Diseño y fabricacion de una camara salina para analisis de corrosion en materiales
Autor: Laverde Laverde, Victor Hugo
Asesor: Zapata Jaramillo, Carlos Mario (Thesis advisor)
Fecha: 2011-03-15
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

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

DISEÑO Y FABRICACION DE UNA CAMARA SALINA PARA REALIZAR
ANALISIS DE CORROSION EN MATERIALES
Víctor Hugo Laverde Laverde
Proyecto de Grado para aplicar al título de Ingeniero Mecatronico
Profesor asesor:
John Jairo Olaya
Ingeniero Metalúrgico, MSc y PhD en Materiales
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica Y Mecatronica
Bogotá, Colombia.AGRADECIMIENTOS
Evidentemente sin el apoyo y constante esfuerzo de algunas personas de la
Universidad Nacional de Colombia y la disposición generosa de los elementos
requeridos no se hubiera logrado llevar a cabo exitosamente este proyecto, por tal
motivo agradezco a la dirección de investigación de la universidad Nacional (DIB)
sede Bogotá, la cual financio gran parte del proyecto con una convocatoria de
semilleros de investigación, a mis compañeros Julio Cesar Rojas Trujillo de
Ingeniería Mecatronica, Andrés Armando Franco y Fernando Vicente Guerrero de
Ingeniería Mecánica los cuales hicieron parte del equipo de trabajo en la
construcción de la cámara salina, al profesor John Jairo Olaya del departamento de
Ingeniería Mecánica y Mecatronica de La Universidad Nacional y al profesor
Wilson Hormaza de la facultad de ingeniería de La Universidad de los Andes
quienes con toda su buena voluntad fueron asesores incondicionales de este
proyecto, a mi madre que con su cariño y esfuerzo me brindo los recursos para
sacar adelante esta carrera.
2Tabla de contenido
JUSTIFICACION .................................................................................................... 8
INTRODUCCION ................................................................................................... 9
OBJETIVOS .......................................................................................................... 10
Objetivo general ................................................................................................ 10
Objetivos específicos .......................................................................................... 10
Estudiar y analizar cómo se realiza el procedimiento para el ensayo en cámara
salina según la NTC 1156 (NORMA TECNICA COLOMBIANA y ASTM
B117). ............................................................................................................ 10
Adecuación del diseño mecánico de los subsistemas de la maquina. .............. 10
Diseño de sistemas de control de la maquina. ................................................ 11
Hacer y organizar lo referente a cotizaciones y compras de elementos para la
construcción de la maquina. .......................................................................... 11
Construcción de piezas estructurales ............................................................. 11
Construcción de los elementos de control de la cámara. ................................ 12
Ensamble del sistema de control junto con la parte mecánica. ...................... 12
Puesta a punto de la maquina. ...................................................................... 12
CONTEXTUALIZACION ..................................................................................... 13
Que es una Cámara salina: ................................................................................ 13
Objetivo y descripción del ensayo en cámara salina: ......................................... 13
Merito: ............................................................................................................... 14
MARCO TEORICO .............................................................................................. 15
Corrosión ........................................................................................................... 15
Definición ...................................................................................................... 15
Tipos de corrosión ......................................................................................... 16
Corrosión uniforme. ................................................................................... 16
Corrosión galvánica o bimetálica. .............................................................. 16
3Corrosión en grietas ................................................................................... 17
Corrosión por picaduras ............................................................................ 17
Corrosión por Fricción o Fretting: ............................................................. 18
Corrosión por Cavitación: .......................................................................... 18
Corrosión Selectiva: ................................................................................... 18
Tasas de corrosión ......................................................................................... 19
Tipos de ensayos ............................................................................................ 20
Algunos aspectos de cámaras salinas en el mercado. ..................................... 22
DISEÑO DE LA CAMARA .................................................................................. 24
Caracterización de la cámara. ............................................................................ 24
Normas .......................................................................................................... 24
Requerimientos técnicos de diseño determinados según las normas: .................. 25
Requerimientos generales ............................................................................... 25
Requerimientos específicos ............................................................................. 25
Diseño de la cámara. .......................................................................................... 27
Composición Estructural y mecánica. ............................................................ 27
Zona de exposición de la cámara: .............................................................. 28
Estructura interna: .................................................................................... 30
Tapas de la estructura: .............................................................................. 31
Reserva de solución salina: ........................................................................ 32
Reserva de agua para tanque humificador ................................................. 32
Suministro de aire comprimido: ................................................................. 34
Tanque humificador: ................................................................................. 36
Torre de nebulización: ............................................................................... 39
reserva interna: ..................................................................................... 39
Boquilla atomizadora: ........................................................................... 39
4Tubo de aspersión: ................................................................................ 41
Soportes para probetas: ............................................................................. 42
Techo en V invertida: ................................................................................ 43
Suministro de calor: ................................................................................... 45
Acoples, uniones, mangueras y ajustes necesarios: ..................................... 47
Racor recto: ........................................................................................... 47
Unión tee: .............................................................................................. 48
Unión pasamuro: ................................................................................... 48
Acoples neumáticos rápidos: .................................................................. 49
Válvula manual: .................................................................................... 49
Manguera neumática de poliuretano: .................................................... 51
Checke antirretorno:.............................................................................. 52
Acabados: .................................................................................................. 53
Ruedas: ................................................................................................. 53
Recubrimientos:..................................................................................... 53
Diseño del control de la máquina. ...................................................................... 54
Sensores y variables medidas en la maquina: ................................................. 56
Temperatura en la zona de exposición:...................................................... 56
Temperatura en el tanque humificador: .................................................... 62
Humedad en la zona de exposición: ........................................................... 65
Nivel de agua en el tanque humificador: ................................................... 65
Nivel de agua en el tanque de reserva interna: .......................................... 68
Actuadores en la maquina: ............................................................................ 70
Resistencia (zona de exposición): ............................................................... 70
Resistencia de inmersión (tanque humificador): ........................................ 72
Electroválvula 1 (reserva solución salina): ................................................. 74
5Electroválvula 2 (entrada de aire al tanque humificador): ........................ 77
Electroválvula 3 (Entrada de Agua al tanque humificador): ..................... 78
Motobombas eléctricas: ............................................................................. 78
Controlador: .................................................................................................. 80
El dispositivo: ............................................................................................ 80
El software y lenguaje de programación: ................................................... 82
El algoritmo implementado: ...................................................................... 85
CONCLUSIONES .................................................................................................. 91
PLANOS. ............................................................................................................... 92
Zona de exposición de la cámara. ...................................................................... 92
Estructura interna: ............................................................................................ 93
Angulo superior ................................................................................................. 94
Angulo inferior: .................................................................................................. 95
Soporte del tanque humificador parte inferior: .................................................. 96
Soporte del tanque humificador parte superior: ................................................. 97
Difusor del tanque humificador parte interna: ................................................... 98
Difusor del tanque humificador parte externa: .................................................. 99
Acople manómetro: ........................................................................................... 100
Tensor tanque humificador: .............................................................................. 101
Soporte del PLC: .............................................................................................. 102
Techo en V invertida: ....................................................................................... 103
Base del humificador: ....................................................................................... 104
Detalles base humificador: ................................................................................ 105
Tapa del humificador: ....................................................................................... 106
Detalles tapa humificador: ................................................................................ 107
Tanque humificador: ......................................................................................... 108
6Empaque humificador: ...................................................................................... 109
Soporte sensores de nivel del tanque humificador: ............................................ 110
Unión tubo de aspersión y reserva interna. ....................................................... 111
Tubo de aspersión: ............................................................................................ 112
Soporte de sensores de nivel de reserva interna: ............................................... 113
Soporte boquilla atomizadora: .......................................................................... 114
Tanque de reserva interna: ............................................................................... 115
Porta probetas: ................................................................................................. 116
ENSAMBLES ....................................................................................................... 117
Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición: ..................... 117
Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición+ tapas: ........ 117
Tanque humificador: ......................................................................................... 118
Totalidad cámara salina: .................................................................................. 119
Explosivo general. ............................................................................................. 120
Aspecto general de la cámara: .......................................................................... 121
ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS: ............................................................. 122
Estructura interna: ........................................................................................... 122
Zona de exposición: ........................................................................................... 123
Angulo superior: ............................................................................................... 124
Techo en V invertida: ....................................................................................... 125
Base tanque humificador: ................................................................................. 126
Tapa tanque humificador: ................................................................................. 127
Tensor tanque humificador: .............................................................................. 128
Tanque humificador: ......................................................................................... 129
Porta probetas: ................................................................................................. 130
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 1311
7JUSTIFICACION
Este proyecto es realizado con el ánimo de entender los fenómenos que se presentan
en los ensayos acelerados de corrosión y principalmente para describir
detalladamente aquellos mecanismos que permiten realizar las pruebas a diferentes
recubrimientos y materiales expuestos a una niebla salina. Debido a la falta de
documentación referente a los temas relacionados con corrosión y su evaluación
mediante una cámara salina, se busca obtener un medio de experimentación con el
fin de poder documentar estos temas. También se fomentara el crecimiento en
desarrollo e investigación referentes a temas relacionados al análisis de materiales
en ambientes corrosivos y poder incentivar el crecimiento de la industria
colombiana la cual depende en gran medida de análisis donde se involucre un
ambiente corrosivo. Este proyecto se desarrolla también porque en el mercado el
precio comercial de una cámara salina es muy elevado e hace muchas veces que
pequeñas empresas se queden estancadas en el desarrollo de productos con
resistencia corrosiva por lo tanto la culminación exitosa de este proyecto brindara
un recurso muy importante en este caso para la Universidad Nacional de Colombia
el cual facilitara las actividades científicas para los grupos de investigación que
trabajan en materiales de la Universidad y para las empresas que se benefician de
los ensayos realizados en ella.
