mm2 Alargamiento porcentual de rotura
minima 15
Propiedades químicas Azufre max 0.035
Fósforo max 0.035 Carbono equivalente max 0.45
Ensayos mecánicos Aplastamiento y abocardado
Prueba hidrostática 50 bar en 5 seg - 100 % de los caños.
Caños para la conduccion de agua, gas, vapor, petroleo, aire presurizado y (figura 2.3).
Caños para la conducción de agua, gas, vapor, petróleo, aire presurizado y fluidos
corrosivos.
Dimensiones de los caños para la conducción de agua, gas, vapor, petróleo, aire presurizado y
fluidos no corrosivos.
Diámetro Nominal Espesor Nominal Peso Teóricomm mm Kg/m
21.30 2.77 1.270
26.170 2.87 1.690
33.40 3.38 2.500
42.20 3.56 3.390
48.30 3.68 4.050
60.30 3.91 5.440
76.10 5.16 8.630
88.90 5.49 11.290
114.30 6.02 16.070
19
100 % de los caños.
Caños para la conduccion de agua, gas, vapor, petroleo, aire presurizado y
leo, aire presurizado y fluidos no
leo, aire presurizado y
Peso Teórico Kg/m 1.270
1.690
2.500
3.390
4.050
5.440
8.630
11.290
16.070
Las características tecnicas de estos
Tabla 2.4 Características tecnicas de los caños para la conducció
presurizado y fluidos no corrosivos
Largo comercial
Recubrimiento externo
Características especiales
Propiedades mecánicas del material
Tensión de roturaTensión de fluencia
Propiedades químicas
Fósforo maxCarbono equivalente max
Ensayos mecánicos
Ensayos no destructivos
Prueba hidrostática
sticas tecnicas de estos caños son mostradas en la siguiente tabla (2.4)
aracterísticas tecnicas de los caños para la conducción de agua, gas, vapor, petró
presurizado y fluidos no corrosivos
Largo comercial 6,4 mts
Shedule 40’’ Consultar por otros espesores
Recubrimiento externo
Negros / Negros con pintura anticorrosiva / Galvanizado por inmersión caliente (0,45 kg/m2) / Revestido con polietileno extruído tricapa Norma CAN/CSA Z 245.21
Extremos Biselados o Roscados.
Características especiales Escarfeado interno.
mecánicas del material base:
Tensión de rotura 330 Mpa Tensión de fluencia 205 Mpa
Propiedades químicas Azufre max 0.045
Fósforo max 0.05 Carbono equivalente max 0.25
Manganeso 0.95
Ensayos mecánicos Aplastamiento y abocardado
Ensayos no destructivos Corrientes parásitas.
Prueba hidrostática Según tabla en 5 seg - 100 % de los caños.
20
tabla (2.4):
as, vapor, petróleo, aire
40’’ Consultar por otros espesores
anticorrosiva / Galvanizado por inmersión caliente (0,45 kg/m2) / Revestido con polietileno extruído tricapa Norma CAN/CSA Z 245.21
100 % de los
� Caños para la conduccion de cableado electrico tipo conduit Pasaje de conductores eléctricos
industrias, estaciones de servicio y fábricas en general.
Figura 2.4 Caños para la conducción de cableado elé
Tabla 2.5 Dimensiones de los
Diámetro NominalPulgadas
½
¾ 26.170
1
1 ¼
1 ½
2
2 ½
3
4 114.30
Las caracteristicas tecnicas de estos caños son
Tabla 2.6 Características tecnicas de los c
Largo comercial
Recubrimiento externo
Características especiales
Propiedades mecánicas del
Tensión de roturaTensión de fluencia
Caños para la conduccion de cableado electrico tipo conduit (figura 2.4)
Pasaje de conductores eléctricos en instalaciones resistentes al fuego y explosiones en
industrias, estaciones de servicio y fábricas en general.
Caños para la conducción de cableado eléctrico tipo conduit.
Dimensiones de los caños para la conduccion de cableado electrico tipo conduit
Diámetro Nominal Espesor Nominal Peso Teóricomm mm Kg/m
21.30 2.77 1.270
26.170 2.87 1.690
33.40 3.38 2.500
42.20 3.56 3.390
48.30 3.68 4.050
60.30 3.91 5.440
76.10 5.16 8.630
88.90 5.49 11.290
114.30 6.02 16.070
Las caracteristicas tecnicas de estos caños son mostradas en la siguiente tabla (tabla 2.6)
Características tecnicas de los caños para la conducción de cableado eléctrico tipo conduit.
Largo comercial 6,4 mts
Shedule 40’’ Consultar por otros espesores
Recubrimiento externo
Galvanizado por inmersión en caliente (0,450 Kg/m2)
Extremos Roscados con cupla.
Características especiales Escarfeado interno.
Propiedades mecánicas del material base:
Tensión de rotura 330 Mpa Tensión de fluencia 205 Mpa
21
(figura 2.4)
en instalaciones resistentes al fuego y explosiones en
electrico tipo conduit.
Peso Teórico Kg/m 1.270
1.690
2.500
3.390
4.050
5.440
8.630
11.290
16.070
mostradas en la siguiente tabla (tabla 2.6):
ctrico tipo conduit.
40’’ Consultar por otros espesores
Galvanizado por inmersión en caliente
Propiedades químicas
Fósforo maxCarbono equivalente max
Ensayos mecánicos
Ensayos no destructivos
Prueba hidrostática
2.3 GALVANIZADO Y SUS ETAPAS
� PROCESO
El galvanizado por inmersión en caliente es un tratamiento de protección que se realiza a
piezas de acero con un baño de zinc fundido. Tiene como objetivo principal evitar la
oxidación y corrosión que la humedad y contaminación ambiental puedan ocasionar sobre
el acero. Este procedimiento es el
contra la corrosión. Su durabilidad es de hasta aproximadamente 50 años sin
mantenimiento alguno, esta dependerá del lugar donde se encuentre expuesta la pieza
Una parte muy importante del método de galvanizado por inmersión es la manera en que
son preparadas las piezas que van a ser sometidas al galvanizado, en realidad, si este
tratamiento no es aplicado de manera correcta corremos el riesgo de que no tengamos un
producto final con buena calidad.
El plano (figura 2.5), muestra como esta distribu
señala en orden los tratamientos que son aplicados a los caños.
Figura 2.5
Propiedades químicas Azufre max 0.045
Fósforo max 0.05 Carbono equivalente max 0.25
Manganeso 0.95
Ensayos mecánicos Aplastamiento y abocardado
Ensayos no destructivos Corrientes parásitas.
Prueba hidrostática Según tabla en 5 seg - 100 % de los caños.
Y SUS ETAPAS
El galvanizado por inmersión en caliente es un tratamiento de protección que se realiza a
piezas de acero con un baño de zinc fundido. Tiene como objetivo principal evitar la
oxidación y corrosión que la humedad y contaminación ambiental puedan ocasionar sobre
acero. Este procedimiento es el más fiable y económico para la protección del hie
contra la corrosión. Su durabilidad es de hasta aproximadamente 50 años sin
mantenimiento alguno, esta dependerá del lugar donde se encuentre expuesta la pieza
Una parte muy importante del método de galvanizado por inmersión es la manera en que
n preparadas las piezas que van a ser sometidas al galvanizado, en realidad, si este
tratamiento no es aplicado de manera correcta corremos el riesgo de que no tengamos un
producto final con buena calidad.
El plano (figura 2.5), muestra como esta distribuida la planta de galvanizado y además
señala en orden los tratamientos que son aplicados a los caños.
Figura 2.5 Plano del proceso de galvanizado
22
100 % de los
El galvanizado por inmersión en caliente es un tratamiento de protección que se realiza a
piezas de acero con un baño de zinc fundido. Tiene como objetivo principal evitar la
oxidación y corrosión que la humedad y contaminación ambiental puedan ocasionar sobre
fiable y económico para la protección del hierro
contra la corrosión. Su durabilidad es de hasta aproximadamente 50 años sin
mantenimiento alguno, esta dependerá del lugar donde se encuentre expuesta la pieza [9].
Una parte muy importante del método de galvanizado por inmersión es la manera en que
n preparadas las piezas que van a ser sometidas al galvanizado, en realidad, si este
tratamiento no es aplicado de manera correcta corremos el riesgo de que no tengamos un
ida la planta de galvanizado y además
23
Para este proceso de galvanizado los insumos utilizados son los siguientes [9].
• Zinc metalúrgico en lingotes
• Sosa cáustica
• Detergentes Industriales
• Ácido clorhídrico
• Inhibidores
• Cloruro de amonio
• Flux
Aunque el procedimiento de galvanización es sencillo, los procesos metalúrgicos que
tienen lugar durante el mismo son bastante complicados.
Los recubrimientos galvanizados se forman por reacción del zinc fundido con el acero.
Para que esta reacción tenga lugar es necesario que las superficies de los materiales estén
perfectamente limpias, para que puedan ser mojadas por el zinc fundido. Por ello, las
primeras etapas del proceso de galvanización tienen por finalidad la obtención de una
superficie del acero químicamente limpia, mediante tratamiento de desengrase y de
decapado.
A la temperatura normal de galvanización (445ºC – 460ºC) el zinc y el acero reaccionan
rápidamente. Las piezas se extraen del baño de galvanización cuando se considera que la
reacción se ha completado (normalmente después de unos pocos minutos). Aunque el
recubrimiento de zinc queda ya formado en este periodo de tiempo, su estructura interna
sigue evolucionando mientras el material está caliente [9].
Las etapas de este proceso son las que se muestran a continuación:
� Etapa Nº1 LIMPIEZA O DESENGRASE
Si las piezas están manchadas de aceite o grasa, consecuencia de las operaciones de
maquinado, estas piezas deberán ser sumergidas por algunos minutos en la solución
caustica fuerte y caliente, o emplear cualquiera de los removedores de grasa.
A menudo se utiliza una solución alcalina caliente o ácida para eliminar los
contaminantes orgánicos como la tierra, pinturas, grasa y aceite de la superficie metálica
como se muestra en la figura 2.6. Epóxicos, vinílicos, asfalto o escoria de soldadura
deben ser eliminados con medios mecánicos antes de galvanizar [9]. El retiro de estos
materiales por lo general es de responsabilidad del fabricante.
Una solución común muy buena para remover grasa es la siguiente:
Sosa al 58%
Silicato de sodio 40º Be
Agua
Esta solución deberá ser trabajada en caliente, de 88ºC a 94ºC
Figura 2.6 Tina de limpieza
buena para remover grasa es la siguiente:
Sosa al 58% 57 Kg.
Silicato de sodio 40º Be 4.400 Lt.
Agua 950 Lt.
ser trabajada en caliente, de 88ºC a 94ºC [1].
24
� Etapa Nº2 ENJUAGUE
Después se les da un enjuague con agua (Figura 2.7)
� Etapa Nº3 DECAPADO
Como siguiente paso el material se somete a un tratamiento con ácidos (sulfúrico,
clorhídrico o fluorhídrico), esto es, para e
2.8).
Figura 2.8
Las incrustaciones y el óxido normalmente se sacan de la superficie de acero, decapando
en una solución diluida de ácido sulfúrico caliente o ácido hidroclórico a temperatura
ambiente [9]. La preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza
mecánica. La limpieza abrasiva es un proceso por el cual la arena, granalla o granos son
propulsados contra el material de acero por chorros de aire
velocidad.
ENJUAGUE
se les da un enjuague con agua (Figura 2.7)
Figura 2.7 Enjuague con agua
Como siguiente paso el material se somete a un tratamiento con ácidos (sulfúrico,
clorhídrico o fluorhídrico), esto es, para eliminar escoria de soldadura u ó
Figura 2.8 Decapado por baño ácido
Las incrustaciones y el óxido normalmente se sacan de la superficie de acero, decapando
en una solución diluida de ácido sulfúrico caliente o ácido hidroclórico a temperatura
preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza
mecánica. La limpieza abrasiva es un proceso por el cual la arena, granalla o granos son
propulsados contra el material de acero por chorros de aire o ruedas que giran a alta
25
Como siguiente paso el material se somete a un tratamiento con ácidos (sulfúrico,
liminar escoria de soldadura u óxido (figura
Las incrustaciones y el óxido normalmente se sacan de la superficie de acero, decapando
en una solución diluida de ácido sulfúrico caliente o ácido hidroclórico a temperatura
preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza
mecánica. La limpieza abrasiva es un proceso por el cual la arena, granalla o granos son
ruedas que giran a alta
Hay que tener cuidado de que esta operación sea realizada exitosamente ya que es
importante eliminar toda la escoria para obtener un resultado perfecto del proceso.
Tanto la temperatura de la solución del decapado, la concentración de esta y la cantidad
de Fe2SO4 formado ejercen gran influencia durante el proceso. La influencia de la
temperatura a la que se someta la solución afecta directamente la rapidez del decapado,
ya que a mayor temperatura se necesita menos tiempo para llevarlo a cabo. El tiempo de
operación es de 15 a 20 minutos, conforme aumente el sulfato de fierro, aumentará el
tiempo de decapado [1].
