Diseño y construccion de una camara salina

132 Pages·2011·3.74 MB·Spanish

by  Victor Hugo Laverde

DISEÑO Y FABRICACION DE UNA CAMARA SALINA PARA REALIZAR
ANALISIS DE CORROSION EN MATERIALES

Víctor Hugo Laverde Laverde

Proyecto de Grado para aplicar al título de Ingeniero Mecatronico

Profesor asesor:

John Jairo Olaya
Ingeniero Metalúrgico, MSc y PhD en Materiales

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica Y Mecatronica
Bogotá, Colombia.
AGRADECIMIENTOS

Evidentemente sin el apoyo y constante esfuerzo de algunas personas de la
Universidad Nacional de Colombia y la disposición generosa de los elementos
requeridos no se hubiera logrado llevar a cabo exitosamente este proyecto, por tal
motivo agradezco a la dirección de investigación de la universidad Nacional (DIB)
sede Bogotá, la cual financio gran parte del proyecto con una convocatoria de
semilleros de investigación, a mis compañeros Julio Cesar Rojas Trujillo de
Ingeniería Mecatronica, Andrés Armando Franco y Fernando Vicente Guerrero de
Ingeniería Mecánica los cuales hicieron parte del equipo de trabajo en la
construcción de la cámara salina, al profesor John Jairo Olaya del departamento de
Ingeniería Mecánica y Mecatronica de La Universidad Nacional y al profesor
Wilson Hormaza de la facultad de ingeniería de La Universidad de los Andes
quienes con toda su buena voluntad fueron asesores incondicionales de este
proyecto, a mi madre que con su cariño y esfuerzo me brindo los recursos para
sacar adelante esta carrera.

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Tabla de contenido
JUSTIFICACION .................................................................................................... 8
INTRODUCCION ................................................................................................... 9
OBJETIVOS .......................................................................................................... 10
Objetivo general ................................................................................................ 10
Objetivos específicos .......................................................................................... 10
Estudiar y analizar cómo se realiza el procedimiento para el ensayo en cámara
salina según la NTC 1156 (NORMA TECNICA COLOMBIANA y ASTM
B117). ............................................................................................................ 10
Adecuación del diseño mecánico de los subsistemas de la maquina. .............. 10
Diseño de sistemas de control de la maquina. ................................................ 11
Hacer y organizar lo referente a cotizaciones y compras de elementos para la
construcción de la maquina. .......................................................................... 11
Construcción de piezas estructurales ............................................................. 11
Construcción de los elementos de control de la cámara. ................................ 12
Ensamble del sistema de control junto con la parte mecánica. ...................... 12
Puesta a punto de la maquina. ...................................................................... 12
CONTEXTUALIZACION ..................................................................................... 13
Que es una Cámara salina: ................................................................................ 13
Objetivo y descripción del ensayo en cámara salina: ......................................... 13
Merito: ............................................................................................................... 14
MARCO TEORICO .............................................................................................. 15
Corrosión ........................................................................................................... 15
Definición ...................................................................................................... 15
Tipos de corrosión ......................................................................................... 16
Corrosión uniforme. ................................................................................... 16
Corrosión galvánica o bimetálica. .............................................................. 16

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Corrosión en grietas ................................................................................... 17
Corrosión por picaduras ............................................................................ 17
Corrosión por Fricción o Fretting: ............................................................. 18
Corrosión por Cavitación: .......................................................................... 18
Corrosión Selectiva: ................................................................................... 18
Tasas de corrosión ......................................................................................... 19
Tipos de ensayos ............................................................................................ 20
Algunos aspectos de cámaras salinas en el mercado. ..................................... 22
DISEÑO DE LA CAMARA .................................................................................. 24
Caracterización de la cámara. ............................................................................ 24
Normas .......................................................................................................... 24
Requerimientos técnicos de diseño determinados según las normas: .................. 25
Requerimientos generales ............................................................................... 25
Requerimientos específicos ............................................................................. 25
Diseño de la cámara. .......................................................................................... 27
Composición Estructural y mecánica. ............................................................ 27
Zona de exposición de la cámara: .............................................................. 28
Estructura interna: .................................................................................... 30
Tapas de la estructura: .............................................................................. 31
Reserva de solución salina: ........................................................................ 32
Reserva de agua para tanque humificador ................................................. 32
Suministro de aire comprimido: ................................................................. 34
Tanque humificador: ................................................................................. 36
Torre de nebulización: ............................................................................... 39
reserva interna: ..................................................................................... 39
Boquilla atomizadora: ........................................................................... 39