81. INTRODUCCION
La corrosión es un fenómeno espontáneo que se presenta prácticamente en todos los
materiales procesados por el hombre. Si bien existen varias definiciones, es común
describir la corrosión como una oxidación acelerada y continua que desgasta,
deteriora y que incluso puede afectar la integridad física de los objetos o
estructuras.
La industria de la corrosión, si por ello entendemos todos los recursos destinados a
estudiarla y prevenirla, mueve anualmente miles de millones de dólares. Este
fenómeno tiene implicaciones industriales muy importantes; la degradación de los
materiales provoca interrupciones en actividades fabriles, pérdida de productos,
contaminación ambiental, reducción en la eficiencia de los procesos,
mantenimientos y diseños costosos. Se estima que los gastos atribuidos a los daños
por corrosión representan entre el 3 y el 5 por ciento del producto interno bruto de
los países industrializados; solamente hablando del acero, de cada diez toneladas
fabricadas por año se pierden dos y media por corrosión. Por ende, cada día se
desarrollan nuevos recubrimientos, se mejoran los diseños de las estructuras, se
crean nuevos materiales, se sintetizan mejores inhibidores, se optimizan los sistemas
de monitoreo. Todo esto en un esfuerzo permanente por minimizar el impacto
negativo de la corrosión. [14].
Por esta razón en este proyecto de grado se propone el diseño y fabricación de una
cámara salina la cual permite el análisis detallado de un ataque acelerado de
corrosión en materiales permitiendo contrastar los resultados obtenidos con las
teorías y cálculos preestablecidos a fin de poder garantizar cierto tiempo la
resistencia a la corrosión de dichos materiales o revestimientos, o en el caso de que
no se tengan referencias, permita argumentar una nueva idea sobre dicho material,
contribuyendo así al aporte en investigación en temas de corrosión que se
desarrollan en el país y también promoviendo el desarrollo industrial relacionado
directa o indirectamente.
92. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Diseño y fabricación de una maquina denominada CAMARA SALINA la
cual es utilizada para realizar ensayos de resistencia a la corrosión en
elementos metálicos y revestimientos, esta cámara debe cumplir con las
especificaciones técnicas requeridas por la norma NTC 1156 del ICONTEC
y la norma ASTM B117.
2.2. Objetivos específicos
2.2.1. Estudiar y analizar cómo se realiza el procedimiento para el ensayo
en cámara salina según la NTC 1156 (NORMA TECNICA
COLOMBIANA y ASTM B117).
a) Caracterización del proceso de salinización por cámara.
b) identificación de subsistemas.
c) Análisis de diseños existentes en bibliografías académicas.
d) Análisis de adecuación a variables físicas involucradas en la maquina.
e) Delimitar el alcance del proyecto o de la solución que se va a
implementar.
f) Estipulación de cronograma de tareas y actividades
2.2.2. Adecuación del diseño mecánico de los subsistemas de la maquina.
a) Identificación de problemas en diseños existentes.
b) Proponer soluciones para que los diseños existentes cumplan con la
reglamentación de la NTC 1156 y ASTM B117.
c) Hacer dibujo por CAD y modelamiento de las piezas mecánicas
necesarias.
10d) Analizar los elementos de la maquina por medio de métodos de
elementos finitos.
2.2.3. Diseño de sistemas de control de la maquina.
a) Realizar el análisis necesario sobre la máquina para el diseño del
sistema de control.
b) Diseñar un sistema de control eficiente y sincronizado para cada uno
de los subsistemas de la maquina.
c) Simular los sistemas de control diseñados para que cumplan las
especificaciones deseadas.
2.2.4. Hacer y organizar lo referente a cotizaciones y compras de elementos
para la construcción de la maquina.
a) Seleccionar los materiales y elementos óptimos necesarios según la
NTC 1156 y ASTM B117, para la fabricación y construcción de la
maquina.
b) Listar los sensores y actuadores idóneos y necesarios para el correcto
funcionamiento de la maquina.
c) Hacer cotizaciones de los elementos mecánicos, sensores, actuadores y
piezas de conformación necesarios para la construcción de cada
subsistema de la máquina.
d) Hacer los trámites requeridos por la unidad administrativa de la
facultad de ingeniería para poder realizar las respectivas compras de
los elementos a utilizar para la construcción de la maquina.
e) Realizar la respectiva recepción y legalización de las compras
efectuadas ante la unidad administrativa de la facultad de ingeniería.
2.2.5. Construcción de piezas estructurales
a) Fabricación de la estructura base, láminas de recubrimiento, tapa,
cámara interna y ajustes necesarios.
b) Ensamble y ajuste de los elementos estructurales fabricados.
c) Realizar disposiciones para acoplar los elementos de control como
sensores y actuadores específicos a la cámara.
11d) Realizar acabado estético como recubrimientos epóxicos, pinturas y
rebordes de los elementos estructurales.
e) Fabricar las disposiciones necesarias para que los elementos de
control como sensores y actuadores puedan ser ajustados y
funcionen correctamente.
2.2.6. Construcción de los elementos de control de la cámara.
f) Prueba independiente de cada uno de los sensores
g) Prueba independiente de cada uno de los actuadores
h) Prueba de sistema de control por subsistema
i) Diseño del software de control
j) Implementación del software de control
k) Pruebas del software junto con los sensores y actuadores.
2.2.7. Ensamble del sistema de control junto con la parte mecánica.
l) Ensamble de cada uno de los sistemas de control a la estructura
m) Prueba de cada subsistema ensamblado.
n) Puesta a punto de cada subsistema ensamblado.
o) Ajuste de cada subsistema ensamblado.
2.2.8. Puesta a punto de la maquina.
p) Pruebas de funcionamiento de cada subsistema con elementos
físicos reales (agua, calor, presión de aire).
q) Prueba de funcionamiento general de la cámara con todos los
subsistemas.
r) Puesta a punto de detalles faltantes.
s) Entrega final.
123. CONTEXTUALIZACION
3.1. Que es una Cámara salina:
Se define como cámara salina, o cámara de corrosión por niebla salina, a
un sistema capaz de reproducir las condiciones corrosivas existentes en
ambientes climáticos químicamente activos, tales como la niebla salina
marina, la contaminación urbana o la contaminación industrial.