Figura 2.9
La figura 2.9 muestra la eliminación del óxido superficial a través de la inmersión del
material en soluciones de acido clorhídrico o s
� Etapa Nº4 ENJUAGUE
Las piezas se someten a otro enjuague con agua.
� Etapa Nº5 INMERSIÓN EN UN FLUIDIFICANTE
Cuando el material es sacado del agua do
mayoría de los casos consiste en sumergir la pieza a una
clorhídrico el cual remueve cualquier
durante su permanencia bajo el agua
Hay que tener cuidado de que esta operación sea realizada exitosamente ya que es
importante eliminar toda la escoria para obtener un resultado perfecto del proceso.
Tanto la temperatura de la solución del decapado, la concentración de esta y la cantidad
formado ejercen gran influencia durante el proceso. La influencia de la
temperatura a la que se someta la solución afecta directamente la rapidez del decapado,
ya que a mayor temperatura se necesita menos tiempo para llevarlo a cabo. El tiempo de
peración es de 15 a 20 minutos, conforme aumente el sulfato de fierro, aumentará el
Figura 2.9 Inmersión del material en las soluciones.
la eliminación del óxido superficial a través de la inmersión del
aterial en soluciones de acido clorhídrico o sulfúrico.
Nº4 ENJUAGUE
Las piezas se someten a otro enjuague con agua.
INMERSIÓN EN UN FLUIDIFICANTE
Cuando el material es sacado del agua donde ha estado almacenado, la prá
e los casos consiste en sumergir la pieza a una solución poco fuer
el cual remueve cualquier herrumbre ligero que pudiera haberse formado
urante su permanencia bajo el agua (Figura 2.10) [9].
26
Hay que tener cuidado de que esta operación sea realizada exitosamente ya que es
importante eliminar toda la escoria para obtener un resultado perfecto del proceso.
Tanto la temperatura de la solución del decapado, la concentración de esta y la cantidad
formado ejercen gran influencia durante el proceso. La influencia de la
temperatura a la que se someta la solución afecta directamente la rapidez del decapado,
ya que a mayor temperatura se necesita menos tiempo para llevarlo a cabo. El tiempo de
peración es de 15 a 20 minutos, conforme aumente el sulfato de fierro, aumentará el
la eliminación del óxido superficial a través de la inmersión del
nde ha estado almacenado, la práctica en la
poco fuerte de ácido
o que pudiera haberse formado
La fluidificación es la etapa final en la preparación de la superficie en el proceso de
galvanizado. Esta inmersión elimina los restos de óxidos y previene que otros óxidos se
formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del
superficie del fierro o acero. El método para aplicar la inmersión en sal flux depende de si
la planta galvanizadora utiliza el proceso de galvanizado seco o húmedo. En el proceso de
galvanizado seco, el acero es sumergido en una solución de clor
de zinc. El material es secado acuciosamente antes de sumergirlo en el zinc fundido. En
el proceso de galvanizado húmedo, se utiliza una capa de sales fundidas que flotan en la
superficie del zinc, por donde pasan las piezas al tiem
La fluidificación evita la oxidación del acero antes de la inmersión en la tina de Zinc.
Proporciona uniformidad en el galvanizado propiamente tal.
La pieza necesita ser sumergida solamente por unos cuantos segundos hasta que se moje
totalmente por la solución de cloruro de zinc. Entonces es retirada y puesta a escurrir
sobre el tanque por unos cuantos segundos.
� Etapa Nº6 SECADO
Antes de llegar al proceso de galvanización, las piezas se dejan secar. Cuando las piezas
están bien secas, y han alcanzado una condición pegajosa, pueden ser introducidas dentro
del flujo de sal de amoniaco fundid
por un tiempo de 8 a 10 horas y aún galvanizará
� Etapa Nº7 GALVANIZADO
Las piezas son suspendidas en el baño de zinc ya sea por una herramienta especial o un
alambre tendido, los extremos del cual son torcidos a la vez y prendidos de un gancho. El
tiempo necesario para galvanizar variará con el tamaño de la pieza que se galvanizará
(figura 2.11). En esta etapa, el material está completamente sumergido en un baño de zinc
fundido puro. La temperatura del baño se mantiene en aproximadamente
varía de 445º a 460º C. Las piezas fabricadas se sumergen en el zinc el tiempo suficiente
para alcanzar la temperatura del baño
Figura 2.10 Inmersión en Sal Flux
s la etapa final en la preparación de la superficie en el proceso de
galvanizado. Esta inmersión elimina los restos de óxidos y previene que otros óxidos se
formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del
superficie del fierro o acero. El método para aplicar la inmersión en sal flux depende de si
la planta galvanizadora utiliza el proceso de galvanizado seco o húmedo. En el proceso de
galvanizado seco, el acero es sumergido en una solución de cloruro de amonio y cloruro
de zinc. El material es secado acuciosamente antes de sumergirlo en el zinc fundido. En
el proceso de galvanizado húmedo, se utiliza una capa de sales fundidas que flotan en la
superficie del zinc, por donde pasan las piezas al tiempo que entran en el baño de zinc.
vita la oxidación del acero antes de la inmersión en la tina de Zinc.
Proporciona uniformidad en el galvanizado propiamente tal.
La pieza necesita ser sumergida solamente por unos cuantos segundos hasta que se moje
de cloruro de zinc. Entonces es retirada y puesta a escurrir
sobre el tanque por unos cuantos segundos.
ceso de galvanización, las piezas se dejan secar. Cuando las piezas
bien secas, y han alcanzado una condición pegajosa, pueden ser introducidas dentro
del flujo de sal de amoniaco fundida. Se puede dejar que el trabajo permanezca secándose
10 horas y aún galvanizará perfectamente al final del tiempo.
Etapa Nº7 GALVANIZADO
Las piezas son suspendidas en el baño de zinc ya sea por una herramienta especial o un
ndido, los extremos del cual son torcidos a la vez y prendidos de un gancho. El
tiempo necesario para galvanizar variará con el tamaño de la pieza que se galvanizará
En esta etapa, el material está completamente sumergido en un baño de zinc
La temperatura del baño se mantiene en aproximadamente La temperatura
Las piezas fabricadas se sumergen en el zinc el tiempo suficiente
para alcanzar la temperatura del baño [9].
27
s la etapa final en la preparación de la superficie en el proceso de
galvanizado. Esta inmersión elimina los restos de óxidos y previene que otros óxidos se
formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del zinc a la
superficie del fierro o acero. El método para aplicar la inmersión en sal flux depende de si
la planta galvanizadora utiliza el proceso de galvanizado seco o húmedo. En el proceso de
uro de amonio y cloruro
de zinc. El material es secado acuciosamente antes de sumergirlo en el zinc fundido. En
el proceso de galvanizado húmedo, se utiliza una capa de sales fundidas que flotan en la
po que entran en el baño de zinc.
vita la oxidación del acero antes de la inmersión en la tina de Zinc.
La pieza necesita ser sumergida solamente por unos cuantos segundos hasta que se moje
de cloruro de zinc. Entonces es retirada y puesta a escurrir
ceso de galvanización, las piezas se dejan secar. Cuando las piezas
bien secas, y han alcanzado una condición pegajosa, pueden ser introducidas dentro
. Se puede dejar que el trabajo permanezca secándose
perfectamente al final del tiempo.
Las piezas son suspendidas en el baño de zinc ya sea por una herramienta especial o un
ndido, los extremos del cual son torcidos a la vez y prendidos de un gancho. El
tiempo necesario para galvanizar variará con el tamaño de la pieza que se galvanizará
En esta etapa, el material está completamente sumergido en un baño de zinc
La temperatura
Las piezas fabricadas se sumergen en el zinc el tiempo suficiente
Figura 2.11 Piezas suspendidas y que
La pieza deberá sostenerse sobre el baño y permitir que escurra por un corto tiempo
(figura 1.12). Las reacciones químicas que se producen con la formación y estructura del
tratamiento de galvanizado continúan luego que las
Los artículos son enfriados ya sea en agua o aires fríos inmediatamente después de haber
sido retirados del baño.
Figura
2.4 INSPECCIÓN Esta parte del proceso no se considera como una etapa en sí, aunque realmente es
necesario realizar la inspección.
galvanizados es el visual (Figura 2.13)
simples, tantos físicos como de laboratorio para determinar espesor, uniformidad en el
recubrimiento, adherencia del recubrimiento, y apariencia
Piezas suspendidas y que serán sometidas al galvanizado.
La pieza deberá sostenerse sobre el baño y permitir que escurra por un corto tiempo
Las reacciones químicas que se producen con la formación y estructura del
tratamiento de galvanizado continúan luego que las piezas han sido retiradas del baño.
Los artículos son enfriados ya sea en agua o aires fríos inmediatamente después de haber
Figura 2.12 Escurrimiento de las piezas
Esta parte del proceso no se considera como una etapa en sí, aunque realmente es
necesario realizar la inspección. El método más importante para la inspección de artículos
(Figura 2.13). Se puede efectuar una variedad de ensayos
simples, tantos físicos como de laboratorio para determinar espesor, uniformidad en el
recubrimiento, adherencia del recubrimiento, y apariencia [10].
28
La pieza deberá sostenerse sobre el baño y permitir que escurra por un corto tiempo
Las reacciones químicas que se producen con la formación y estructura del
piezas han sido retiradas del baño.
Los artículos son enfriados ya sea en agua o aires fríos inmediatamente después de haber
Esta parte del proceso no se considera como una etapa en sí, aunque realmente es
El método más importante para la inspección de artículos
. Se puede efectuar una variedad de ensayos
simples, tantos físicos como de laboratorio para determinar espesor, uniformidad en el
Figura 2.13
� Residuos del proceso
Durante el proceso se crean algunos resi
se encuentran. Estos residuos son los siguientes:
Desengrase partículas en suspensión de aceite.
Enjuague aguas alcalinas, partículas en suspensión.
Decapado lodos de cloruro y hierro, vapores ácidos.
Enjuague aguas asidas, cloruro de amonio.
Inmersión en el flux vapores de amoniaco, goteo al piso.
Secado vapores de amoniaco, zinc.
Inmersión en el zinc vapores de zinc, salpicaduras, cenizas.
Para realizar este proceso de galvanizado, la planta debe en
catalogado para actividades industriales, además debe disponer de áreas adecuadas de
almacenamiento tanto de materias primas como de productos terminados, también la
planta debe tener un sistema adecuado de
Figura 2.13 Inspección de las piezas
Durante el proceso se crean algunos residuos que varían dependiendo de la etapa en que
se encuentran. Estos residuos son los siguientes:
Desengrase partículas en suspensión de aceite.
Enjuague aguas alcalinas, partículas en suspensión.
Decapado lodos de cloruro y hierro, vapores ácidos.
Enjuague aguas asidas, cloruro de amonio.
Inmersión en el flux vapores de amoniaco, goteo al piso.
Secado vapores de amoniaco, zinc.
Inmersión en el zinc vapores de zinc, salpicaduras, cenizas.
Para realizar este proceso de galvanizado, la planta debe encontrarse en un sector
catalogado para actividades industriales, además debe disponer de áreas adecuadas de
almacenamiento tanto de materias primas como de productos terminados, también la
planta debe tener un sistema adecuado de vertimientos de desechos [10].
29
dependiendo de la etapa en que
contrarse en un sector
catalogado para actividades industriales, además debe disponer de áreas adecuadas de
almacenamiento tanto de materias primas como de productos terminados, también la
30
CAPÍTULO III
DISEÑO DEL SISTEMA
ELECTRONEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO
31
3.1 DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO El diseño del sistema electroneumático está basado en el proceso visto en los capítulos
anteriores. Básicamente es un sistema que no tiene muchas complicaciones tanto en el
diseño, como en el manejo. Este ocupará el lugar de un polipasto que se ubicaba en el
carro de la grúa (Figura 3.1). El polipasto es el encargado de someter al proceso de
inmersión a las piezas en las diferentes tinas (Figura 3.2). Aunque las dimensiones de la
grúa con respecto a la altura sea de 6.96 m y la carrera del cilindro es de 0.70 m, no existe
problema en el alcance de inmersión de los tubos, la razón es porque se utilizan cadenas
que extienden el alcance de los cilindros tal como se hace con el polipasto actualmente
colocado.
Figura 3.1 Bosquejo de la grúa
32
Figura 3.2 Bosquejo del carro de la grúa.
No hay problema de que surjan daños en la estructura del carro o la grúa por el peso del
sistema, ya que está diseñado en base a los parámetros de trabajo (Tabla 3.1), y en
comparación con el peso del sistema electroneumático que se colocaría es de 80.688 kg
(Tabla 3.2), siendo aproximadamente tres veces menor que el peso del polipasto, dando
así todavía más oportunidad de aprovechar las capacidades de carga de la grúa.