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Tubo de aspersión: ................................................................................ 41
Soportes para probetas: ............................................................................. 42
Techo en V invertida: ................................................................................ 43
Suministro de calor: ................................................................................... 45
Acoples, uniones, mangueras y ajustes necesarios: ..................................... 47
Racor recto: ........................................................................................... 47
Unión tee: .............................................................................................. 48
Unión pasamuro: ................................................................................... 48
Acoples neumáticos rápidos: .................................................................. 49
Válvula manual: .................................................................................... 49
Manguera neumática de poliuretano: .................................................... 51
Checke antirretorno:.............................................................................. 52
Acabados: .................................................................................................. 53
Ruedas: ................................................................................................. 53
Recubrimientos:..................................................................................... 53
Diseño del control de la máquina. ...................................................................... 54
Sensores y variables medidas en la maquina: ................................................. 56
Temperatura en la zona de exposición:...................................................... 56
Temperatura en el tanque humificador: .................................................... 62
Humedad en la zona de exposición: ........................................................... 65
Nivel de agua en el tanque humificador: ................................................... 65
Nivel de agua en el tanque de reserva interna: .......................................... 68
Actuadores en la maquina: ............................................................................ 70
Resistencia (zona de exposición): ............................................................... 70
Resistencia de inmersión (tanque humificador): ........................................ 72
Electroválvula 1 (reserva solución salina): ................................................. 74

5
Electroválvula 2 (entrada de aire al tanque humificador): ........................ 77
Electroválvula 3 (Entrada de Agua al tanque humificador): ..................... 78
Motobombas eléctricas: ............................................................................. 78
Controlador: .................................................................................................. 80
El dispositivo: ............................................................................................ 80
El software y lenguaje de programación: ................................................... 82
El algoritmo implementado: ...................................................................... 85
CONCLUSIONES .................................................................................................. 91
PLANOS. ............................................................................................................... 92
Zona de exposición de la cámara. ...................................................................... 92
Estructura interna: ............................................................................................ 93
Angulo superior ................................................................................................. 94
Angulo inferior: .................................................................................................. 95
Soporte del tanque humificador parte inferior: .................................................. 96
Soporte del tanque humificador parte superior: ................................................. 97
Difusor del tanque humificador parte interna: ................................................... 98
Difusor del tanque humificador parte externa: .................................................. 99
Acople manómetro: ........................................................................................... 100
Tensor tanque humificador: .............................................................................. 101
Soporte del PLC: .............................................................................................. 102
Techo en V invertida: ....................................................................................... 103
Base del humificador: ....................................................................................... 104
Detalles base humificador: ................................................................................ 105
Tapa del humificador: ....................................................................................... 106
Detalles tapa humificador: ................................................................................ 107
Tanque humificador: ......................................................................................... 108

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Empaque humificador: ...................................................................................... 109
Soporte sensores de nivel del tanque humificador: ............................................ 110
Unión tubo de aspersión y reserva interna. ....................................................... 111
Tubo de aspersión: ............................................................................................ 112
Soporte de sensores de nivel de reserva interna: ............................................... 113
Soporte boquilla atomizadora: .......................................................................... 114
Tanque de reserva interna: ............................................................................... 115
Porta probetas: ................................................................................................. 116
ENSAMBLES ....................................................................................................... 117
Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición: ..................... 117
Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición+ tapas: ........ 117
Tanque humificador: ......................................................................................... 118
Totalidad cámara salina: .................................................................................. 119
Explosivo general. ............................................................................................. 120
Aspecto general de la cámara: .......................................................................... 121
ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS: ............................................................. 122
Estructura interna: ........................................................................................... 122
Zona de exposición: ........................................................................................... 123
Angulo superior: ............................................................................................... 124
Techo en V invertida: ....................................................................................... 125
Base tanque humificador: ................................................................................. 126
Tapa tanque humificador: ................................................................................. 127
Tensor tanque humificador: .............................................................................. 128
Tanque humificador: ......................................................................................... 129
Porta probetas: ................................................................................................. 130
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 1311