3.2. Objetivo y descripción del ensayo en cámara salina:
El objetivo de un ensayo acelerado de corrosión es simular en el
laboratorio el comportamiento de un producto frente a la corrosión en
campo. Esto permite, de forma rápida, avanzar en el desarrollo del
mismo. Los ensayos de niebla salina han sido y son muy utilizados para el
Desarrollo de recubrimientos metálicos, pinturas o tratamientos y pre
tratamientos aplicados a metales recubiertos.
El ensayo de niebla salina consiste en exponer la pieza objeto del ensayo a
una niebla salina durante un cierto período de tiempo en el interior de la
cámara, bajo condiciones controladas. El tiempo transcurrido desde que se
introdujo la pieza o artículo hasta que comienza el ataque de la corrosión,
proporciona una medida de la capacidad de resistencia del metal
constituyente o del recubrimiento a dicho ataque.
El ensayo de niebla salina clásico consiste en pulverizar, dentro de una
cámara de ensayos, una disolución de 50 g/l de NaCl, a una temperatura
de 35 ºC y un pH comprendido entre 6.5 y 7.2. Sin embargo, este ensayo
no se puede extrapolar a las condiciones reales de servicio, siendo útil
únicamente a nivel comparativo o de especificación del fabricante
(determinadas “horas de duración en niebla salina”). Como mejora al
ensayo de niebla salina, la industria del automóvil ha desarrollado ensayos
de corrosión que combinan pulverización de niebla salina con ciclos de
humedad y secado. Los ensayos cíclicos se aproximan más al
comportamiento real, aunque tampoco se puede correlacionar el resultado
del ensayo con el comportamiento del producto en condiciones reales. [6]
133.3. Merito:
La cámara salina descrita en esta tesis fue diseñada y construida como
trabajo de grado, esto se hizo con la asesoría del ingeniero John Jairo
Olaya del departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatronica de la
Universidad Nacional de Colombia, dicha cámara se encuentra ubicada en
el laboratorio de fundición y soldadura adscrito al departamento de
materiales y fue diseñada y construida en su totalidad en un periodo de
un semestre, los gastos de su construcción fueron sufragados en gran
parte por los recursos asignados a un proyecto de semilleros de
investigación de la dirección de investigación de la Universidad Nacional
de Colombia(DIB) al cual nos inscribimos.
144. MARCO TEORICO
4.1. Corrosión
4.1.1. Definición
Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo
rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto
físicas como químicas. Las características fundamentales de este fenómeno,
es que sólo ocurre en presencia de un electrólito, ocasionando regiones
plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas, una reacción
de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados
dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la
disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica
la inmunidad del metal.
Figura 1: Corrosión [15].
154.1.2. Tipos de corrosión
Existen varios tipos de corrosión y se puede clasificar de diferentes formas,
por ejemplo la corrosión generalizada y la localizada, que como sus
nombres lo dicen se diferencian en que la localizada se centra en ciertos
puntos de objeto, pero la generalizada se manifiesta en toda la estructura,
en este caso es más grave la localizada porque es más difícil de localizar y
su evolución es regular. A continuación se observara varios tipos de
corrosión.
4.1.2.1. Corrosión uniforme.
Es una corrosión que ocurre de forma general en toda la superficie del
material y causa perdida generalizada del material, se presenta en
metales y aleaciones, es el más preferible en aspectos de diseño ya que
se puede calcular la vida útil de material.
Figura 2: Corrosión Uniforme. [7]
4.1.2.2. Corrosión galvánica o bimetálica.
Esta corrosión se presenta cuando dos metales diferentes se encuentran
en presencia de un electrolito y como ambos presentan potencial
eléctrico diferente, generan la aparición de un ánodo y un cátodo, a
mayor potencial, más alto es el deterioro del ánodo, este tipo de
corrosión puede ser localizada o uniforme, dependiendo de la unión y la
forma de la estructura.
16Figura 3: Corrosión galvánica. [7]
4.1.2.3. Corrosión en grietas
Este tipo de corrosión se especifica en atacar grietas o fisuras expuestas
a agentes corrosivos, esto se presenta en los puntos donde el agente
corrosivo se pueda asentar, como juntas, conexiones entre otros.
Figura 4: Corrosión en grietas. [7]
4.1.2.4. Corrosión por picaduras
Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión
generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas
“picaduras” en el cuerpo que afectan el material, puede observarse
generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada.
Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida
de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un
cátodo mucho mayor. Esta clase de corrosión posee algunas otras
formas derivadas.
17Figura 5: Corrosión por picaduras. [7]
4.1.2.5. Corrosión por Fricción o Fretting: es la que se produce por el
movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2
sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales. Este
movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del
metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y
sólo son visibles cuando ésta es removida.
4.1.2.6. Corrosión por Cavitación: es la producida por la formación y
colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un
líquido). Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras
posteriores de las hélices de los barcos. Genera una serie de
picaduras en forma de panal.
Figura 6: Corrosión por fricción y cavitación. [7]
4.1.2.7. Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por
Deshincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa
similar a la aleación primitiva. En este caso, es selectiva porque
actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro.
Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la
18corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre las
picaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera,
por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal al
someterlo a una fuerza mecánica [1,7].
Figura 7: Corrosión selectiva. [7]
4.1.3. Tasas de corrosión
La resistencia a la corrosión se mide cuantitativamente por la pérdida de
peso del material, por unidad de área de exposición al ambiente y por
unidad de tiempo. Se pueden hacer ensayos sencillos de laboratorio, para
determinar la expresión:
Donde W [mg] es el peso del material perdido, ρ [g/cm3] densidad de la
muestra, A [cm2] área de exposición de la muestra, t [hs] tiempo de
exposición, mpy [milímetros por año] es la tasa de corrosión. La constante
K sólo refleja una constante.
Por ejemplo:
Como 1 año = 8760 hs,
De donde K = 87.6
19Para cada material y ambiente se lleva a cabo la medición, considerando
la temperatura y otras condiciones características del funcionamiento del
material. Tasas de penetración del orden de 0.50 mm/año son aceptables
en la mayoría de las aplicaciones [2].
4.1.4. Tipos de ensayos
El estudio del fenómeno de la corrosión depende de diferentes factores,
entre ellos están el tipo de corrosión, el material, el ambiente de trabajo, o
el tipo de industria que requiera dicho estudio. Una forma de visualizar
las variables se encuentra a continuación en la Figura 1.
Uno de los métodos para estudiar la corrosión son las cámaras que
simulan ambientes corrosivos, estos métodos son diseñados para poder
controlar las condiciones de exposición de tal manera que se pueda
acelerar el proceso y simular de forma más precisa los ambientes de
trabajo. Estos ambientes generalmente son en la atmósfera natural.
20Figura 8: representación grafica de las variables para el estudio de corrosión. [4]
Particularmente una de las cámaras más ampliamente usadas son las regidas
por la norma ASTM B117, norma llamada "Standard Practice for Operating
Salt Spray (Fog) Apparatus", Norma Práctica para la Operación de aspersión
de sal por niebla (aparato). Según la norma mencionada, estas cámaras son
diseñadas para exponer muestras a un ambiente de niebla salina mediante el
uso de aspersores de solución salina (NaCl + agua, donde la concentración de
NaCl es alrededor del 5%) en una cuarto cerrado por determinados periodos de
tiempo. Las cámaras mencionadas, constan principalmente de un humificador,
un tanque para la solución salina, una entrada de aire para realizar la aspersión
mediante de una boquilla pastica y un compartimiento hermético “cámara”
para realizar las pruebas, entre muchas otras. El comportamiento posee un
techo en v para evitar el fenómeno de goteo.
21Figura 9: Esquema y funcionamiento de una cámara salina comercial. [4]
En la Figura 9, en la parte izquierda se observa el exterior de la cámara
que se consigue comercialmente. Su parte interior, la disposición de las
muestras, la torre de aspersión y el humificador. En la parte derecha está
el detalle de la torre de aspersión, observándose la entrada de aire, la
entrada de la solución, la boquilla, entre otras partes que se describirán
durante el desarrollo del proyecto. [4]
4.1.5. Algunos aspectos de cámaras salinas en el mercado.
Figura 10: Cámara salina comercial. [16]
22Figura 11: Cámara salina comercial. [16]
Figura 12: Cámara salina comercial. [16]
Figura 13: Cámara salina comercial. [16]
235. DISEÑO DE LA CAMARA
5.1. Caracterización de la cámara.
5.1.1. Normas
La norma técnica colombiana (NTC1156) del ICONTEC y la American
Society for Testing and Materials(ASTM), se han encargado de definir
estándares de diferentes pruebas que sirven para estimar el comportamiento
corrosivo de los materiales y de ellos en ambientes controlados, entre las
más importantes están:
• NTC 1156
Procedimiento para el ensayo en cámara salina.