Tabla 3.1 Parámetros de trabajo (características de la grúa viajera).
GRUA VIAJERA BIPUENTE
CARACTERÍSTICAS GENERALES
CAPACIDAD...............................................................5000 Kg. CLARO.........................................................................1862 cm. VELOCIDAD DEL PUENTE..........................12 Y 24 m / min. VELOCIDAD DEL CARRO.................................12..5 m / min.
DATOS DEL POLIPASTO
CAPACIDAD.................................................................500 Kg. PESO ESTIMADO.........................................................250 Kg. VOLTAJE DE TRABAJO......................................220 / 240 V.
DATOS DEL CARRO
EL CARRO SOPORTA LAS SIGUIENTES CARGAS: CAPACIDAD………………...........................................5000Kg. PESO DEL POLIPASTO.................................................250 Kg. PESO PROPIO DEL CARRO..........................................400 Kg. SUMA.............................................................................5650 Kg.
33
Tabla 3.2 Pesos de los elementos neumáticos y electroneumáticos montados en el carro de la grúa..
Elemento Peso por unidad (kg) Cantidad Pesos totales (kg)
Cilindro doble efecto 20.115 2 40.23
Brida basculante para caballete 9.67 2 19.34
Racor roscado (Reducción) 0.03 2 0.06
Electroválvula 1.21 2 2.42
Bobina de electroválvula 0.065 4 0.26
Acoplamiento para vástago 4.08 2 8.16
Válvula reguladora de caudal 0.204 4 0.816
Racor rápido 0.667 12 0.804
Silenciador con rosca 0.658 4 0.232
Tubo flexible azul 0.1294 10 1.294
Fijación para sensor 0.03 4 0.12
Sensor magnétco 0.085 4 0.34
Brida basculante 3.306 2 6.612
Peso total 80.682
Antes de empezar con el proceso las piezas deben ser enganchadas a las puntas de los dos
cilindros neumáticos que se encargarán de soportarlas en todo el recorrido que se hace
por etapas (Figura 1.1).
Como el proceso es repetitivo y solo existe una variación tanto al principio como al final
del proceso (carga y descarga del material); explicaremos detalladamente lo que sucede
en una tina y se debe asumir que esto ocurrirá cada vez que la grúa se detenga en una de
las tinas continuas.
En el proceso la grúa se moverá hasta la tina de tratamiento, aquí es donde comienza el
funcionamiento del sistema electroneumático.
Un botón de arranque será el encargado de accionar el sistema. Al ponerse en marcha, los
cilindros neumáticos se extenderán provocando la inmersión de las piezas en el
tratamiento, después de un tiempo programado previamente en el PLC los cilindros se
retraerán y sacaran a las piezas del tratamiento. Así esperaran a que se mueva
manualmente por medio de la grúa todo el sistema hasta la siguiente tina. Estando
nuevamente en posición se procede a accionar nuevamente el sistema electroneumático.
Este procedimiento se repetirá 6 veces más en las diferentes tinas y con diferentes
tiempos dependiendo de la sustancia en la cual fue sumergida.
El equipo que contiene este diseño es electroneumático, y su control es por medio de dos
botones uno de paro y otro de arranque, pero tiene una programación que es diseñada en
un PLC que se encarga de hacer correctamente la secuencia y de sumergir el tiempo
necesario a las piezas.
34
3.2 DIAGRAMAS ELECTRONEUMÁTICOS El sistema cuenta con una válvula de seguridad pues siempre se debe considerar cualquier
eventualidad (revisión de los dispositivos del sistema), además es recomendable tener
éste dispositivo de seguridad para una mayor protección de los trabajadores en el caso de
que necesiten arreglar el sistema o simplemente para darle mantenimiento, al igual que se
puede dejar el sistema sin aire al terminar la jornada de trabajo. Adicionalmente se
cuenta con una unidad de mantenimiento para suministrar aire en condiciones óptimas de
trabajo (8 a 10 bar), así como una válvula reguladora de presión para los casos en que sea
necesario ajustarla por caídas de presión del sistema, debido a fugas en las tuberías ó en
algún dispositivo neumático en momentos en los cuales no se pueda detener el sistema
(Al estar a la mitad de alguno de los procesos de inmersión).
Básicamente el sistema cuenta con 2 actuadores neumáticos (cilindros neumáticos de
doble efecto), que son en realidad la base del sistema pues ellos se encargan de sostener
las piezas y de sumergirlas en los tratamientos. Es posible que en algún momento sea
necesario regular la cantidad de aire que entra en los cilindros (Por caídas de presión
imprevistas y pruebas de mantenimiento), y por ello se tienen válvulas reguladoras de
caudal posicionadas antes de una entrada y salida del cilindro. El accionamiento en un
sentido u otro será cuando las electroválvulas cambien de estado; pero eso se verá en
temas posteriores.
Cabe aclarar que en cada cilindro se tienen dos sensores que nos detectaran si el cilindro
se encuentra extendido o retraído. En las figuras 3.3 y 3.4 estos sensores están
representados con la letra “S” seguida del número de sensor.
En las figuras 3.3 y 3.4 se muestran todos los elementos que actúan en el sistema.
Además se muestran como están sus posiciones antes de su accionamiento y en el
momento que son sumergidas las piezas. Las líneas de color azul rey indican donde se
encuentra el flujo de aire, mientras que las líneas de color azul cielo nos indican que no
existe flujo en ese lugar.
35
Figura 3.3 Diagrama del sistema electroneumático en su estado inicial [16].
La figura 3.4 muestra el sistema después de ser accionado y como es que cambia el
estado de los dispositivos. En este caso las electroválvulas y la válvula de paso han
cambiado de posición y los cilindros se han extendido para llevar a cabo el proceso de
inmersión.
Figura 3.4 Diagrama del sistema electroneumático en posición de inmersión de piezas [16].
36
Cada uno de los elementos que actúan en el sistema tienen un número, pues con él se
podrá buscar el nombre del elemento en la tabla 3.3 y servirá para reconocer el elemento
que se está utilizando.
Tabla 3.3 Elementos del diagrama electroneumático
Marca Denominación del componente
3.0 Fuente de aire comprimido
1.0 Cilindro doble efecto
2.0 Cilindro doble efecto
3.1 Válvula antirretorno estranguladora
1 . 2 Válvula antirretorno estranguladora
2.3 Válvula antirretorno estranguladora
2.2 Válvula antirretomo estranguladora
Fuente de tensión (24V)
Fuente de tensión (0V)
B1 Relé
B1 Contacto N.A.
B2 Relé
B3 Relé
B 2 Contacto
E V 1 Solenoide de válvula
E V 3 Solenoide de válvula
E V 2 Solenoide de válvula
E V 4 Solenoide de válvula
B3 Contacto N.A.
B3 Contacto N.A.
S4 Contacto N.A.
T1 Temporizador con retardo al energizarse
B2 Contacto
T1 Contacto N.A.
B3 Contacto N.C.
T1 Contacto N.C.
S1 Sensor N.C.
B.1 Contacto N.A.
1.1 Válvula de 5/n vías
2.1 Válvula de 5/n vías
0.2 Unidad de mantenimiento. Representación simplificada.
0.1 Válvula de 3/n vías
37
3.3 DETERMINAR LA CAPACIDAD DE LOS CILINDROS
La utilización de la neumática en accionamientos lineales queda limitada por razones
económicas a unos esfuerzos máximos de 30 000 N [2]. En principio en este sistema de
acuerdo a las masas de los tubos con las cuales se trabaja (Tabla 3.5), requiere que el
sistema soporte un esfuerzo de 15 000 N como máximo, para conseguir un buen
funcionamiento y procurar que en un principio la inversión no sea demasiado alta.
Esto significa que las cargas con las cuales se puede trabajar no deben de producir un
esfuerzo mayor a 15 000 N, además se debe de tomar en cuenta que la presión de trabajo
a la cual van a ser sometidos los cilindros es de 8 a 10 bar para obtener el buen
funcionamiento de los mismos. Sin embargo, se tiene que saber la cantidad de masa que
puede soportar nuestro cilindro en esas condiciones. Para ello se apoya de la ecuación
3.1 y el esfuerzo de 15 000 N.
Esta masa se obtiene mediante la ecuación de la fuerza:
F = m*g ecuación 3.1
Donde: F = Fuerza producida por el material
m = masa del material
g = aceleración de la gravedad (aproximadamente 9.81 m/s2)
De la ecuación 3.1 se despeja la masa
m = F/a ecuación 3.2
De la ecuación 3.2 sustituimos valores y realizamos la operación
m = 15 000 Kg*m/s2 / 9.81 m/s
2
m = 1,529 Kg es la masa obtenida para una fuerza de 15 000 N.
Entonces es necesario saber cuál es el diámetro del émbolo que se necesita para realizar
este esfuerzo, con una presión de 8 a 10 bar (esta presión es por causa de la fuerza que se
maneja en los cilindros).
Las razones por las que se necesita saber el diámetro del émbolo, son porque la fuerza de
un cilindro neumático depende principalmente del diámetro del émbolo y de la presión
del aire, tal como se muestra en la figura 3.5. Variando ambos productos puede
mantenerse constante su producto, o sea la fuerza, dentro de un determinado margen [2].
38
Figura 3.5 Grafica de relación presión de aire Fuerza para determinar el diámetro del embolo [4].
Por ello se debe considerar otros factores que influyen en la selección del diámetro del
émbolo. Como es el recorrido.
En un movimiento lineal neumático como es este, el recorrido máximo posible queda
limitado por la carrera máxima del cilindro, ya que viene influenciada por el diámetro del
émbolo y afectada por el pandeo del vástago [2].
Ahora relacionando todos estos parámetros se obtienen los valores correctos para la
selección del cilindro por medio del nomograma (figura 3.6), que determina las cargas y
carreras con vástagos normal (N) y reforzado (S1) [2].
En la tabla 3.3 se colocan todos los parámetros con los cuales se diseña el cilindro,
contando además con los datos obtenidos de la figura 3.4.
Tabla 3.
Parámetros
Fuerza del cilindro
Presión para obtener fuerza requerida en los cilindros
Tiempo de posicionamiento (Para evitar que el material entre con
un impacto tan fuerte que pueda tirar la sustancia en la cual es
sumergida)
Ángulo de instalación
Dirección del
Se determinado que
Carrera de
Diámetro d
Diámetro de vástago
Figura 3.6. Nomograma para la determinación de cargas y carreras con vástagos normales (N) y reforzados (S,), válidos para un
tipo de cilindro
se colocan todos los parámetros con los cuales se diseña el cilindro,
contando además con los datos obtenidos de la figura 3.4.
Tabla 3.4 Parámetros para el diseño del cilindro.
arámetros del sistema Valores
Fuerza del cilindro 15 000 N
obtener fuerza requerida en los cilindros De 8 a 10 bar
Tiempo de posicionamiento (Para evitar que el material entre con
un impacto tan fuerte que pueda tirar la sustancia en la cual es
sumergida)
11.13
Ángulo de instalación -90 deg.
Dirección del movimiento Extensión
Se determinado que
arrera del cilindro 700 mm
Diámetro del émbolo 200 mm (mediato
superior)
Diámetro de vástago 40 mm
(mediatosuperior)
Nomograma para la determinación de cargas y carreras con vástagos normales (N) y reforzados (S,), válidos para un
tipo de cilindro determinado. (Cortesía de FESTO) [5].
39
se colocan todos los parámetros con los cuales se diseña el cilindro,
Valores
15 000 N
De 8 a 10 bar
11.13 seg.
90 deg.
Extensión
700 mm
200 mm (mediato
superior)
40 mm
(mediatosuperior)
Nomograma para la determinación de cargas y carreras con vástagos normales (N) y reforzados (S,), válidos para un
40
De la tabla 3.4 se toman los datos para simular el movimiento del cilindro con ayuda del
programa [8], obteniendo como resultado la gráfica de la figura 3.7. Dicha gráfica explica
el comportamiento del cilindro, por un lado la línea roja muestra la velocidad con la cual
saldrá el vástago del cilindro, esto significa que el vástago se empieza a mover después
de 3 segundos aproximadamente debido a que tarda un cierto tiempo en llegar la presión
necesaria al cilindro, para que pueda romper la inercia del mismo. Por otro lado en la
línea azul, se observa el cambio de posición respecto al tiempo transcurrido, nótese que
conforme aumenta la velocidad la posición va en aumento y al terminar el tiempo el
vástago ha llegado a su extensión total.
Donde:
Posición (Línea azul)
Velocidad (Línea Roja)
Figura 3.7 Simulación del cilindro neumático [8].
3.4 DIAGRAMAS DE OPERACIÓN
Si bien es cierto, en el proceso de galvanizado existen diferentes tiempos de inmersión en
cada una de las tinas, la causa de ello es por las diferentes dimensiones de las piezas.
Estos tiempos son establecidos experimentalmente, pues se ha visto que no existe una
fórmula que pueda calcularlos.