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JUSTIFICACION

Este proyecto es realizado con el ánimo de entender los fenómenos que se presentan
en los ensayos acelerados de corrosión y principalmente para describir
detalladamente aquellos mecanismos que permiten realizar las pruebas a diferentes
recubrimientos y materiales expuestos a una niebla salina. Debido a la falta de
documentación referente a los temas relacionados con corrosión y su evaluación
mediante una cámara salina, se busca obtener un medio de experimentación con el
fin de poder documentar estos temas. También se fomentara el crecimiento en
desarrollo e investigación referentes a temas relacionados al análisis de materiales
en ambientes corrosivos y poder incentivar el crecimiento de la industria
colombiana la cual depende en gran medida de análisis donde se involucre un
ambiente corrosivo. Este proyecto se desarrolla también porque en el mercado el
precio comercial de una cámara salina es muy elevado e hace muchas veces que
pequeñas empresas se queden estancadas en el desarrollo de productos con
resistencia corrosiva por lo tanto la culminación exitosa de este proyecto brindara
un recurso muy importante en este caso para la Universidad Nacional de Colombia
el cual facilitara las actividades científicas para los grupos de investigación que
trabajan en materiales de la Universidad y para las empresas que se benefician de
los ensayos realizados en ella.

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1. INTRODUCCION

La corrosión es un fenómeno espontáneo que se presenta prácticamente en todos los
materiales procesados por el hombre. Si bien existen varias definiciones, es común
describir la corrosión como una oxidación acelerada y continua que desgasta,
deteriora y que incluso puede afectar la integridad física de los objetos o
estructuras.

La industria de la corrosión, si por ello entendemos todos los recursos destinados a
estudiarla y prevenirla, mueve anualmente miles de millones de dólares. Este
fenómeno tiene implicaciones industriales muy importantes; la degradación de los
materiales provoca interrupciones en actividades fabriles, pérdida de productos,
contaminación ambiental, reducción en la eficiencia de los procesos,
mantenimientos y diseños costosos. Se estima que los gastos atribuidos a los daños
por corrosión representan entre el 3 y el 5 por ciento del producto interno bruto de
los países industrializados; solamente hablando del acero, de cada diez toneladas
fabricadas por año se pierden dos y media por corrosión. Por ende, cada día se
desarrollan nuevos recubrimientos, se mejoran los diseños de las estructuras, se
crean nuevos materiales, se sintetizan mejores inhibidores, se optimizan los sistemas
de monitoreo. Todo esto en un esfuerzo permanente por minimizar el impacto
negativo de la corrosión. [14].
Por esta razón en este proyecto de grado se propone el diseño y fabricación de una
cámara salina la cual permite el análisis detallado de un ataque acelerado de
corrosión en materiales permitiendo contrastar los resultados obtenidos con las
teorías y cálculos preestablecidos a fin de poder garantizar cierto tiempo la
resistencia a la corrosión de dichos materiales o revestimientos, o en el caso de que
no se tengan referencias, permita argumentar una nueva idea sobre dicho material,
contribuyendo así al aporte en investigación en temas de corrosión que se
desarrollan en el país y también promoviendo el desarrollo industrial relacionado
directa o indirectamente.

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2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Diseño y fabricación de una maquina denominada CAMARA SALINA la
cual es utilizada para realizar ensayos de resistencia a la corrosión en
elementos metálicos y revestimientos, esta cámara debe cumplir con las
especificaciones técnicas requeridas por la norma NTC 1156 del ICONTEC
y la norma ASTM B117.

2.2. Objetivos específicos

2.2.1. Estudiar y analizar cómo se realiza el procedimiento para el ensayo
en cámara salina según la NTC 1156 (NORMA TECNICA
COLOMBIANA y ASTM B117).
a) Caracterización del proceso de salinización por cámara.
b) identificación de subsistemas.
c) Análisis de diseños existentes en bibliografías académicas.
d) Análisis de adecuación a variables físicas involucradas en la maquina.
e) Delimitar el alcance del proyecto o de la solución que se va a
implementar.
f) Estipulación de cronograma de tareas y actividades

2.2.2. Adecuación del diseño mecánico de los subsistemas de la maquina.
a) Identificación de problemas en diseños existentes.
b) Proponer soluciones para que los diseños existentes cumplan con la
reglamentación de la NTC 1156 y ASTM B117.
c) Hacer dibujo por CAD y modelamiento de las piezas mecánicas
necesarias.

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