• ASTM B117
Norma Práctica para la Operación de aspersión de sal por niebla
(aparato). Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog)
Apparatus.
• ASTM B368
Prueba estándar de niebla salina acelerada mediante acido acético.
Standar Method for Copper - Acceleraied Acetic Acid - Salt Spray
(Fog) Testing (CASS Test))
• ASTM D609
Preparación de paneles de acero CR para probar la resistencia de
recubrimientos, pinturas y otros productos, (Practice for Preparation
of Cold-Rolled Steel Panels for Testing Paint, Varnish, Conversión
Coatings, and Related coatin Products)
• ASTM DI 193
Especificación para utilizar el agua como reactivo. (Specification for
Reatgen Water)
• ASTMD1654
Método de prueba para evaluar especímenes pintados o recubiertos
sometidos a ambientes corrosivos, (Test Method for Evaluation of
Painted or Coated Specimens Subjected to Corrosive Environments)
• ASTMG1
24Práctica estándar para preparación, limpieza y evaluación de
probetas ensayadas por corrosión. (Standard Practice for Preparing,
Cleaning, and evaluating corrosion Test Specimens).
• ASTM G85
Práctica estándar para prueba de niebla salina modificada. (Standard
Practice for Modification Sald Spray (Fog) Testin).
Las normas rigen la forma de la experimentación, construcción de la
cámara y el funcionamiento de esta.
5.2. Requerimientos técnicos de diseño determinados según las
normas:
5.2.1. Requerimientos generales
• El material de fabricación de la maquina debe presentar gran
resistencia a la corrosión.
• Los materiales de construcción deben ser fáciles de conseguir en
el mercado nacional.
• La maquina debe ser de fácil manejo.
• La cámara debe permitir el control sobre las variables del
sistema.
• La cámara debe permitir un fácil mantenimiento.
• Se deben minimizar los costos de fabricación.
5.2.2. Requerimientos específicos
• No se debe permitir que las gotas de solución que se acumulen
en el cielo raso o cubierta de la cámara caigan sobre las muestras
que se están exponiendo.
• Las gotas de solución que caigan de las muestras no deben
regresar al depósito de la solución para nuevo rocío
25• El material de construcción debe ser de tal naturaleza que no
afecte la corrosividad de la niebla.
• Toda agua utilizada para este procedimiento debe ser conforme
con el agua tipo IV de la norma ASTM D 1193(se pueden pasar por
alto los límites de cloruro y sodio). Esto no se aplica para el agua
corriente de grifo, todas las demás aguas se consideran como de
grado reactivo.
• El dispositivo debe permitir que las muestras puedan ser
sostenidas o colgadas entre 15° y 30º desde el plano vertical y
preferiblemente paralelas a la dirección principal del flujo de niebla
a través de la cámara, apoyadas en la superficie predominante que
se esté ensayando.
• Las muestras no deben hacer contacto entre sí o con algún otro
material metálico o con alguna material capaz de actuar como una
mecha (adsorbente).
• Cada muestra se colocara de manera que permita un
asentamiento libre de la niebla sobre todas las muestras.
• La solución salina de una muestra no debe gotear sobre
cualquier otra muestra.
• El suministro de aire comprimido a la boquilla o boquillas para
atomizar la solución salina, debe estar libre de aceite y suciedad y
mantenerse entre 69 Kpa/m2 y 172 Kpa/m2 (10 psi y 25 psi).
• La zona de exposición de la cámara de niebla salina se debe
mantener a 35+1.1-1.7ºC. la temperatura dentro de la zona de
exposición de la cámara cerrada se debe registrar por lo menos 2
veces al día mínimo con 7 horas de diferencia (excepto en algunos
horarios dependiendo la forma de uso que se le vaya a dar a la
cámara).
• Dentro de la zona de exposición se debe colocar al menos dos
colectores de niebla limpios, en tal forma que no se recoja ninguna
gota de solución procedente de las muestras de ensayo o cualquier
otra fuente. (ver ítem 10.2 de NTC 1156 para especificaciones
técnicas).
26• La boquilla o boquillas se dirigirán o desviaran de tal manera
que ninguna parte del rocío pueda chocar directamente contra las
muestras de prueba.
• Se debe hacer registro de todas las lecturas de temperatura
dentro de la zona de exposición de la cámara para tener en cuenta
en los informes.
• Permitir el registro de volumen de solución salina recogida en
mm por hora por 80 cm2
• Permitir registro de la concentración o gravedad especifica de la
solución salina a 35 ºC y su PH
• Registro del periodo de exposición de las muestras (teniendo en
cuenta las interrupciones).[5]
5.3. Diseño de la cámara.
5.3.1. Composición Estructural y mecánica.
El equipo diseñado según las normas, la bibliografía revisada y lo
propuesto para este diseño, comprende varias partes como:
• Zona de exposición de la cámara.
• Estructura interna.
• Tapas de la estructura.
• Reserva de solución salina.
• Reserva de agua para tanque humificador.
• Suministro de aire comprimido.
• Tanque humificador.
• Torre de nebulización.
• Soporte para las probetas.
• Techo en forma de v invertida.
• Suministros de calor.
• Acoples, uniones y ajustes necesarios.
• Acabados
27Figura 14. Esquema general simplificado de la carama [4].
5.3.1.1. Zona de exposición de la cámara:
Esta parte es una caja sin pared en una de sus caras hecha
de fibra de vidrio la cual posee dimensiones de 90x60x70
(largo x ancho x alto) [cm] y en sus bordes superiores (cara
sin pared) tiene una canal alrededor del borde que es el
resguardo del borde del techo en V invertido con el fin de que
esta canal durante los ensayos sea llena de agua para evitar
la salida de la niebla, la fibra de vidrio en que está fabricada
posee un calibre de 3.2±0.1 mm, todo esto se obtuvo según
las normas específicas.
28Zona de exposición
de la cámara
Estructura interna
Tapas de la estructura
FFiigguurraa 15:: zzoonnaa ddee eexxppoossiicciióónn ddee llaa ccáámmaarraa,, eennssaammbbllaaddaa aa llaa
estructura interna
Figura 16:: ZZoonnaa ddee eexxppoossiicciióónn ddee llaa ccáámmaarraa
29Figura 17: Detalle canal del sello de agua
5.3.1.2. Estructura interna:
Esta estructura sirve para sostener la zona de exposición de la
cámara y las tapas de la estructura, por esto se construyo con
un tubo cuadrado de 1” de acero 1020 calibre 16, además
posee un marco en ángulo de ¾”, para sujetar las láminas de
acero que formaran las tapas.
Estructura interna
Tapas de la estructura
Figura 18: estructura interna+ tapas
30Figura 19: Estructura interna
5.3.1.3. Tapas de la estructura:
Están fabricadas de acero HR de calibre 16, diseñadas para
encajar con la soporte interno y con las ruedas y sujetadas
por sistemas de tornillos brístol de calibre ¼ * 3/4.
Figura 20: Esquema de montaje de las tapas. [4]
315.3.1.4. Reserva de solución salina:
Según la norma se debe tener mínimo dos reservas una
externa que alimentara a la reserva interna de la torre de
nebulización cada vez que esta baje demasiado su nivel.
Está fabricado de manera especial de polipropileno, para que
contenga 20 litros de solución, lo cual permite hacer pruebas
de larga duración con autonomía, además posee una boquilla
de salida de 3/8” para conectar con el tanque externo de nivel
de la torre de nebulización mediante unos acoples, acoples y
empaques.