Las siguientes tablas llamadas “diagramas de operaciones neumáticas”, muestran los
tiempos que se manejan aquí; no obstante, están basados en una de las diferentes medidas
que existen para los caños, solamente se busca ser más ilustrativos con respecto a los
tiempos de manejo de los cilindros y el movimiento que realizan.
TIEMPO TOTAL DE
POSICIONAMIENTO 11.13s
VELOCIDAD PROMEDIO 0.06m/s
VELOCIDAD DE IMPACTO 0.04m/s
MÁXIMA VELOCIDAD 0.11 m/s
41
Como un punto importante tenemos que decir que la información de los tiempos de
inmersión que son designados por medio de la experimentación, son confidenciales; sin
embargo, en base a datos aproximados [1] se obtuvo la estimación para su demostración
en este proceso. A pesar de que se siguen las normas, la empresa AHMSA (México) tiene
su forma de experimentar y obtener sus tiempos de inmersión. A continuación se
muestran de forma general en las figuras 3.8 a 3.14 los diagramas de simulación que
permiten ver el comportamiento de los cilindros en cada una de las tinas del proceso.
� Tiempo de inmersión 3 minutos. Etapa n°1. Desengrase (figura 3.8)
Figura 3.8 Diagrama de operaciones “Tina de desengrase”.
� Tiempo de inmersión 2 minutos. Etapa n°2. Enjuague (Figura 3.9)
Figura 3.9 Diagrama de operaciones “Primera tina de enjuague”
42
� Tiempo de inmersión 17 minutos. Etapa n°3. Decapado (figura 3.10)
Figura 3.10 Diagrama de operaciones “Tina de decapado”
� Tiempo de inmersión 2 minutos. Etapa n°4. Enjuague (Figura 3.11)
Figura 3.11 Diagrama de operaciones “Segunda tina de enjuague”
43
� Tiempo de inmersión 3 minutos. Etapa n°5. Inmersión en sal flux (Firgura 3.12)
Figura 3.12 Diagrama de operaciones “Tina de inmersion en flux”
� Tiempo de inmersión 2 minutos. Etapa n°6 (Figura 3.13)
Figura 3.13 Diagrama de operaciones “Tina de flujo de sal de amoniaco”
44
� Tiempo de inmersión 3 minutos. Etapa n°7. Baño de zinc (Figura 3.14)
Figura 3.14 Diagrama de operaciones “Tina de baño de zinc”
3.5 MASA DE LA CARGA
Así como existen diferentes tipos de caños para galvanizar de acuerdo a sus
características técnicas, también existen diferentes diámetros y en consecuencia
diferentes masas. La tabla mostrada a continuación (Tabla 3.5), da los valores para cada
una de las medidas de los tubos galvanizados. Además como dato adjunto, mostramos
una diferencia en la capacidad de carga que puede soportar el polipasto usado
actualmente y el sistema electroneumático que se pretende establecer.
Tabla 3.5 Masas de los canos galvanizados
Masas de los caños galvanizados
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
1/2" 6.4 7.046 500 1000
Total de soporte de
tubos 70.962 141.924
Número de tubos 70 141
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
3/4" 6.4 9.126 500 1000
Total de soporte de
tubos 54.789 109.577
45
Número de tubos 54 109
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
1" 6.4 14.131 500 1000
Total de soporte de
tubos 35.383 70.766
Número de tubos 35 70
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
1"1/4' 6.4 18.124 500 1000
Total de soporte de
tubos 27.588 55.175
Número de tubos 27 55
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
1"1/2' 6.4 20.832 500 1000
Total de soporte de
tubos 24.002 48.003
Número de tubos 24 48
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
2" 6.4 29.337 500 1000
Total de soporte de
tubos 17.043 34.087
Número de tubos 17 34
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
2"1/2' 6.4 31.065 500 1000
Total de soporte de
tubos 16.095 32.191
Número de tubos 16 32
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
3" 6.4 49.235 500 1000
46
Total de soporte de
tubos 10.155 20.311
Número de tubos 10 20
Tubo en pulgadas
Tramo en
cm Masa x tramo en kg
Capacidad polipasto
en kg
Capacidad neumática
en kg
4" 6.4 102.848 500 1000
Total de soporte de
tubos 4.862 9.723
Número de tubos 4 9
3.6 DISPOSITIVOS DE ENTRADA
� Sensores y accesorios
En un sistema como el que se pretende diseñar, es de vital importancia que los
dispositivos que actúan como elementos integradores del mismo, ofrezcan un nivel de
seguridad que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecución.
En este sentido, resulta favorable la inclusión de algunos sensores, el sistema mostrado
anteriormente ubica sus sensores en los cilindros neumáticos (Figuras 3.3 y 3.4).
Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de
materiales, con el objetivo de mandar una señal y que de acuerdo a las condiciones de
operación pueda permitir que continúe un proceso, o bien detectar cierta posición y
detener el mismo, dependiendo del caso que éste sea.
Si el objeto puede llevar un imán, es apropiado un sensor magnético.
Los cilindros que usa el sistema electroneumático tienen la característica de tener un imán
integrado en la parte del émbolo, en consecuencia se usan dos sensores magnéticos para
la detección de la posición de cada cilindro. Estos sensores son montados cerca de la
culata delantera y culata trasera, como se muestra en la figura 3.15.
47
Figura 3.15 Accesorios de los cilindros neumáticos
Los cilindros además de tener montados a los sensores deben contar con los accesorios
necesarios para poder montarse en la grúa y tener un elemento en el vástago que nos
ayude a soportar el peso de las piezas (Figura 3.15). La tabla 3.6 muestra las
características de los elementos de la figura 3.15.
Tabla 3.6 Tabla de los accesorios de los cilindros neumáticos.
ELEMENTOS DE FIJACION Y ACCESORIOS
DESCRIPCION RESUMIDA
1 Cilindro de doble efecto Permite un movimiento lineal y soporte de
las piezas
2 Brida basculante
SNGB Para culata posterior
3 Brida basculante
SNGB Para culata posterior
4 Detectores de posición
SME/SMT-8 Detector magnético
5 Piezas de fijación
SMBZ-8- … Para detectores de proximidad SME/SMT-8
6 Válvula reguladora de caudal
GRLA Para regular la velocidad
7 Racores rápidos roscados
QS
Para tubos con tolerancia en diámetro
exterior
8 Horquilla
SG
Permite giros del cilindro neumático en un
plano
48
3.7 DIAGRAMAS ELÉCTRICOS
El sistema eléctrico trabajara con 24 VCD y cuenta con 3 relevadores (B1, B2 y B3) que
se encargan de activar las electroválvulas a través de sus contactos. Como se puede
observar el accionamiento del sistema es manual; es decir, que después de pulsar el botón
lo que sigue del proceso será automatizado.
En el diagrama siguiente (Figura 3.16), se observa que una vez presionado el botón inicia
la secuencia en la cual son activadas las electroválvulas EV1 y EV3, como también se
activa el temporizador. NOTA: siglas aquí tratadas están especificadas en la tabla 3.1.
Figura 3.16 Diagrama electroneumático “activación de las electroválvulas EV1 y EV3”.
49
Terminado el tiempo se realiza el cambio y se energizan las electroválvulas EV2 y EV4.
Al final se desactivaran y se tendrá que esperar de nuevo que el botón de arranque sea
presionado (Figura 3.17).
Figura 3.17 Diagrama electroneumático “Activación de las electroválvulas EV2 y EV4”.
50
3.8 UTILIZACIÓN DEL PLC
Existe una gran razón para que sea usado un PLC (Controlador Lógico Programable) en
el sistema electroneumático. La razón es porque realmente es muy práctico y más
económico en relación con los dispositivos que se usarían si se quisiera utilizar el
diagrama electroneumático visto anteriormente (Figura 3.17).
Para entender mejor lo antes mencionado, es necesario explicar porque se dice esto.
Como en el proceso se tienen diferentes tiempos en todas las tinas, sería necesario tener
varios temporizadores en el sistema electroneumático, además se debe de saber que se
maneja el mismo sistema una y otra vez; por ello, es necesario tener un botón que active
cada uno de estos temporizadores lo cual provocaría un gasto excesivo que no sería
adecuado.
Por las razones explicadas anteriormente se recurre a utilizar un PLC, ya que este
dispositivo tiene internamente los elementos que son usados para el control del sistema.
Es en gran manera, más barato y requiere de un espacio de instalación mucho menor. Y si
es necesario cambiar algún detalle del programa de control se puede hacer con facilidad.
La selección del PLC está basada en los dispositivos usados y en el control del sistema.
El PLC Micrologix 1100 es un dispositivo que cuenta con las entradas necesarias para el
sistema; en este caso, para el sistema electroneumático son necesarias 6 entradas
digitales, cuatro que serán de los sensores de los cilindros neumáticos y dos que serán de
los botones de arranque y paro. Como salidas se necesitan a los solenoides de las
electroválvulas que permitirán el control de los cilindros.
En el momento de programar el PLC, se toma en cuenta la selección de las entradas y
salidas del sistema para realizar la programación. El motivo es muy claro, sino sabemos
las direcciones de las entradas y salidas, no se puede conectar correctamente el los
elementos del sistema al PLC. Éstas entradas y salidas son mostradas en la tabla 3.7.
Tabla 3.7 Asignación de entradas y salidas (E/S)
TABLA DE ASIGNACION DE E/S
Nº Dirección Descripción Nota
1 I: 0/0 Botón de paro Botón N.C.
2 I: 0/1 Botón de arranque Botón N.A.
3 I: 0/2 Sensor magnético 1 12 a 27 VCD
4 I: 0/3 Sensor magnético 2 12 a 27 VCD
5 I: 0/4 Sensor magnético 3 12 a 27 VCD
6 I: 0/5 Sensor magnético 4 12 a 27 VCD
7 O: 2/0 Bobina de electroválvula (5/2) 1 24 VCD
8 O: 2/1 Bobina de electroválvula (5/2) 2 24 VCD
9 O: 2/2 Bobina de electroválvula (5/2) 3 24 VCD
10 O: 2/3 Bobina de electroválvula (5/2) 4 24 VCD
51
De manera gráfica, a continuación se muestran los elementos de entrada descritos en la
tabla 3.7 (Figura 3.18).
Figura 3.18 Elementos de entrada.
Estación de
botones
Sensor magnético
del cilindro 1
Sensor magnético
del cilindro 1
Sensor magnético
del cilindro 2
Sensor magnético
del cilindro 2
BLOQUE DE TERMINALES DE
SALIDA
52
En la figura 3.19 se muestran los elementos conectados a la salida del PLC
Figura 3.19 Elementos de salida.
Electroválvula
con sus dos
solenoides
(Cilindro 1)
Electroválvula
con sus dos
solenoides
(Cilindro 2)
BLOQUE DE TERMINALES DE
SALIDA
53
En conjunto los dispositivos de entrada y de salida conectados en el PLC se conformarían
como se observa en el siguiente diagrama de conexiones (Figura 3.20).
Figura 3.20 Diagrama de conexiones.
F
i
l
t
r
o
F
i
l
t
r
o
F
i
l
t
r
o
+
_
F
i
l
t
r
o
L1 N tierra
Fte.
24
VCD
Ev1 Ev2 Ev3 Ev4
SENSOR 1 SENSOR 2 SENSOR 3 SENSOR 4
Para configurar el PLC con la
comunicar con el PLC Micrologix 11
Para conectar el PC al PLC hay que utilizar el cable 1761
Figura 3.21
Posteriormente se utilizará el software comunicar la PC con el PLC. Est
se hará punto a punto, pues su requerimiento por el momento solo se reduce a programar
el PLC. La comunicación se muestra en el siguiente diagrama
Figura 3.
1761-CBL
ra configurar el PLC con la computadora se utiliza el software RSLogix
municar con el PLC Micrologix 1100 por comunicación RS232.
Para conectar el PC al PLC hay que utilizar el cable 1761-CBL-PM02 (Figura 3.
Figura 3.21Conexión del cable 1761-CBL-PM02
el software comunicar la PC con el PLC. Esta comunicación
pues su requerimiento por el momento solo se reduce a programar
se muestra en el siguiente diagrama (Figura 3.22).
Figura 3.22 Conexión punto a punto
54
utiliza el software RSLogix 500 para
(Figura 3.21).
a comunicación
pues su requerimiento por el momento solo se reduce a programar
55
3.9 DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA SECUENCIA DE OPERACIÓN
El diagrama de flujo es realmente grande e iterativo con respecto a la secuencia en cada
una de las tinas de tratamiento, por ello se ha dividido en dos partes el diagrama de flujo.
En el primero se muestra un diagrama de flujo que solo abarca el sistema
electroneumático (Figura 3.23). Posteriormente es mostrado un diagrama de flujo donde
se tiene todo el proceso (Figura 3.24) y en donde además se introduce el diagrama de
flujo del sistema electroneumático como un subprograma.
