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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


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA


DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN CONTROL YAUTOMATIZACIÓN

DE UN SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO EN ELPROCESO DE GALVANIZADO DE TUBERÍAS PARA CAÑO

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: “REGISTRO SIP 20082329


SISTEMAS DE CONTROL DE MOVIMIENTO

REPORTE TÉCNICO

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE


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


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA


NIERÍA EN CONTROL Y

NEUMÁTICO EN EL PROCESO DE GALVANIZADO DE TUBERÍAS PARA CAÑO

SIP 20082329”



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

tr \ \, ¡ aJ \-f \JlJ rrl \\.JaU tJ Lr t L:1t L.O, Lr\-r lYlII \ \I t-/ lttJ I pN

JEFE DEL DEPARTAMENTO ACADÉtvtICO DE .¡Ernrun¡lc A

ffi,\{iL. ffi

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

*ulsnño DE rIN srsrEMA ElEcrRoxnuuÁnco EN EL pRocESo DE GALvANTzADo DETunnnÍes PARA c,rño,

nrsrñaR uN srsrEMa NBuvtÁTICo pARA LA INMENnsTóN nB run¡,nÍAs DE ACERo A LASDIFERENTES TINAS DEL PROCESO DE GALVANIZADo. ESTE SISTEMA senÁ ADAPTADo ALCARRo DE LA CNÚN UBICADO EN EL ÁNBA DE TRABAJo EL CUAL SE ENCARGA DETRANSPORTAR EL MATERIAL POR TODO EL PROCESO DE GALVANIZADO.

RESUMENTNTRoDUCcIóN el TRABAJopRocESo DE GALVANTzADI pARA Las rugpRÍAS DE ACERousBño DEL srsrEMA ELECTRoNBUTT¿Áuco EN EL pRocEso DEGALVANIZADORNÁr.rsIs DE RESULTADoS y cosro-BENEFrcroCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESANEXOSGLOSARIOsrMBolocÍa smlIocRar'Íes y REFERENcTAS

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



ón del proceso. En este tipo de instalaciones la preparación superficial se


Proceso de galvanizado general en instalación discontinua

Instalaciones automáticas y semiautomáticas


En estas instalaciones la preparación superficial se realiza



Figura 1.2 Tubos galvanizados

Instalaciones continuas



baño de zinc puede realizarse por vía química (como es el caso


sistema más ampliamente empleado para el fleje y la banda.

5



ón del proceso. En este tipo de instalaciones la preparación superficial se



En estas instalaciones la preparación superficial se realiza





baño de zinc puede realizarse por vía química (como es el caso


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


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


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


tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelgazarse en las esquinas y arista

7


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


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


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


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


Galvanizado por inmersión en caliente (0,450 Kg/m2)

Extremos Roscados.

Características especiales Escarfeado interno.

18

(figura 2.2)

de agua ó aire en


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


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.


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


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



Propiedades mecánicas del material

Tensión de roturaTensión de fluencia



Ensayos mecánicos

Ensayos no destructivos


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




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.


mecánicas del material base:

Tensión de rotura 330 Mpa Tensión de fluencia 205 Mpa



Manganeso 0.95


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



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


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.




Galvanizado por inmersión en caliente (0,450 Kg/m2)

Extremos Roscados con cupla.



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.


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



Ensayos mecánicos

Ensayos no destructivos


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



Manganeso 0.95


Ensayos no destructivos Corrientes parásitas.

Prueba hidrostática Según tabla en 5 seg - 100 % de los caños.

Y SUS ETAPAS




acero. Este procedimiento es el más fiable y económico para la protección del hie


mantenimiento alguno, esta dependerá del lugar donde se encuentre expuesta la pieza


n preparadas las piezas que van a ser sometidas al galvanizado, en realidad, si este


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




fiable y económico para la protección del hierro


mantenimiento alguno, esta dependerá del lugar donde se encuentre expuesta la pieza [9].


n preparadas las piezas que van a ser sometidas al galvanizado, en realidad, si este


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


clorhídrico o fluorhídrico), esto es, para eliminar escoria de soldadura u ó

Figura 2.8 Decapado por baño ácido



preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza


propulsados contra el material de acero por chorros de aire o ruedas que giran a alta

25


liminar escoria de soldadura u óxido (figura



preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza


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




formado ejercen gran influencia durante el proceso. La influencia de la



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




formado ejercen gran influencia durante el proceso. La influencia de la



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


formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del



galvanizado seco, el acero es sumergido en una solución de cloruro de amonio y cloruro



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.