Figura 21: Tanque de reserva de solución salina
5.3.1.5. Reserva de agua para tanque humificador
Está fabricado de manera especial de polipropileno, para que
contenga 20 litros de solución, lo cual permite hacer pruebas
de larga duración con autonomía, además posee una boquilla
de salida de 3/8” para conectar con el tanque humificador
mediante unos acoples, acoples y empaques.
32Figura 22: Tanque de reserva de agua para tanque humificador
Tanque de reserva
de agua
Tanque de reserva
de solución salina
Figura 23: tanque de reserva de solución salina y de agua
instalados.
33Figura 24: tanques de reserva instalados en la cámara.
5.3.1.6. Suministro de aire comprimido:
El suministro de aire comprimido es facilitado por el laboratorio
de soldadura y fundición de la Universidad Nacional de
Colombia, mediante un compresor industrial que permite
manejar un rango de presión entre (0-150) psi fijos , pero como
para efectos de la cámara salina la presión máxima manejada es
de 25 psi se dispone de una unidad de mantenimiento que
ayuda a la regulación y reducción de la presión de entrada del
aire a un rango de (0-150)psi, lo que significa que la presión de
entrada puede ser ajustada en ese rango, además elimina los
condensados que provengan del compresor y demás impurezas.
34Figura 25: Compresor laboratorio fundición y soldadura
Universidad Nacional de Colombia.
+
Figura 26: Unidad de mantenimiento de aire comprimido
35Las operaciones previas del aire para aumentar su calidad son:
- Filtración
- Regulación
- Lubricación
El elemento que se encarga de estas funciones es la unidad de
mantenimiento; también conocida como conjunto FRL, que está
formado por un filtro, un regulador de presión con manómetro y
un lubricador. Para el caso de nuestra maquina solo tendremos
en cuenta la operación de regulación de la presión de aire
entrante y la filtración de condensados como se menciono
anteriormente.
5.3.1.7. Tanque humificador:
Es un tanque especial que se encarga de calentar el agua a
una temperatura superior que la zona de exposición de la
cámara, además se encarga de aumentar la temperatura y
humedad de la cámara, está constituida por un cilindro de
acrílico, de una altura de 50 cm, un diámetro de 17cm y 3cm
de espesor de la pared además unas tapas cuadradas de 20 cm
de lado y 2,5cm de espesor en la base y en la parte superior
del cilindro, con empaques herméticos y estas sujetas con
tensores de acero inoxidables de ¼” al cilindro, un difusor de
bronce instalado en la tapa inferior para la entrada de aire
comprimido, una resistencia de inmersión para calentar el
agua dentro de este tanque, un sensor de temperatura para
realimentar un sistema de control para mantener el agua a
una temperatura de 42º C , un orificio con rosca interna NPT
de 3/8” en la tapa inferior para ajustar un racor de rosca
macho con el fin de que por allí entre el agua al tanque
también un orificio con rosca interna de ¼” en la tapa
superior para la salida del aire caliente, además de eso
también se instalo una lamina de acrílico de 5cm de ancho
36desde la tapa inferior hasta la superior y con un agujero
alargado que sirve como soporte para los sensores de nivel
instalados.
Sensor de temperatura Salida
de aire
Tapa superior
caliente
Soporte sensores de nivel
Resistencia de inmersion Tensores
Agujero para entrada de agua
Tapa inferior
Difusor de
aire
Figura 27: Tanque humificador
37Manómetro
para verificar
la presión
dentro del
tanque
Cilindro de acrílico
Barra de acople para
los sensores de nivel
Figura 28: Tanque humificador
Manómetro
Sensor de temperatura
Tapa superior
Empaque hermético
Acople
resistencia
Tensor de inmersión
Figura 29: Detalle parte superior del tanque.
385.3.1.8. Torre de nebulización:
5.3.1.8.1. Reserva interna:
Es un tanque dispuesto para suplir de forma inmediata la
cantidad de solución salina requerida para la expulsión en
los ensayos, este se encuentra dentro de la zona de
exposición de la cámara.
Esta construida por una base de acrílico redonda de 30
cm de diámetro y 4 cm de espesor, un cilindro de acrílico
con diámetro de 4” y capacidad de 1.6 litros.
Figura 30: Reserva interna
5.3.1.8.2. Boquilla atomizadora:
Esta echa en plástico Kynar (PVDF), que posee la
resistencia química que se necesita según las
especificaciones de la cámara.
Entrada de aire
Entrada
de agua
Figura 31: Boquilla atomizadora
39El PVDF o Polivinilidenofluoruro es un material que
dispone de una rigidez y resistencia a la presión mayores.
Es sin duda uno de los mejores materiales plásticos que
existen por lo tanto el costo es elevado, también dispone
de un bajo coeficiente de fricción y de una elevada
estabilidad dimensional.
Ofrece resistencia y tenacidad elevadas, aún con
temperaturas bajas, y es auto extinguible.
La temperatura para uso continuo se encuentra entre -60
°C y aprox. +150 °C. Además dispone de una alta
resistencia al cloro, bromo y a rayos de gran energía.
Ventajas
* Resistencia y rigidez elevadas
* Alta tenacidad (aún con temperaturas bajas)
* Elevada resistencia a sustancias químicas
* Muy baja absorción de agua
* Propiedades de deslizamiento y resistencia a la
abrasión buenas
* Auto extinguible
* Alta resistencia a rayos ultravioletas.
Lo anterior justifica que la boquilla atomizadora usada,
elemento que va a sufrir más ataques corrosivos a causa
de los ensayos realizados en la cámara, es fabricado de un
excelente material lo que garantiza la perdurabilidad de
este elemento y por lo tanto genera confianza durante los
ensayos.
Figura 32: Funcionamiento de la boquilla de atomizadora.
405.3.1.8.3. Tubo de aspersión:
Es un tubo de acrílico de iguales características
geométricas al tubo de la reserva interna, instalado en la
parte superior de esta, contiguo a esta verticalmente, con el
fin de que la niebla producida por la boquilla atomizadora
sea desviada y no haga contacto directo sobre las muestras
así como lo exigen las normas técnicas.
Tubo de aspersión
Boquilla atomizadora
Reserva interna
Figura 33: Torre de nebulización
415.3.1.9. Soportes para probetas:
Se diseñan según las especificaciones de la norma la cual dice
que debe mantener las probetas en un ángulo de inclinación
de 30º o 15º, además están hechas en acrílico ya que no son
afectadas por la niebla y son fáciles de limpiar, la forma de los
paneles es rectangular para permitir probetas de diferentes
calibres.
Están hechas de dos láminas de acrílico de 1 cm de espesor
cada una con 7 ranuras localizadas uniformemente a lo largo
de cada uno de los bordes superiores de cada lámina ranuras
que van a permitir el correcto posicionamiento de las probetas
y unidos por tres láminas del mismo calibre pegadas
perpendicularmente a estas.
Figura 34: Soporte para probetas
42Soporte para las
probetas
Zona de exposición
de la camara
Figura 35: soporte para las probetas instalado.
5.3.1.10. Techo en V invertida:
El techo se fabrico en acrílico y de dimensiones tales que se
conecte con el canal que posee la zona de exposición de la
cámara en sus bordes superiores y se genere el sello de agua
anteriormente nombrado (ver planos anexos), la geometría del
techo esta dado según la norma que dice que debe tener un
ángulo entre los 90 a los 125º, además el techo tiene manijas
para poder manipularla más fácilmente y se diseña en
material translucido para poder observar el comportamiento
dentro de la cámara.
43Techo en V invertida
Soporte para probetas
Tapas de la cámara
Figura 36: techo en V invertida instalado.
Figura 37: uniones del techo en V invertida con la cámara.
445.3.1.11. Suministro de calor:
El suministro de calor dentro de la cámara esta dado por una
resistencia eléctrica de 1500 Watts, la cual es un alambre de
gran espesor de 2 metros de largo en forma curvilínea
aleatoria la cual está ubicada en la parte inferior externa de la
zona de exposición de la cámara y se encargara de calentar el
aire que queda entre la zona de exposición y las tapas,
también se instalaron dos ventiladores incrustados
estratégicamente en las tapas de la cámara para hacer fluir el
aire contenido en el espacio mencionado con el fin de que la
distribución de calor sea más uniforme, según recomienda la
norma.