Figura 3.23 Diagrama de flujo del sistema electroneumático
Inicio del
subprograma
Puesta en marcha
del sistema
Cilindros de inmersión
retroceden
Inmersión de pieza por
un tiempo determinado
Cilindro de inmersión
avanzan
Fin del
subprograma
56
Existencia
de presión Ajustar
Alimentación
de energía
Ajustar Existencia
de energía
Inicio del proceso
SI
NO
SI
SI
NO
1
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(enjuague)
Colocar
pieza
Avance de la
grúa hasta la
tina de
tratamiento
(desengrase)
57
Figura 3.24 Diagrama de flujo del proceso
1
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(decapado)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(enjuague)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(solución de
flux)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(secado)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(baño de zinc)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(baño de zinc)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa para la
siguiente tina
(Enfriamiento)
Sistema de inmersión
neumático
Avance de la
grúa hasta el
punto de
extracción
Extracción de las
piezas
galvanizadas
Piezas
extraídas
Repetición
del proceso
Fin del proceso
NO
NO
SI SI Regresa al
bloque
donde se
pone la
pieza
58
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Y COSTO–BENEFICIO
59
4.1 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO Éste análisis de costo-beneficio tiene como objetivo fundamental proporcionar una
medida de la rentabilidad del proyecto, mediante la comparación de los costos previstos
con los beneficios esperados en la operación del mismo.
El análisis da la oportunidad de observar claramente la necesidad y la viabilidad de
realización del proyecto.
Se estima adecuadamente los recursos económicos necesarios, en el plazo de realización
del proyecto.
4.2 ANÁLISIS DE LOS COSTOS Y TIEMPO DE INVERSIÓN DEL PROYECTO En esta parte se obtiene la descripción de material empleado y su cotización para el costo
en el proyecto (Tabla 4.1) Tabla 4.1 Lista de material
Lista de material
DESCRIPCIÓN PRECIO
UNITARIO $ CANTIDAD
IMPORTE $
CILINDRO DE DOBLE EFECTO
DNG-200-700-PPV-A-S6 31,914.40 2 PIEZAS 63,828.80
UNIDAD DE MANTENIMIENTO CON
PURGA AUTOMATICA FRC-3/4-D-
MAXI-A
4,147.00 1 PIEZA 4,147.00
VALVULA DE ARRANQUE HEE-
D-MAXI-24 1,808.00 1 PIEZA 1,808.00
FIJACION PARA EMISOR
(P/SENSOR) SMB-2B 147.00 4 PIEZAS 588.00
SENSOR MAGNÉTICO SMEO-
1-LED-24 B 636.00 4 PIEZAS 2,544.00
ELECTROVALVULAS DE IMPUSOS
JMFH-5-1/2 3,582.00 2 PIEZAS 7,164.00
BOBINAS COMPUESTAS CON
CONECTORES MSFG-
24 DC/42 AC
222.00 4 PIEZAS 888.00
REDUCCIÓN D-1/2-
I-3/4 A 56.00 6 PIEZAS 336.00
REGULADOR DE CAUDAL
GRLA-1/2-B 546.00 4 PIEZAS 2,184.00
RACOR RÁPIDO QS-1/2-
16 114.00 12 PIEZAS 1,368.00
SILENCIADOR CON ROSCA U-1/2 233.00 4 PIEZAS 932.00
TUBO FLEXIBLE AZUL PUN-
16X2,55 BL 83.00 35 METROS 2,905.00
ACOPLAMIENTO PARA VASTAGO 2,749.00 2 PIEZAS 5,498
60
S6-M36X2
BRIDA BASCULANTE 3,290.00 2 PIEZA 3,290.00
BRIDA BASCULANTE 3,290.00 2 PIEZA 3,290.00
PLC MICROLOGIX 1100 1761-
L32BWB 3500.00 1 PIEZA 4,000.00
CABLE DE PROGRAMACIÓN DEL
MICROLOGIX 1100 1761-CBL-
PM02
570.00 5 METROS 2,895.00
SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN
DEL MICROLOGIX 1100 5,000.00 1 PIEZA 5,000.00
MATERIALES VARIOS DE
MONTAJE, UNIONES Y ENSAMBLE 1,000.00
TOTAL $ 113,665.80
Una vez obtenida la parte de cotización de material se obtienen los gastos por mano de
obra y tiempos, así como los costos que intervienen para la realización del proyecto
(Tabla 4.2)
Tabla 4.2 Gastos técnicos y administrativos. Salarios para el personal que intervienen costos del proyecto
Gastos técnicos y administrativos. Salarios para el personal que intervienen costos del proyecto
Categoría
Salario
base por
tiempo
Tiempo a cubrir $ Importe $
Ingeniero de diseño y proyecto 1,200 x día 25 días 30,000.00
Ingeniero programador 198.00 x
hora 15 horas 2,970.00
Técnico de dibujo 120.80 x
día 5 días 604.00
Oficial pintor 90.50 x día 4 días 362.00
Oficial herrero 110.50 x
día 8 días 884.00
Oficial electricista 120.70 x
día 10 días 1,207.00
Mecánico 100.20 x
día 8 días 801.60
Encargado de bodega y/o almacén 98.00 x día 15 días 1,470.00
Auxiliar administrativo 120.50 x
día 7 días 843.50
Ayudantes técnicos 400 x día 15 días 6,000.00
Montador en planta 123.00 x
día 6 días 738.00
Total 45,880.10
61
Gastos de envío y Fletes
Concepto
Costo de
facturación o gasto
normal $
Importe
$
Transporte de equipos 3,200.00 3,200.00
Gastos de envío de materiales 2,500.00 2,500.00
Total 5,700.00
Instalaciones provisionales y gastos necesarios básicos
Concepto Gasto concluido $ Importe
Instalaciones eléctricas 2,500.00 2,500.00
Bodega cubierta 2,000.00 2,000.00
Total 4,500.00
Consumos y Varios
Concepto Gasto concluido $ Importe
$
Consumo eléctrico 500.00 500.00
Consumo de Agua 250.00 250.00
Letreros y señalizaciones 200.00 180.00
Papelería y copias 500.00 300.00
Representación personal (entrevistas
visitas, transporte, etc.) 1,000.00 1,500.00
Varios (alquileres o depreciaciones de
oficina y equipos, gastos de
organización e instalación)
500.00 500.00
Total $ 3230
Ahora se obtienen los costos totales por concepto en el proyecto realizado (Tabla 4.3)
Tabla 4.3 Costos totales de proyecto
Costos totales de proyecto
Concepto Totales $
Materiales y equipo 113,665.80
Mano de obra, consumos, gastos técnicos y administrativos
Salarios para el personal que intervienen costos del proyecto 45,880.10
Gastos de envío y Fletes 5,700.00
Instalaciones provisionales y gastos necesarios básicos 4,500.00
Consumos y Varios 3230
TOTAL $ 172,975.90
62
La inversión total del costo en un plazo de quince días del proyecto con materiales y
mano de obra incluyendo ganancia por proyecto de ingeniería es de $172,975.90 M/N.
Según tabla 3.5 Masas de los caños galvanizados se obtiene la gráfica que hace más
apreciable el rendimiento de los sistemas comparándolos en capacidades en carga por
unidades de materia según medidas.
Figura 4.1 Grafica de rendimiento de sistemas de galvanización
El material a producir tiene costos de producción y de ventas según medidas estándar en el
mercado mostrados en la tabla.
Tabla 4.4 Precios de tubos
Precios de tubos
Medida del tubo precio por mayoreo
precio por menudeo
precio neto
TUBO GALVANIZADO DE 1/2"
$102.50 $107.80 $87.125
TUBO GALVANIZADO DE
3/4" $140.58 $147.00 $119.493
TUBO GALVANIZADO DE 1" $207.80 $217.20 $176.63 TUBO GALVANIZADO DE
1"1/4 $276.41 $288.00 $234.9485
TUBO GALVANIZADO DE
1"1/2 $333.80 $349.71 $283.73
TUBO GALVANIZADO DE 2" $544.87 $566.99 $463.1395 TUBO GALVANIZADO DE
2"1/2 $862.58 $900.00 $733.193
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Sistema convencional
(capacidad de tubos)
Sistema
electroneumático
(capacidad de tubos)
Gráfica de rendimiento
de sistemas de
galvanización
63
TUBO GALVANIZADO DE 3" $1,121.10 $1,174.50 $952.935 TUBO GALVANIZADO DE 4" $1,599.68 $1,672.59 $1,359.728
4.3 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO Y TIEMPO DE RECUPERACIÓN DE LA
INVERSIÓN
La industria de galvanización de tuberías enfrenta casos en los cuales varía la demanda
según la temporada y el lugar geográfico (Tabla 4.5), sin embargo, a medida que pasa el
tiempo cada vez se tienen en aumento problemas a causa de la demanda súbita que se
tiene que cubrir en ciertas temporadas, y cuando se normaliza esta situación vuelve a
aumentar hasta presentarse una nueva eventualidad de mayor demanda, además de que la
empresa debe de resolver ese problema que se requiere como principal proveedora de
productos derivados del acero como en el caso de AHMSA (México) y por el crecimiento
porcentual en diferentes tiempos históricos (Tabla 4.5 y figura 4.3).
Tabla 4.5 Crecimiento porcentual de la producción en base a demanda mundial de acero y productos
derivados 1998 -1999
Crecimiento porcentual de la producción en base a demanda mundial de acero y productos derivados 1998 -1999
TLCAN 0.1 EUROPA ORIENTAL -10.7
Estados Unidos -1.3 República Checa 13.6
Canadá 2.3 Polonia -1.5
México 7.6 RUSIA (CEI) 17.6
SUDAMÉRICA -4.8 ASIA 3.5
Brasil -3.0 Japón 0.7
Reino Unido -2.9 Corea 2.9
Alemania -5.8 China 8.0
Francia -0.4 India 34
España -1.4
Italia -3.2 MUNDIAL 1.4
Suecia -1.9
FUENTE: International Iron Steel Institute [13]
64
Ya que es una empresa principal de producción de aceros y tubos de galvanizado (Tabla
4.6), se toma como expectativa abarcar o cubrir un abasto en el mercado en el cual la
solución es realizar mas plantas de galvanización o de otra forma tener una alternativa
como la producción a gran escala como en este caso el sistema electroneumático lo logra
así.
Tabla 4.6 Principales empresas productoras de acero y productos derivados, 1999.
Principales empresas productoras de acero y productos derivados, 1999.
Empresas y ubicación en la lista Mill. Ton. M. 1.-POSCO 26.5
2.-Nippon Steel 25.2
3.- Arbed 22.2
57.- AHMSA (México) 3.4
64.- Hylsa (México) 3.1
66.- USIMIN (Brasil) 3.0
71.- COSIPA (Brasil) 2.7
72.- SIDOR (Venezuela) 2.6 FUENTE: IISI, 2000: Largest steel producing countries.htm [13]
La planta de galvanización labora cinco días hábiles por semana, esto da un cálculo de
22 días por mes en los cuales se basará el tiempo en recuperación de lo invertido del
proyecto, las personas que laboran normalmente en la planta serán las mismas que
seguirán aún después del cambio al nuevo sistema por lo que no afectará en despido de
personal ni en salario; por el contrario se tienen dos formas de beneficio al obtener mayor
producción en un menor tiempo, en caso de ser necesaria una mayor demanda ésta se
podrá cubrir sin problema con el nuevo sistema y en caso de no requerirla se tiene
presente el ahorro de horas-hombre requeridas para el proceso en planta.
La realización del proyecto no afecta en tiempos de producción, debido a que las
instalaciones no intervienen ya que son alternas a los equipos y el proceso en planta, para
el desmontaje del polipasto y el montaje de la plataforma con el sistema electroneumático
tendrá anticipada su habilitación y tiempo requerido, para esto será llevado a cabo en días
alternos a la labor de producción ó extemporáneo; es decir, no existen pérdidas por
tiempo de producción habitual. Esto indica que la producción será continua y obtendrá la
recuperación neta de inversión a partir de haber sido montado y puesto en marcha el
sistema electroneumático debido a que estará listo con previas pruebas de funcionamiento
sin ningún problema.
En base al análisis y resultados mostrados según las tablas de precios de costos de tubos
(Tabla 4.4) y masa de los caños galvanizados (Tabla 3.5) así como la gráfica de
rendimiento de sistemas de galvanización (Figura 4.1) se obtiene prácticamente el doble
de producción a comparación del sistema convencional; es decir, que sin importar los
costos de los tubos y la cantidad
la capacidad del sistema electroneumático y por ende las ganancias se obtienen en menor
tiempo.