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


ndido, los extremos del cual son torcidos a la vez y prendidos de un gancho. El


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


formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del zinc a la



uro de amonio y cloruro



po que entran en el baño de zinc.

vita la oxidación del acero antes de la inmersión en la tina de Zinc.


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.


ndido, los extremos del cual son torcidos a la vez y prendidos de un gancho. El


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.


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.


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


recubrimiento, adherencia del recubrimiento, y apariencia [10].

28


Las reacciones químicas que se producen con la formación y estructura del

piezas han sido retiradas del baño.


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


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



planta debe tener un sistema adecuado de vertimientos de desechos [10].

29

dependiendo de la etapa en que

contrarse en un sector



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




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


0.2 Unidad de mantenimiento. Representación simplificada.


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


Capacidad polipasto

en kg


en kg

3/4" 6.4 9.126 500 1000

Total de soporte de

tubos 54.789 109.577

45


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

1" 6.4 14.131 500 1000

Total de soporte de

tubos 35.383 70.766


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

1"1/4' 6.4 18.124 500 1000

Total de soporte de

tubos 27.588 55.175


Tubo en pulgadas

Tramo en

cm masa x tramo en kg

Capacidad polipasto

en kg


en kg

1"1/2' 6.4 20.832 500 1000

Total de soporte de

tubos 24.002 48.003


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

2" 6.4 29.337 500 1000

Total de soporte de

tubos 17.043 34.087


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

2"1/2' 6.4 31.065 500 1000

Total de soporte de

tubos 16.095 32.191


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

3" 6.4 49.235 500 1000

46

Total de soporte de

tubos 10.155 20.311


Tubo en pulgadas

Tramo en


Capacidad polipasto

en kg


en kg

4" 6.4 102.848 500 1000

Total de soporte de

tubos 4.862 9.723


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




7 O: 2/0 Bobina de electroválvula (5/2) 1 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


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(decapado)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(enjuague)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(solución de

flux)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(secado)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(baño de zinc)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(baño de zinc)


neumático

Avance de la

grúa para la

siguiente tina

(Enfriamiento)


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 electroneumático

costos de los tubos y la cantidad a producir por tiempo, la producción se duplica debido a


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


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


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


capacidad que duplica al sistema convencional esto es un valor diario de producción ne



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


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 electroneumático

65

a producir por tiempo, la producción se duplica debido a


n con tubería de ½ ‘ en un mes y durante

5 toneladas de tubos de ½’ esto es 700 tubos al ser 10 ciclos


075 tomando precio neto por tubería de

se tendría un


éase referencia en tabla

esto es, se produciría en 1 día 1,400 tubos de ½’ teniendo


capacidad que duplica al sistema convencional esto es un valor diario de producción neta



ías en valor de

electroneumático


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 �� = >��?��

�@�� á��

@��

�

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



de 500 kg. El polipasto se monta sobre un carro motorizado; a las vigas que cargan





en la parte superior de los puentes.


dan una mayor capacidad de carga y una mayor estabilidad al sistema, estos puentes



transmite el movimiento por medio de un moto reductor en cada testero.



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


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



de 500 kg. El polipasto se monta sobre un carro motorizado; a las vigas que cargan el






na mayor estabilidad al sistema, estos puentes





n las vigas que soportan a toda la grúa viajera, estas a su ves se


(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]



o neumático [5].

Características y propiedades de las bobinas compuestas con conectores msfg-24 dc/42 ac

77

24 DC/42 AC (Figura



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]


regular el escape de aire en cilindros de doble efecto. El aire fluye libremente en el



(mejora el movimiento, incluso con cargas variables).

79

(Figura B.VII y tabla

[5]


regular el escape de aire en cilindros de doble efecto. El aire fluye libremente en el



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.


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]


80


B [5]


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]


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


[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


destacada resistencia a los dobleces, excelente resistencia a la tracción y al desgarro, muy

amortiguamiento y flexibilidad en temperaturas. También es muy


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


excelente resistencia a la tracción y al desgarro, muy

amortiguamiento y flexibilidad en temperaturas. También es muy


. 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


(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]


Peso del producto 30 g [5].

85

MAXI-24 [5]

versátiles. Numerosos filtros micrónicos y



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


cilindros, sea directamente o por medio de conjuntos de montaje. El detector de



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

86

24 B (Figura B.XV y table B.XIII)

Festo son sensores de posición especialmente adaptados y


medio de conjuntos de montaje. El detector de



. Tan pronto como el émbolo del cilindro regresa a esta

24 B [5]


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.


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



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



onar en los

para programar las

88

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.

89

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).

90

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.

91

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

92

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.

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