Figura 38: Resistencia eléctrica usada como suministro de
calor
45Ventilador
Resistencia eléctrica
Estructura
interna
Figura 39: resistencia eléctrica instalada.
Los ventiladores son mecanismos los cuales están compuestos
por un motor eléctrico de corriente directa o alterna el cual
impulsa una hélice para que fluya una corriente de aire a través
de esta, en la cámara salina se hizo uso de dos de estos
ventiladores de corriente alterna puestos en la parte inferior de
las tapas laterales de la cámara con el fin de que cuando estos
sean encendidos hagan que el aire que se encuentra entre la
zona de exposición de la cámara y las tapas fluya en el
momento que se encuentre caliente para que las condiciones de
uniformidad de temperatura de la cámara se mantengan.
46Figura 40: ventilador instalado.
5.3.1.12. Acoples, uniones, mangueras y ajustes necesarios:
Para el correcto funcionamiento del manejo de fluidos en la
cámara se hizo necesario usar los siguientes elementos para la
adecuación de las mangueras, tanques, motobombas y unidad
de mantenimiento:
5.3.1.12.1. Racor recto:
Se usaron para acoplar los dispositivos como la unidad de
mantenimiento, los checkes anti retorno y los tanques a las
mangueras neumáticas ya que por uno de sus lados el racor
tiene una rosca tipo macho NPT y por el otro lado un acople
neumático rápido para manguera de estos se usaron un total de
12. El material de estos para los que no tenían contacto con la
solución salina ni con el ambiente corrosivo es bronce y para los
que hacen contacto con la solución salina o con la niebla se
usaron de polipropileno.
47Figura 41: Racor recto
5.3.1.12.2. Unión tee:
Esta sirve para acoplar tres mangueras neumáticas, en la
maquina se uso para dividir la entrada de aire en dos, una hacia
la zona de exposición de la cámara y la otra salida hacia el
tanque humificador, por tal razón solo hicimos uso de uno de
estos ejemplares.
Figura 42 unión tee
5.3.1.12.3. Unión pasamuro:
Sirve para acoplar un elemento de pared delgada con dos
mangueras neumáticas ya que su cuerpo es una rosca tipo OD
que se introduce en el agujero de la pared y a los extremos tiene
dos tuercas que permiten ajustar el elemento a la pared, por
otro lado los orificios son acoples neumáticos para manguera.
48Figura 43: Unión pasamuro
5.3.1.12.4. Acoples neumáticos rápidos:
Es un dispositivo que permite acoplar de una manera fácil y
rápida una conexión neumática de alta presión, este se uso en la
máquina para facilitar la conexión de la entrada de aire a la
cámara desde el compresor por lo tanto solo se uso uno de estos.
Figura 44: acoples neumáticos rápidos
5.3.1.12.5. Válvula manual:
Es un elemento mecánico que se usa para regular, permitir o
impedir el paso de un fluido. Se utilizaron dos, una para
controlar manualmente la entrada de aire a la zona de
exposición de la cámara y otra para la salida del desagüe de
líquidos.
49Figura 45: válvula manual
Figura 46: arreglo de racores, unión tee y válvula manual
instalados.
505.3.1.12.6. Manguera neumática de poliuretano:
Se uso para conducir el aire que necesita la maquina pero solo
en las fases que no están expuestas a ataques corrosivos tan
agresivos ya que este tipo de manguera es menos resistente que
la de nylon, para zonas expuestas a ataques corrosivos fuertes se
uso de nylon.
Características:
Su flexibilidad excepcional permite obtener radios de curvatura
más pequeños es durable, ligera, resistente a la abrasión y
químicos. La manguera en espiral posee una excelente retracción
para volver a su estado original es ideal en conexiones
neumáticas a baja temperatura ambiental
Datos técnicos:
Fluido: Aire comprimido
Presión de Trabajo: 0 a 10.3 Bar ~ 0 a 150 PSI
Temperatura de Trabajo: 0°C a 60°C ~ 32°F a 140°F
Presión de Vacio: -750mm Hg (10Torr)
Figura 47: manguera neumática de poliuretano
51Manguera de nylon:
Figura 48: Manguera de Nylon
5.3.1.12.7. Checke antirretorno:
Es un mecanismo el cual solo permite que el paso del fluido sea
hacia un solo sentido, se uso para que el aire que entra a el
tanque humificador no se devuelva cuando el sistema esta
despresurizado y también para que el agua del mismo tanque no
se retorne por los ductos de aire y altere el sistema.
Datos técnicos:
Fluido: Aire comprimido, agua.
Presión de Trabajo: 0 a 10 Bar ~ 0 a 142 PSI
Temperatura de Trabajo: 0°C a 70°C ~ 32°F a 158°F
Figura 49: checke antirretorno.
525.3.1.13. Acabados:
5.3.1.13.1. Ruedas:
Consta de una estructura cuadrada en la parte inferior de
la maquina con ruedas locas en sus extremos, de las cuales
dos de estas están dotadas de freno para el control del
desplazamiento de la maquina.
Figura 50: ruedas instaladas.
5.3.1.13.2. Recubrimientos:
Para el desarrollo correcto de la cámara es necesario
utilizar algunos recubrimientos anticorrosivos para
garantizar el buen estado de la cámara a largo plazo, por
medio de una asesoría especializada se llego a los
siguientes recubrimientos:
Tabla 1. Recubrimientos. [4]
Tales recubrimientos se usaron en todas aquellos
elementos de la cámara los cuales fueron fabricados con
materiales metálicos como las tapas y la estructura
interna, para el caso de los ajustes como tornillos, tuercas
53y arandelas, no se uso estos recubrimientos ya que estos
elementos fueron comprados en acero inoxidable.
5.3.2. Diseño del control de la máquina.
En el siguiente diagrama esta la representación dinámica de la
maquina, en la parte central de la figura encontramos la zona de
exposición de la cámara en la cual en su interior está contenida la
torre de nebulización que se encarga de atomizar y esparcir la niebla
uniformemente y sin que haga contacto directo con las probetas
según lo especifican las normas de construcción anteriormente
mencionadas, en la parte inferior de la zona de exposición se
encuentran las resistencias que se encargan de mantenerla a una
temperatura de (35+-2)°C ,en la parte superior de la zona de
exposición se señalan los sensores de temperatura (sensor de bulbo
húmedo y bulbo seco) que son los encargados de monitorear la
temperatura para poder controlar dichas resistencias y por ende
mantener la temperatura interna de la cámara en el valor deseado,
este sensor también se uso para percibir la humedad relativa en esta
misma zona. En la parte izquierda de la figura se encuentra la
reserva de solución salina que es donde se almacena la suficiente
cantidad para abastecer la maquina durante un largo periodo de
tiempo ya que así lo requieren los ensayos. En la derecha de la figura
encontramos la entrada de los fluidos (agua y aire), el aire debe estar
libre de impurezas, condensados y a una presión de entre (10-25) psi,
el agua debe ser agua des ionizada tipo IV según lo especifica la
norma ASTM DI 193 (Specification for Reatgen Water) que hace
referencia a la especificación para utilizar el agua como reactivo.
También en este lado derecho de la figura encontramos un desagüe
para eliminar el agua sobrante al momento de terminar el ensayo y
realizar la respectiva limpieza de la cámara, está señalado también el
tanque humificador que se encarga de adecuar el aire de entrada a la
zona de exposición para que este a una temperatura superior a la que
se encuentra esta, en este caso es (42+-2)°C para que el aire con el
que se mezcle la solución salina en el momento de la atomización este
como lo exige la norma, cabe aclarar en esta etapa de diseño del
54control de la maquina que para el paso de dichos fluíos al tanque
humificador y a la torre de nebulización se usaron tres
electroválvulas de diferentes tipos y materiales dependiendo si el
fluido se trata de un liquido, vapor o aire y las condiciones dadas de
dicho fluido como la temperatura y la presión con que este se
encuentre, más adelante se entrara en detalle para cada uno de los
elementos de control utilizados. Otro ítem importante para el control
de esta máquina es el nivel de liquido en los tanques (humificador y
reserva interna), para estos dos tanques se usaron los mismos tipos
de sensores , sensores capacitivos que detectan la presencia de un
objeto en este caso el liquido a una distancia de 8 mm por lo tanto
fue necesario adecuar la instalación de estos sensores a un lado del
tanque lo suficientemente cerca para que funcionen correctamente, se
instalaron 2 sensores para medir nivel en cada tanque uno en la
parte superior del tanque y otro en la parte inferior(paralelos al
cilindro) , esto para mantener el nivel del liquido entre un rango
mínimo y máximo, también es bueno precisar que los sensores de
nivel del liquido en la reserva interna no se instalaron directamente
sobre este tanque ya que este está expuesto a los ataques corrosivos y
los sensores se averían fácilmente sino que se instalaron en un tanque
ubicado en la parte exterior de la cámara conectado paralelamente a
el tanque de reserva interna con el fin de que medir el nivel en uno
de los tanques sea lo mismo que medir el nivel en el otro tanque
paralelo.