En este caso se considera un ciclo de producció
1 día es producido 5 toneladas de tubos de ½’ esto es 700 tubos al ser 10 ciclos
requeridos debido a la capacidad del polipasto (sistema convencional 500kg) como se
muestra en la tabla 3.5, se estima un valor de $61,
producción diaria al mes teniendo en cuenta los días laborales que son 22
valor de producción neta mensual de $1,343,650 en el sistema convencional; ahora bien,
el sistema electroneumático nos brinda el doble de
3.5) por ciclo de galvanización;
los mismos 10 ciclos pero ya en el nuevo sistema que soporta aproximadamente una
capacidad que duplica al sistema convencional esto es un valor diario de producción ne
de $122,150, si se toman los 22 días laborales en planta por mes se obtiene por ende una
producción mensual neta de $2,687,300 por lo que el sistema demuestra que es rentable y
su tiempo de recuperación de lo invertid
producción neta (Figura 4.2).
Figura 4.2 Gráfica de rendimiento en costos y tiempo de sistemas convencional y
Nota: los gastos y costos por operarios y empleados no influyen ya que se estima por
precio de tubos en costos netos;
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
1 2 3 4
Ren
dim
ien
to o
net
od
e p
rod
ucc
ión
$
Gráfica de rendimiento de sistemas en tiempo
Sistema convencional
Sistema electroneumático
costos de los tubos y la cantidad a producir por tiempo, la producción se duplica debido a
la capacidad del sistema electroneumático y por ende las ganancias se obtienen en menor
se considera un ciclo de producción con tubería de ½ ‘ en un mes y
5 toneladas de tubos de ½’ esto es 700 tubos al ser 10 ciclos
requeridos debido a la capacidad del polipasto (sistema convencional 500kg) como se
se estima un valor de $61,075 tomando precio neto por tubería
diaria al mes teniendo en cuenta los días laborales que son 22, se tendría un
valor de producción neta mensual de $1,343,650 en el sistema convencional; ahora bien,
el sistema electroneumático nos brinda el doble de capacidad (Véase referencia en
) por ciclo de galvanización; esto es, se produciría en 1 día 1,400 tubos de ½’ teniendo
los mismos 10 ciclos pero ya en el nuevo sistema que soporta aproximadamente una
capacidad que duplica al sistema convencional esto es un valor diario de producción ne
de $122,150, si se toman los 22 días laborales en planta por mes se obtiene por ende una
producción mensual neta de $2,687,300 por lo que el sistema demuestra que es rentable y
su tiempo de recuperación de lo invertido por el total de proyecto es de 2 días en valor de
Gráfica de rendimiento en costos y tiempo de sistemas convencional y electro
Nota: los gastos y costos por operarios y empleados no influyen ya que se estima por
os netos; es decir, se toman del precio de venta a clientes ya con
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22Días laborales por mes
Gráfica de rendimiento de sistemas en tiempo
Sistema convencional
Sistema electroneumático
65
a producir por tiempo, la producción se duplica debido a
la capacidad del sistema electroneumático y por ende las ganancias se obtienen en menor
n con tubería de ½ ‘ en un mes y durante
5 toneladas de tubos de ½’ esto es 700 tubos al ser 10 ciclos
requeridos debido a la capacidad del polipasto (sistema convencional 500kg) como se
075 tomando precio neto por tubería de
se tendría un
valor de producción neta mensual de $1,343,650 en el sistema convencional; ahora bien,
éase referencia en tabla
esto es, se produciría en 1 día 1,400 tubos de ½’ teniendo
los mismos 10 ciclos pero ya en el nuevo sistema que soporta aproximadamente una
capacidad que duplica al sistema convencional esto es un valor diario de producción neta
de $122,150, si se toman los 22 días laborales en planta por mes se obtiene por ende una
producción mensual neta de $2,687,300 por lo que el sistema demuestra que es rentable y
ías en valor de
electroneumático
Nota: los gastos y costos por operarios y empleados no influyen ya que se estima por
es decir, se toman del precio de venta a clientes ya con
22
66
las ganancias que conciernen a la empresa. Si en dado caso se tomara primero la
producción normal y posteriormente la recuperación con ganancias, se obtendría que en
11 días se tiene cubierta la parte de gastos netos mensuales acostumbrados y
posteriormente se tendría la recuperación invertida en 2 días más; es decir,
tradicionalmente estará cubierto en 14 días el gasto neto por producción y tiempo con
unas ganancias extras de 8 días de tiempo o bien en su caso en producción con valor de
$977,200 por lo que en un mes laboral se sobrepasa por más de 5 veces el costo del total
del proyecto; es decir, que tan solo de la rentabilidad del nuevo sistema en los 8 días
restantes serían solo ganancias extras.
De acuerdo a las tablas anteriores en costos y comparativo de producción, se analiza
ahora el resultado de tiempos en recuperación de lo invertido que se reflejará los
beneficios y ganancias por tiempo en producción sin afectar en ningún ámbito previo ni
posterior a la instalación así como el manejo del nuevo sistema adaptado.
Ahora bien por otro lado, para caso de que la demanda fuera tradicionalmente la misma
el ahorro ahora se tendría en las horas-hombre empleadas para los ciclos diarios de
producción, esto se traduce en que no hay necesidad de emplear horas extras o jornadas
innecesarias de trabajo por lo que sólo se emplea el personal requerido sin reemplazo en
turnos. Tomando los primeros instantes para la recuperación de inversión se requieren tan
solo 3 días para cubrirlos en el mes; en caso contrario, se verá reflejado dependiendo el
salario por horas y jornadas extras del personal empleado en la producción y esto sólo
depende del dueño o responsable de los salarios incluyendo contratación del personal
necesario para cada labor; es decir, se dará la recuperación con la ganancia extra
dependiendo de lo que se puede ahorrar del gasto en salarios de los empleados por mes.
Por otra, parte aunque se tenga una demanda tradicional de producción y se diera el caso
de eventualidades al exportar y cubrir una mayor demanda por tiempos prolongados,
continuos o discontinuos (Figura 4.3), puede cubrir sin ningún problema en tiempo y
forma, y ello no afectaría la normalidad de producción por tiempo extra.
67
Exportaciones e importaciones siderúrgicas y productos derivados 1989-1999 (Millones de Toneladas)
FUENTE: Cámara Nacional de la Industria del Acero [13]
Figura 4.3 Exportaciones e importaciones siderúrgicas y productos derivados 1989-1999
(Millones de Toneladas)
4.4 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE RELACIÓN DE COSTO-
BENEFICIO
Primero se saca un promedio para valorar las ganancias en relación promedio de venta a
pecio por mayoreo:
$ ������ó �� ���� �� �������ó � ����� �$ ������ ��� ��������$ ������ ��� ���� ��
!�
"#!.%#�"#&.'#
!� 105.15 ecuación 4.1
De la relación promedio (ecuación 4.1) de producción en ventas y costos netos invertidos
en la producción siendo de $87.25 para este caso, se obtiene la producción y ganancias
por ventas.
producción y ganancias promedio por ventas
�������ó �� ���� �� �������� � �����
����� ����
;1 �"#%."%
'&.!%� 1.2 ecuación 4.2
68
Se saca la producción con ganancias promedio sacando el producto de del promedio a
ganancias y el costo por producción neto:
Tabla 4.7 Relación de rendimiento de costos y ganancias de los sistemas en la producción mensual
Relación de rendimiento de costos y ganancias de los sistemas en la producción mensual
Tipo de Sistema Producción y ganacias promedio por ventas
(X1) ecuación 4.2
$ Costo por producción neto por
mes (X2)
$ Ganancias netas por mes
(X1)(X2)
Para sistema
convencional 1.2
1,343,650 1,612,380
Para sistema
electroneumático 2,687,300 3,224,760
De la tabla 4.7 finalmente se obtiene la relación costo-beneficio en base a los sistemas
convencional y electroneumático numéricamente:
������ó ����� = >��?��� �� ��� ����� ��
�@������ ���� �� �� ��� ����� � �������� ���
@������ ���� �� �� ��� ����� � ���������
�
A,!!C,&D#
",D"!,A'#� 2 ecuación 4.3
El resultado de la relación (ecuación 4.3) de costos beneficios presenta que el sistema
electroneumático logra duplicar el beneficio esperado superando al sistema convencional.
Tomando en cuenta que: el valor resultante de la relación comparada de costo-beneficio
en los sistemas:
� > 1 implica que los ingresos son mayores que los egresos, entonces el proyecto es
aconsejable.
� = 1 implica que los ingresos son iguales que los egresos, entonces el proyecto es
indiferente.
� < 1 implica que los ingresos son menores que los egresos, entonces el proyecto
no es aconsejable [14].
Según la ecuación da un valor de 2 en la ecuación 4.3.Esto indica que en la parte del
beneficio proporcionado por el sistema electroneumático en relación al sistema
convencional se demuestra la viabilidad que en tiempo de un mes laboral de producción
y ventas por demanda se obtiene el beneficio tanto en la empresa como en la
satisfacción de demanda de producción.
69
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
70
5.1 RECOMENDACIONES DE MANTENIMIENTO
Los distintos aparatos y unidades están sujetos a determinadas prescripciones de
mantenimiento de los correspondientes fabricantes, ya sean éstas la existencia de
puntos de engrase extra (Véase tabla 5.1 “Mantenimiento diario punto N°3”) o la ejecución de determinados trabajos de limpieza. Estas prescripciones y
recomendaciones complementarias han de estar, en lo posible, agrupadas para una instalación similar. Con ellas puede elaborarse un plan de mantenimiento para la
instalación en concreto. Para la electroneumática un plan de mantenimiento podría ser
como el que a continuación se describe (Tabla 5.1):
Tabla 5.1 Plan de mantenimiento
Mantenimiento diario
1. Vaciar el condensado de los filtros.
2. Controlar el nivel de aceite en los engrasa
dores; si el nivel es mínimo, añadir aceite
nuevo (Marca y Denominación apropiada),
3. Engrasado de las posiciones n. 1, 2, 3...
etc. de las electroválvulas con aceitera.
Mantenimiento semanal
1. Limpiar y controlar los emisores de señales n."'
1, 2, 3, etc. (rodillo-palanca, cabeza]); sustituir las
piezas defectuosas.
2. Comprobar la porosidad de las mangueras,
retirar con precaución las virutas metálicas
introducidas en las mismas, verificar la
estanqueidad de los puntos de división.
3. Investigar la presencia de codos o dobleces en
las mangueras de plástico, recambiar las partes
defectuosas.
4. Verificar el perfecto asiento y estanqueidad de
los empalmes de las mangueras.
5. Comprobar los manómetros de las válvulas
reductoras de presión.
6. Comprobar el funcionamiento del engrasador
(p. ej., en el cristal de observación 5 gotas por
minuto), ajustar de nuevo el tornillo de
dosificación.
Mantenimiento mensual 1. Comprobar la presencia de fugas en todas
las uniones atornilladas y tuberías fijas en
interior de la instalación. Volver a apretar
las uniones o sustituirlas, reparar las tuberías o
reemplazarlas.
2. Analizar las pérdidas por fugas en las válvulas;
comprobar todos los orificios de purga en la
posición de partida de la instalación por posibles
pérdidas de aire.
3. Limpiar los filtros, lavar los cartuchos de
filtro con agua jabonosa o petróleo (no con
productos disolventes) y soplar en sentido
contrario al de circulación.
4. Revisar las tomas de las tuberías en los
cilindros, volverlas o apretar o poner nuevas
juntas.
5. Verificar las válvulas de flotador del purgador
automático de
condensado, para
comprobar su funcionamiento y
estanqueidad
Mantenimiento semestral
l. Comprobar el desgaste de las guías del vástago,
caso de ser necesario, reemplazar los casquillos-
guías, y las juntas rascadora y obturadora.
2. En los aparatos y unidades, comprobar la
potencia, aire perdido por fugas y
funcionamiento mecánico.
3. Limpiar o renovar los silenciadores caso de
estar muy sucios.
71
5.2 CONCLUSIONES
� Con la realización de este trabajo, se diseñó el sistema electroneumático para
la inmersión de caños.
� Con este sistema, se logró soportar cargas mayores que las del sistema
convencional.
� Además, al realizar la automatización de la secuencia de inmersión de los
caños, se consiguió un trabajo con mayor calidad.
� También se aumento la producción, al poder soportar cargas grandes en
comparación con el polipasto.
� Obteniendo así las mejoras en cuanto la inmersión de las piezas en las
diferentes tinas, mediante el sistema electroneumático diseñado; así como en
costo-beneficio.
72
ANEXOS
ANEXO A DESCRIPCION DE LA GRUA VIAJERA
Esta grúa viajera es básicamente un equipo electromecánico formado por un polipasto
que es el equipo que se encarga de levantar los materiales y tiene una capacidad de carga
de 500 kg. El polipasto se monta sobre un carro motorizado; a las vigas que cargan
polipasto les llamamos testeros del carro los testeros del carro. Los testeros del carro
descansan sobre ruedas de acero dos por testero, a las ruedas se les transmite el
movimiento por medio del motorreductor y un sistema de engranaje, así el carro se
desplaza a lo largo de todo el puente principal sobre los rieles que para tal fin se colocan
en la parte superior de los puentes.
En este caso la grúa está formada por dos puentes simétricos y paralelos los cuales nos
dan una mayor capacidad de carga y u
descansan en sus extremos sobre unas vigas a los cuales llamamos testeros del puente,
estos a su vez descansan sobre dos ruedas de acero sobre cada testero, a las ruedas se les
transmite el movimiento por medi
La transmisión es directa del motorreductor al eje de la rueda a través de un cople, las
ruedas se desplazan sobre los rieles que para tal fin se colocan en la parte superior de las
trabes-carril.
Las trabes-carril son las vigas que soportan a toda la grúa viajera, estas a su ves se
montan sobre ménsulas que sobresalen de las columnas de concreto
ANEXO B DISPOSITIVOS NEUMATICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
CILINDRO DE DOBLE EFECTO DNG
Figura B.I Cilindro de doble efecto DNG
DESCRIPCION DE LA GRUA VIAJERA
Esta grúa viajera es básicamente un equipo electromecánico formado por un polipasto
que es el equipo que se encarga de levantar los materiales y tiene una capacidad de carga
de 500 kg. El polipasto se monta sobre un carro motorizado; a las vigas que cargan
polipasto les llamamos testeros del carro los testeros del carro. Los testeros del carro
descansan sobre ruedas de acero dos por testero, a las ruedas se les transmite el
movimiento por medio del motorreductor y un sistema de engranaje, así el carro se
desplaza a lo largo de todo el puente principal sobre los rieles que para tal fin se colocan
en la parte superior de los puentes.
En este caso la grúa está formada por dos puentes simétricos y paralelos los cuales nos
dan una mayor capacidad de carga y una mayor estabilidad al sistema, estos puentes
descansan en sus extremos sobre unas vigas a los cuales llamamos testeros del puente,
estos a su vez descansan sobre dos ruedas de acero sobre cada testero, a las ruedas se les
transmite el movimiento por medio de un moto reductor en cada testero.
La transmisión es directa del motorreductor al eje de la rueda a través de un cople, las
ruedas se desplazan sobre los rieles que para tal fin se colocan en la parte superior de las
n las vigas que soportan a toda la grúa viajera, estas a su ves se
montan sobre ménsulas que sobresalen de las columnas de concreto
ANEXO B DISPOSITIVOS NEUMATICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
CILINDRO DE DOBLE EFECTO DNG-200-700-PPV-A-S6 (Figura B.I y tabla B.I)
Cilindro de doble efecto DNG-200-700-PPV-A-S6 [5]
73
Esta grúa viajera es básicamente un equipo electromecánico formado por un polipasto
que es el equipo que se encarga de levantar los materiales y tiene una capacidad de carga
de 500 kg. El polipasto se monta sobre un carro motorizado; a las vigas que cargan el
polipasto les llamamos testeros del carro los testeros del carro. Los testeros del carro
descansan sobre ruedas de acero dos por testero, a las ruedas se les transmite el
movimiento por medio del motorreductor y un sistema de engranaje, así el carro se
desplaza a lo largo de todo el puente principal sobre los rieles que para tal fin se colocan
En este caso la grúa está formada por dos puentes simétricos y paralelos los cuales nos
na mayor estabilidad al sistema, estos puentes
descansan en sus extremos sobre unas vigas a los cuales llamamos testeros del puente,
estos a su vez descansan sobre dos ruedas de acero sobre cada testero, a las ruedas se les
La transmisión es directa del motorreductor al eje de la rueda a través de un cople, las
ruedas se desplazan sobre los rieles que para tal fin se colocan en la parte superior de las
n las vigas que soportan a toda la grúa viajera, estas a su ves se
ANEXO B DISPOSITIVOS NEUMATICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
(Figura B.I y tabla B.I)
74
Tabla B.I Características y propiedades del Cilindro de doble efecto DNG-200-700-PPV-A-S6 [5]
BRIDA BASCULANTE (Figura B.II)
Tamaño 200. Sin cobre ni teflón. Brida basculante para cilindros
BRIDA BASCULANTE (Figura B.III)
Tamaño 200. Sin cobre ni teflón
Alcance del suministro: 1 brida con perno y 4 tornillos de fijación
(Figura B.II)
Figura B.II brida basculante
Tamaño 200. Sin cobre ni teflón. Brida basculante para cilindros [5].
(Figura B.III)
Figura B.III Brida basculante
Tamaño 200. Sin cobre ni teflón
Alcance del suministro: 1 brida con perno y 4 tornillos de fijación [5]
75
ELECTROVÁLVULAS DE IMPUSOS JMFH
Figura B
La serie de válvulas Tiger 2000 Classic de Festo ha sido probada millones de veces
robusta y fiable, incluso bajo condiciones
aplicaciones y una amplia gama de opciones
Tabla B.II Características y propiedades de las
LVULAS DE IMPUSOS JMFH-5-1/2 (Figura B.IV y tabla B.II
B.IV Electroválvulas de impulsos JMFH-5-1/2
La serie de válvulas Tiger 2000 Classic de Festo ha sido probada millones de veces
robusta y fiable, incluso bajo condiciones extremas. Una válvula para muchas
aplicaciones y una amplia gama de opciones [5].
Características y propiedades de las electroválvulas de impulsos JMFH-5-1/2
76
y tabla B.II)
La serie de válvulas Tiger 2000 Classic de Festo ha sido probada millones de veces – es
extremas. Una válvula para muchas
[5]
BOBINAS COMPUESTAS CON CONEC
B.V y tabla B.III)
Figura B.V Bobinas
Las bobinas están fijadas al tubo de la armadura de las electroválvulas. Las bobinas
cumplen con la norma VDE 0580, clase de aislamiento F. Pueden reemplazarse sin
interrumpir el circuito neumático
Tabla B.III Características y propiedades de las b
BOBINAS COMPUESTAS CON CONECTORES MSFG-24 DC/42 AC
obinas compuestas con conectores msfg-24 dc/42 ac [5]
Las bobinas están fijadas al tubo de la armadura de las electroválvulas. Las bobinas
cumplen con la norma VDE 0580, clase de aislamiento F. Pueden reemplazarse sin
o neumático [5].
Características y propiedades de las bobinas compuestas con conectores msfg-24 dc/42 ac
77
24 DC/42 AC (Figura
Las bobinas están fijadas al tubo de la armadura de las electroválvulas. Las bobinas
cumplen con la norma VDE 0580, clase de aislamiento F. Pueden reemplazarse sin
24 dc/42 ac [5]
ACOPLAMIENTO PARA VASTAGO S6
Figura B.VI A
Tabla B.IV Acoplamiento para vástago
ACOPLAMIENTO PARA VASTAGO S6-M36X2 (Figura B.VI y tabla B.IV)
.VI Acoplamiento para vástago S6-M36X2 [5]
coplamiento para vástago S6-M36X2 [5]
78
(Figura B.VI y tabla B.IV)
REDUCCION (Racores roscados y accesorios
B.V)
Figura
Tabla B.V Características y propiedades de los racores roscados y
REGULADOR DE CAUDAL GRLA
Figura B.VIII
Los reguladores de caudal de un sólo sentido, con regulación del aire de escape se usan
para regular el escape de aire en cilindros de doble efecto. El aire fluye libremente en el
otro sentido a través de la válvula de antirretorno con la plena sección de paso.
La libre alimentación y la regulación del escape mantienen el émbolo entre dos cámaras
(mejora el movimiento, incluso con cargas variables).
Racores roscados y accesorios) D-1/2-I-3/4 A (Figura B.VII y tabla
Figura B.VII Racores roscados y accesorios [5]
Características y propiedades de los racores roscados y accesorios [5]
Peso del producto 30 g
REGULADOR DE CAUDAL GRLA-1/2-B (Figura B.VIII y B.VI)
VIII Regulador de caudal GRLA-1/2-B [5]
Los reguladores de caudal de un sólo sentido, con regulación del aire de escape se usan
regular el escape de aire en cilindros de doble efecto. El aire fluye libremente en el
otro sentido a través de la válvula de antirretorno con la plena sección de paso.
La libre alimentación y la regulación del escape mantienen el émbolo entre dos cámaras
(mejora el movimiento, incluso con cargas variables).
79
(Figura B.VII y tabla
[5]
Los reguladores de caudal de un sólo sentido, con regulación del aire de escape se usan
regular el escape de aire en cilindros de doble efecto. El aire fluye libremente en el
otro sentido a través de la válvula de antirretorno con la plena sección de paso.
La libre alimentación y la regulación del escape mantienen el émbolo entre dos cámaras
Para bajas velocidades, se utilizan reguladores de precisión con características
optimizadas (-LF) [5].
Tabla B.VI Características y propiedades del
RACOR RAPIDO QS
Figura B.IX
La serie de racores Quick Star ofrece una solución fiable para todo tipo de conexiones.
Para bajas velocidades, se utilizan reguladores de precisión con características
Características y propiedades del regulador de caudal GRLA-1/2-B
RAPIDO QS-1/2-16 (Figura B.IX y tabla B.VII)
Figura B.IX Racor rápido QS-1/2-16 [5]
La serie de racores Quick Star ofrece una solución fiable para todo tipo de conexiones.
80
Para bajas velocidades, se utilizan reguladores de precisión con características
B [5]
La serie de racores Quick Star ofrece una solución fiable para todo tipo de conexiones.
81
El anillo de retención en acero inoxidable dentro del racor, sostiene el tubo con seguridad
si dañar su superficie. Las vibraciones y los picos de presión se absorben con seguridad.
El tubo puede desmontarse fácilmente presionando el anillo azul. Para su comodidad, el
diámetro exterior del tubo correspondiente está indicado en el anillo de liberación. Una
junta de goma NBR garantiza una perfecta estanqueidad entre el tubo de diámetro
exterior estándar y el cuerpo del racor [5].
Los tubos estándar son adecuados tanto para aire comprimido como para vacío.
Todos los componentes de latón de la gama de racor rápido de Festo están niquelados y
con ello altamente protegidos de la oxidación [5].
Tabla B.VII Características y propiedades del Racor rápido QS-1/2-16
SILENCIADOR CON ROSCA U
Figura
Los silenciadores se utilizan para reducir el nivel de ruido en los escapes de las válvulas
[5].
Tabla B.VIII Características y propiedades del
TUBO FLEXIBLE AZUL PUN
Figura B.
SILENCIADOR CON ROSCA U-1/2 (Figura B.X y tabla B.VIII)
Figura B.X Silenciador con rosca U-1/2 [5]
Los silenciadores se utilizan para reducir el nivel de ruido en los escapes de las válvulas
Características y propiedades del Silenciador con rosca U-1/2 [5]
TUBO FLEXIBLE AZUL PUN-16X2,55 BL (Figura B.XI y tabla B.IX)
B.XI Tubo flexible azul PUN-16X2,55 BL [5]
82
Los silenciadores se utilizan para reducir el nivel de ruido en los escapes de las válvulas
[5]
El tubo de poliuretano es muy resistente a la abrasión, presión y desgaste; ofrece una
destacada resistencia a los dobleces,
buena capacidad de amortiguamiento y flexibilidad en temperaturas. También es muy
resistente a aceite, grasa, oxígeno y ozono. La deformación se mantiene al mínimo
incluso bajo cargas de larga duración
características específicas [5].
Tabla B.IX Características y propiedades del tubo flexible azul PUN
UNIDAD DE MANTENIMIENTO CON PURGA AUTOMATICA FRC
MAXI-A (Figura B.XII y tabla B.X)
Figura B.XII Unidad de mantenimiento con purga automática
El tubo de poliuretano es muy resistente a la abrasión, presión y desgaste; ofrece una
destacada resistencia a los dobleces, excelente resistencia a la tracción y al desgarro, muy
amortiguamiento y flexibilidad en temperaturas. También es muy
resistente a aceite, grasa, oxígeno y ozono. La deformación se mantiene al mínimo
incluso bajo cargas de larga duración. Cada tipo de poliuretano diferente tiene diferentes
.
Características y propiedades del tubo flexible azul PUN-16X2,55 BL
UNIDAD DE MANTENIMIENTO CON PURGA AUTOMATICA FRC
(Figura B.XII y tabla B.X)
Unidad de mantenimiento con purga automática FRC-3/4-D-MAXI-
83
El tubo de poliuretano es muy resistente a la abrasión, presión y desgaste; ofrece una
excelente resistencia a la tracción y al desgarro, muy
amortiguamiento y flexibilidad en temperaturas. También es muy
resistente a aceite, grasa, oxígeno y ozono. La deformación se mantiene al mínimo
. Cada tipo de poliuretano diferente tiene diferentes
16X2,55 BL [5]
UNIDAD DE MANTENIMIENTO CON PURGA AUTOMATICA FRC-3/4-D-
-A [5]
Tabla B.X Caracteristicas y propiedades de la
3/4-D-MAXI-A [5]
VALVULA DE ARRANQUE
Figura B.XIII
Caracteristicas y propiedades de la Unidad de mantenimiento con purga automática
VALVULA DE ARRANQUE HEE-D-MAXI-24 (Figura B. XIII y tabla B.XI)
XIII Válvula de arranque HEE-D-MAXI-24 [5]
84
Unidad de mantenimiento con purga automática FRC-
(Figura B. XIII y tabla B.XI)
Tabla B.XI Características y propiedades de la
Serie de unidades de mantenimiento robustas y
submicrónicos (desde 40µm hasta 0,01µm). Todas las variantes en 3 tamaños: Mini
(1700 l/min.), Midi (3500 l/min.) und Maxi (11.500 l/min.)