55Figura 5511:: EEssqquueemmaa ddee llaass ppaarrtteess aa ccoonnttrroollaarr eenn llaa ccáámmaarraa [[44]]..
5.3.2.1. SSeennssoorreess yy vvaarriiaabblleess mmeeddiiddaass eenn la maquina:
5.3.2.1.1. TTeemmppeerraattuurraa en la zona de exposición:
LLaa mmeeddiicciióónn ddee llaa tteemmppeerraattuurraa eenn eessttaa áárreeaa de la cámara
sssaaallliiinnnaaa ssseee hhhiiizzzooo cccooonnn uuunnn ssseeennnsssooorrr eeessspppeeeccciiiaaallliiizzzaaadddooo llllllaaammmaaadddooo::: ssseeennnsssooorrr
ddee bbuullbboo hhúúmmeeddoo yy bbuullbboo sseeccoo eell ccuuaall ccaaddaa bbuullbboo ccoonnssiissttee
eenn uunnaa termo resistencia hecha de ppllaattiinnoo llllaammaaddaa pt100 la
ccuuaall varía su rreessiisstteenncciiaa eellééccttrriiccaa aall vvaarriiaarr llaa tteemmppeerraattuurraa yy
sssuuu rrreeesssiiisssttteeennnccciiiaaa eeellléééccctttrrriiicccaaa eeesss dddeee 111000000 ooohhhmmmsss aaa 000°°°CCC pppooorrr eeesssooo sssuuu
nnoommbbrree,, ssoonn ddiissppoossiittiivvooss mmuuyy lliinneeaalleess eenn uunn ggrraann rraannggoo ddee
tteemmppeerraattuurraass,, ppoorr lloo qquuee ssuueellee eexxpprreessaarrssee ssuu vvaarriiaacciióón
ccoommoo::
DDoonnddee TTªª eess uunnaa tteemmppeerraattuurraa ddee rreeffeerreenncciiaa yy RR es la
0 0
rreessiisstteenncciiaa aa eessaa tteemmppeerraattuurraa, α eess llaa ccoonnssttaannttee ddee llaa tteerrmmoo
rreessiisstteenncciiaa.
56Figura 52: termo resistencia pt100.
Cada uno de estas termo resistencias o bulbos ensamblada
en una estructura adecuada para su acople y además de
esto con un tanque en la parte inferior de la estructura lo
cual permite que se almacene cierta cantidad de
condensado de la solución salina esparcida durante los
ensayos dentro de la zona de exposición de la cámara salina
lo que permite que el bulbo húmedo permanezca siempre
en esta condición, húmedo. El objetivo de la colocación de
esta estructura con el tanque a los sensores pt100 (termo
resistencias) que componen el bulbo húmedo y bulbo seco
es que como estos son sensores de temperatura, la
temperatura entre estos dos sensores mantenidos a las
condiciones físicas especificadas (un sensor húmedo y el
otro expuesto al ambiente medido), permitirán realizar un
calculo que relaciona la temperatura del sensor de bulbo
húmedo con la humedad relativa del entorno en que se
encuentren estos, dicha relación según los estándares de la
norma ASTM es la siguiente:
A = 6.60 x 10-4 (1 + 0.00115 tw), donde tw es la
temperatura del sensor pt100 de bulbo húmedo y A es la
humedad relativa del entorno, además la temperatura del
57sensor de bulbo seco es interpretada como la temperatura
del mismo entorno.
Figura 53: geometría del sensor de bulbo húmedo y seco.
[17]
Figura 54: vista frontal de la estructura del sensor de bulbo
húmedo y seco. [17]
58Sensor pt100
de bulbo seco
Sensor pt100 de
bulbo húmedo
Tanque
Estructura
del sensor
Figura 55: Aspecto del sensor de bulbo húmedo y seco.
Figura 56: sensor de bulbo húmedo y seco instalado.
La expresión mencionada anteriormente es calculada
mediante un dispositivo electrónico denominado transmisor
de humedad y temperatura de referencia 2100-A4-HWD el
59cual se encarga de capturar la señal proveniente de los
sensores pt100(bulbo húmedo y bulbo seco) y calcula el
valor de la salida de la temperatura a la cual se encuentra
el entorno donde se encuentran los sensores y la humedad
relativa de este mismo entorno, dando estos resultados
como un valor análogo entre (4-20)mA o (2-10)V
dependiendo su configuración, este transmisor no es más
que un dispositivo el cual contiene un microprocesador el
cual calcula la formula pero las características que hay que
resaltar del transmisor es que tiene una resolución de
menos del 1% para humedad relativa en un rango de
temperatura de los sensores pt100 de (0-100)°C, lo cual es
lo idóneo ya que las normas de fabricación de la cámara
hacen referencia a la toma de datos de temperatura y
humedad con una buena resolución.
Figura 57: aspecto del transmisor 2100-A4-HWD
60Figura 58: especificaciones del transmisor 2100-A4-HWD.
[18]
Figura 59: diagrama de conexión de los sensores al
transmisor. [18]
61Figura 60: Pines de conexión del transmisor a los sensores
y salidas de temperatura y humedad relativa. [18]
5.3.2.1.2. Temperatura en el tanque humificador:
La temperatura en el tanque humificador es monitoreada
por una termocupla tipo J la cual está hecha de dos
alambres uno de hierro y el otro de una aleación de cobre y
níquel llamada constatan, estos dos alambres en el
momento en que aumenta la temperatura, se genera un
voltaje muy pequeño entre estos alambres, el anterior
fenómeno se denomina el efecto seebeck.
Figura 61: Termocupla tipo j.
62Termocupla tipo J
Tanque humificador
Figura 62: termocupla tipo J instalada en el tanque
humificador.
Este voltaje o diferencia de potencial que se genera por el
cambio de temperatura entre estos alambres por los que se
compone la termocupla es interpretado por un transmisor
el cual convierte esta señal de mV (mili voltios) que por lo
general tiene una curva que la describe para cada tipo de
termocupla:
Figura 63: curvas que describen el comportamiento
(voltaje) de cada tipo de termocupla frente a la
temperatura. [9]
El transmisor utilizado para este fin fue el PRetop 5333ª el
cual está dispuesto para que las terminales de la
63termocupla j sean conectadas directamente a sus entradas
y este dispositivo expida una señal de (4-20) mA para los
rangos de temperatura programados los cuales fueron:
Temperatura: (0-45) °C, como rango de señal de entrada.
Salida: (4-20) mA, para la salida según la entrada de
temperatura.
Figura 64: transmisor PRetop 5333ª. [19]
Figura 65: transmisor PRetop 5333ª instalado en la carcasa
de la termocupla.
64Figura 66: diagrama de conexiones del transmisor. [19]
5.3.2.1.3. Humedad en la zona de exposición:
Esta variable se midió con el sensor de bulbo húmedo y
bulbo seco especificado detalladamente en la sección
4.3.2.1.1 debido a que este sensor sirvió para medir
también la temperatura de la zona de exposición.