FIJACIÓN PARA EMISOR SMB
Figura B.
Kit de montaje para fijar detectores magnéticos de proximidad para detección de posición
en actuadores. Peso del producto 30 g
icas y propiedades de la válvula de arranque HEE-D-MAXI
Serie de unidades de mantenimiento robustas y versátiles. Numerosos filtros micrónicos y
submicrónicos (desde 40µm hasta 0,01µm). Todas las variantes en 3 tamaños: Mini
(1700 l/min.), Midi (3500 l/min.) und Maxi (11.500 l/min.) [5].
N PARA EMISOR SMB-2B (Figura B.XIV)
B.XIV Fijación para emisor SMB-2B [5]
Kit de montaje para fijar detectores magnéticos de proximidad para detección de posición
Peso del producto 30 g [5].
85
MAXI-24 [5]
versátiles. Numerosos filtros micrónicos y
submicrónicos (desde 40µm hasta 0,01µm). Todas las variantes en 3 tamaños: Mini
Kit de montaje para fijar detectores magnéticos de proximidad para detección de posición
SENSOR MAGNETICO SMEO
Figura B.XV
Los detectores de proximidad
optimizados para ser utilizados con actuadores Festo. Estos detectores se montan en los
cilindros, sea directamente o por
proximidad sólo funciona si se ha montado un imán permanente en el émbolo del
actuador [5].
Los detectores de proximidad se ajustan mecánicamente en el cilindro en cuestión y se
bloquean en la posición deseada
posición, el estado de conmutación de la señal cambia
Tabla B.XII Caracteristicas y propiedades
SENSOR MAGNETICO SMEO-1-LED-24 B (Figura B.XV y table B.XIII)
XV Sensor magnético SMEO-1-LED-24 B [5]
Los detectores de proximidad Festo son sensores de posición especialmente adaptados y
optimizados para ser utilizados con actuadores Festo. Estos detectores se montan en los
cilindros, sea directamente o por medio de conjuntos de montaje. El detector de
proximidad sólo funciona si se ha montado un imán permanente en el émbolo del
Los detectores de proximidad se ajustan mecánicamente en el cilindro en cuestión y se
bloquean en la posición deseada. Tan pronto como el émbolo del cilindro regresa a esta
posición, el estado de conmutación de la señal cambia [5].
Caracteristicas y propiedades sensor magnético SMEO-1-LED-24 B
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24 B (Figura B.XV y table B.XIII)
Festo son sensores de posición especialmente adaptados y
optimizados para ser utilizados con actuadores Festo. Estos detectores se montan en los
medio de conjuntos de montaje. El detector de
proximidad sólo funciona si se ha montado un imán permanente en el émbolo del
Los detectores de proximidad se ajustan mecánicamente en el cilindro en cuestión y se
. Tan pronto como el émbolo del cilindro regresa a esta
24 B [5]
ANEXO C PLC Y SUS ELEMENTOS
SOFTWARE DE PROGRAMACION (RSLogix 500 Starter) (Figura C.I)
Figura C.I Software de programación (RSLogix 500 Starter)
El software de programación para el tipo de control Micro Logix de Allen
contiene el RSLogix 500 Starter incluido
diagramas de contactos. El manual en CD
RSLogix 500.
Requisitos del sistema
• PC con Win NT/2000/XP
• Como mínimo Pentium II 500 MHz
• 128 MB de memoria de trabajo
• 45 MB de memoria libre en el disco dur
Unidad de disquete de 3,5“
El paquete de programación de lógica de escalera RSLogix 500 le ayuda a
maximizar el rendimiento, reducir el tiempo necesario para desarrollar un proyecto
y mejorar la productividad. Este producto se ha desarrollado para funci
sistemas operativos Windows
familias de controladores SLC 500 y MicroLogix.
ANEXO C PLC Y SUS ELEMENTOS
PROGRAMACION (RSLogix 500 Starter) (Figura C.I)
Software de programación (RSLogix 500 Starter)
El software de programación para el tipo de control Micro Logix de Allen
contiene el RSLogix 500 Starter incluido RS Linx-Lite para la programación de
diagramas de contactos. El manual en CD-ROM (EN) contiene el Getting Results con
PC con Win NT/2000/XP
Como mínimo Pentium II 500 MHz
128 MB de memoria de trabajo
45 MB de memoria libre en el disco duro
El paquete de programación de lógica de escalera RSLogix 500 le ayuda a
maximizar el rendimiento, reducir el tiempo necesario para desarrollar un proyecto
y mejorar la productividad. Este producto se ha desarrollado para funcionar en los
sistemas operativos Windows®. RSLogix 500 se puede usar para programar las
familias de controladores SLC 500 y MicroLogix.
87
PROGRAMACION (RSLogix 500 Starter) (Figura C.I)
El software de programación para el tipo de control Micro Logix de Allen-Bradley
programación de
ROM (EN) contiene el Getting Results con
El paquete de programación de lógica de escalera RSLogix 500 le ayuda a
maximizar el rendimiento, reducir el tiempo necesario para desarrollar un proyecto
onar en los
para programar las
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PLC MICROLOGIX 1100 (Figura C.II)
Figura C.II PLC micrologix 1100
Especificaciones generales
Descripción.- L16BWA
Dimensiones.- Altura 90 mm, 104 mm. Ancho 110 mm, Prof.: 87 mm.
Número de E/S.- 12 entradas (10 digitales y 2 analógicas) y 6 salidas.
Voltaje de la fuente de alimentación eléctrica.- 100…240 VCA (-15 %, +10 %) a 47…63 Hz.
Corriente de entrada al momento del arranque de la fuente de alimentación eléctrica:
� 120 VCA: 25 A durante 8 ms
� 240 VCA: 40 A durante 4 ms
Consumo de potencia.- 52 VA
Alimentación de 24 VCC del sensor.- 24 VCC a 250 mA, 400 µF máx.
Tipo de circuito de salida.- Relé.
Temperatura de funcionamiento.- -20…+65 °C.
Humedad relativa.- 5…95 % sin condensación.
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GLOSARIO
Abrasión: Es la acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca la erosión de un
material.
Aire comprimido: Aire sometido a una presión superior a la de la atmosfera.
Automatización industrial: Es el uso de sistemas o elementos computarizados para
controlar maquinarías y/o procesos.
Caída de presión: Véase pérdida de presión.
Carrera: Trayecto recorrido por el émbolo entre dos posiciones.
Control: Es el que realiza la manipulación de las variables del proceso para poder activar
de manera oportuna los dispositivos.
Corrosión: Es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque
electroquímico por su entorno.
Diseño: descripción o bosquejo de una cosa hecho por palabras.
Electroneumática: Combinación de los elementos neumáticos con equipos eléctricos y
electrónicos.
Émbolo: Véase pistón.
Implantar: establecer y poner en práctica algún sistema o diseño.
Inercia: Incapacidad de los cuerpos para salir del estado de reposo, para cambiar las
condiciones de su movimiento o para cesar en él.
Longitud de carrera: Medida de la carrera.
Manómetro: Aparato para la medida e indicación de la presión del aire.
Neumática: Dinámica del aire y de los fenómenos gaseosos.
Oxidación: Es una reacción química donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto
aumenta su estado de oxidación.
Pérdida de presión: Diferencia de presión entre dos puntos de medida de un aparato o
una línea.
Pistón: Parte móvil del cilindro que forma un cierre hermético contra la pared interna del
tubo cilindro. Transforma fuerzas de compresión en fuerzas de movimiento (energía
estática en energía mecánica).
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Presión de trabajo: Presión a la que trabaja una instalación o aparato neumático.
Proceso: conjunto de actividades o eventos que realizan o suceden con un determinado
fin.
Producción: en economía es la creación y procesamiento de bienes y mercancías,
incluida su concepción, su procesamiento en las diversas etapas y la financiación ofrecida
por los bancos.
Purga: Escape al exterior del aire comprimido de los elementos neumáticos.
Purgador automático: Funciona automáticamente por una válvula de flotador de
vaciado de la condensación y extrae las partículas de suciedad.
Regulación de presión: Denominación usual para la válvula reductora de presión.
Sistema: Conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre sí contribuyen a
determinado objeto.
Válvula de seguridad: válvula reductora de presión.
Vástago del pistón: Órgano de transmisión de forma generalmente cilíndrica y solidario
del pistón, para transmitir hacia el exterior la inercia del pistón del cilindro.
Vástago reforzado: Cuando son de esperar la presencia de elevadas cargas el vástago
normal de un cilindro neumático es reemplazado por otro de mayor diámetro.
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SÍMBOLOS NEUMÁTICOS Y ELECTRONEUMÁTICOS
UNIDAD DE MANTENIMIENTO CON PURGA
AUTOMATICA
FUENTE DE AIRE COMPRIMIDO
ELECTROVÁLVULA 5/2 CON SOLENOIDES A 24 VCD,
CON SILENCIADORES Y ELECTROIMÁN CON
DISTRIBUIDOR PILOTO
VÁLVULA 3/2 CON ACCIONAMIENTO MANUAL Y
SILENCIADOR
VÁLVULA ANTIRRETORNO CON ESTRANGULACIÓN
CILINDRO DE DOBLE EFECTO
FUENTE DE TENSIÓN (0 VCD)
CONTACTO DE TEMPORIZADOR
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BOTÓN DE ARRANQUE
CONTACTO NORMALMENTE ABIERTO (N.A.)
RELÉ
CONTACTO NORMALMENTE CERRADO (N.C.)
ELECTROVALVULA
TEMPORIZADOR CON RETARDO AL ENERGIZARCE
DETECTOR DE POSICIÓN NORMALMENTE ABIERTO
(N.A.)
DETECTOR DE POSICIÓN NORMAMENTE CERRADO
(N.C.)
FUENTE DE TENSIÓN (24 VCD)
93
SENSOR MAGNÉTICO (24 VCD)
LÍNEA DE PRESIÓN (AIRE A PRESIÓN DE 8 O 10 BAR)
LÍNEA DE PRESIÓN (SIN PRESIÓN DE AIRE)
LÍNEA DE ALIMENTACIÓN (SIN CORRIENTE)
LÍNEA DE ALIMENTACIÓN (CON CORRIENTE DE 24
VCD)
94
BIBLIOGRAFÍA [1] Antonio Pérez Herrera, “Galvanizado por inmersión en caliente”. Tesis profesional,
te-esiqie pehe 1964.
[2] W. Deppert / K. Stoll, “Aplicaciones de la neumática”. Alfaomega Marcombo
[3] W. Deppert / K. Stoll, “Dispositivos neumáticos”, Alfaomega Marcombo.
[4] José Roldán Viloria, “Neumática, Hidráulica y Electricidad Aplicada” (Física
aplicada/Otros fluidos), Thomson Paraninfo.
[5] Festo Catalogo “Guia de productos”, edición 10/2005.
PÁGINAS DE INTERNET [6] Normas y especificaciones. Disponible en:
http://www.bbosch.cl/src/?page=home/contents&seccion_id=d0919b6214940c38c578e23
76f0e329&unidad=8&
[7] Aspectos recubrimientos (gráfica dureza), aplicaciones. Disponible en:
http://www.galvaqro.com/apps/apps.htm
[8] Porque galvanizar. Disponible en http://www.galvaqro.com/porque/porque.htm.
[9] Proceso, definición y dureza. Colocación en grúa viajera. Preparación de la superficie en:
enjuague y sal flux baño de zinc. Disponible en http://www.galvaqro.com/proceso/Proceso.htm
[10] Control de calidad normas e inspección. Disponible en:
http://www.galvaqro.com/calidad/calidad.htm.
[11] Tanques y depósitos diseño para galvanizar. http://www.galvaqro.com/dfg/dfg.htm.
[12] Que es el galvanizado. Disponible en:
http://www.quiminet.com/ar0/ar_%2513%2502%25AE%250A%257BF%25EE_.htm.
[13] Largest steel producing countries, Cámara Nacional de la Industria del Acero , International Iron
Steel Institute. http://www.aportes.buap.mx/26ap4.pdf
[14] EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE INVERSIÓN: ANÁLISIS MATEMÁTICO Y
FINANCIERO DE PROYECTOS Disponible en:
http://www.gestiopolis.com/canales/financiera/articulos/26/bc.htm,
PROGRAMAS UTILIZADOS [16]- Festo fluidsim versión 3.6
[17].- FluidDRAW. Programa para diagramas neumáticos. Año 2004.