5.3.2.1.4. Nivel de agua en el tanque humificador:
Para medir estas variables se hizo uso de sensores
capacitivos de referencia autonics cr18-8D los cuales no son
más que sensores que detectan un objeto u obstáculo por
efecto de la variación de su capacitancia interna en el
momento que algo se interponga en frente de él, estos
sensores son de tipo detector lo que significa que al cuando
el objeto se encuentra a una distancia no más de 8mm el
sensor envía una señal digital, para el caso de este sensor
las señales enviadas de salida son:
ESTADO SEÑAL ENVIADA
Activado (con obstáculo) (-12 a -24)V
65Desactivado (sin obstáculo) (12 a 24 )V
Este sensor cuenta con tres terminales las cuales son:
Cable café: alimentación (+12 a +24) V
Cable azul: tierra, 0 V
Cable negro: señal digital de salida.
Figura 67: sensor capacitivo autonics cr18-8D
Figura 68: especificaciones del sensor capacitivo autonics
cr18-8D. [10]
66Figura 69: dimensiones del sensor autonics cr18-8D. [10]
Estos sensores se acoplan al tanque por medio de una barra
rectangular de pared delgada con una ranura en el centro
en la cual se pueden instalar los sensores similarmente a
una unión pasamuro ya que estos sensores tienen una
geometría en la cual su cuerpo está compuesto de una
rosca tipo OD y posee dos arandelas que son idóneas para
el ajuste del sensor a la pared de la ranura.
Figura 70: barra rectangular para el acople de los sensores
al tanque humificador.
67Figura 71: sensores de nivel del tanque humificador
instalados.
5.3.2.1.5. Nivel de agua en el tanque de reserva interna:
Para medir el nivel de liquido en el tanque de reserva
interna se hizo uso de dos de los mismos sensores utilizados
en el tanque humificador pero adicionalmente a esto como
la medición del nivel no se podía hacer directamente sobre
el tanque de reserva interna ya que este va instalado
dentro de la zona de exposición de la cámara y los sensores
estarían expuestos a los ataques corrosivos de la niebla
salina, entonces se decidió fijar un tanque conectado
paralelamente al tanque de reserva interna e instalado en
la parte exterior de la cámara con el fin de que en este
tanque se pudieran hacer las mediciones del nivel sin
afectar a los sensores, este tanque también cuenta con una
68barra rectangular de pared delgada con ranura, para poder
realizar el correcto acople de los sensores de nivel.
Tanque de nivel de
Zona de exposición de la
reserva interna
camara
Tanque de
reserva interna
Sensores
de nivel
Figura 72: diagrama de conexión de los tanques.
Barra rectangular para
acople de los sensores de
nivel
Figura 73: Tanque de nivel de reserva interna.
69Sensores de nivel
tanque humificador
Sensores de nivel tanque
reserva interna.
Figura 74: sensores de nivel en los tanques.
5.3.2.2. Actuadores en la maquina:
5.3.2.2.1. Resistencia (zona de exposición):
Como ya se describió anteriormente en la sección de
suministro de calor de este documento, existe una
resistencia que proporciona el calor necesario para
mantener la zona de exposición de la cámara a la
temperatura deseada, esta resistencia está ilustrada en las
imágenes de esta misma sección.
Las características técnicas de esta resistencia son las
siguientes:
• Geometría particular que sirve para dar uniformidad
a la distribución de calor.
70• Es una barra circular de 8mm de diámetro y 2
metros de longitud.
• 1500 watts de potencia.
Esta última característica hace que tengan que haber
algunos cuidados eléctricos con respecto a la conexión de
esta resistencia ya que como la potencia es relativamente
alta a comparación de los otros dispositivos utilizados
entonces podría entrar en conflicto por alta corriente que
maneja, por lo tanto se determino que la corriente
manejada en el circuito de esta resistencia es:
I=P/V;
como la resistencia es conectada a la toma de 110 V
tenemos:
I=1500/110; entonces I= 13,63 A.
Esta corriente de 13,63 amperios es bastante alta a
comparación de los elementos electrónicos usados para
otros fines en esta misma cámara por lo tanto se hizo
necesario usar cable de tipo 2-16(2 hilos, calibre 16) que
aguanta el manejo de hasta 30 Amperios, también para
controlar la resistencia debimos usar un contactor de 20
Amperios lo cual facilita el switcheo que se debe hacer para
encendido y apagado de esta misma.
71Figura 75: cable calibre 16
Conexión de las
fases de corriente
alterna a 110 V
Conexión para
las terminales
de la resistencia
Terminales para
la activación o
desactivación
del contactor
Figura 76: contactor para controlar la resistencia.
5.3.2.2.2. Resistencia de inmersión (tanque humificador):
Este es un elemento el cual la mayoría de las aplicaciones
tienen que ver con el calentamiento de líquidos por lo cual
están diseñadas para que todo su cuerpo tubular en el que
están fabricadas siempre estén en contacto con el agua, de
lo contrario el material en el que están construidas se
deteriora mucho más fácil, además podría causar daños a
los elementos que se encuentren cerca a esta parte ya que
la resistencia llega a un punto al cual está al rojo vivo.
72Figura 77:: rreessiisstteenncciiaa ddee iinnmmeerrssiióónn ttuubbuullaarr uussaaddaa..
RReessiisstteenncciiaa ddee iinnmmeerrssiióónn iinnssttaallaaddaa..
FFiigguurraa 78: RReessiisstteenncciiaa ddee iinnmmeerrssiióónn iinnssttaallaaddaa eenn eell ttaannqquuee
humificador.
EEEssstttaaa rrreeesssiiisssttteeennnccciiiaaa cccooonnnsssuuummmeee uuunnnaaa pppooottteeennnccciiiaaa dddeee 444000000 WWWaaattttttsss lllooo qqquuueee
sssiiigggnnniiifffiiicccaaa qqquuueee sssiiigggnnniiifffiiicccaaa qqquuueee sssiii eeesss cccooonnneeeccctttaaadddaaa aaa uuunnnaaa dddiiifffeeerrreeennnccciiiaaa
ddee ppootteenncciiaall ddee 111100 VAC, llaa ccoorrrriieennttee ccoonnssuummiiddaa ppoorr eessttaa
eeesss dddeee 333,,,666333 AAAmmmpppeeerrriiiooosss lllooo qqquuueee pppeeerrrmmmiiittteee cccooonnneeeccctttaaarrrlllaaa aaa uuunnn rrreeellleeevvvooo
ddee switcheo que se debe hacer para encceennddiiddoo yy aappaaggaaddoo
dddeee eeessstttaaa mmmiiisssmmmaaa yyyaaa qqquuueee eeessstttooosss rrreeellleeevvvooosss rrreeesssiiisssttteeennn uuunnnaaa cccooorrrrrriiieeennnttteee
dddeee mmmáááxxxiiimmmooo 111000 AAAmmmpppeeerrriiiooosss pppooorrr sssuuusss cccooonnnddduuuccctttooorrreeesss...
73Figura 79: relevo usado para controlar la resistencia de
inmersión.
Pin para señal de entrada
Pines de activación de
la bobina
Contacto 1
Contacto 2
Figura 80: esquema de funcionamiento del relay.
El funcionamiento del relay es muy sencillo: cuando la bobina
es activada con una diferencia de potencial especifica entre sus
terminales, el pin de señal de entrada pasa de estar conectado
con el contacto 1 al estar conectado con el contacto 2, cuando
se retira la estimulación vuelve a su estado original.
5.3.2.2.3. Electroválvula 1 (reserva solución salina):
Las electroválvulas son dispositivos electromecánicos
diseñados para controlar el paso de un fluido a través de
un conducto, son activadas por medio de señales eléctricas
entre las terminales de una bobina, cuando la bobina es
74activada, permite el paso del fluido y cuando la bobina es
desactivada en paso se obstruye como en la condición
inicial, esto anterior es para las electroválvulas usadas en la
cámara salina que son electroválvulas tipo 2/2 lo que
quiere decir que tiene 2 orificios y 2 posiciones posibles,
obstruyendo o permitiendo el flujo.
La electroválvula utilizada para permitir el paso de
solución salina desde la reserva de solución salina hacia el
tanque de reserva interna es una electroválvula fabricada
en acero inoxidable ya que va a estar expuesta
directamente a esta solución altamente corrosiva, la
electroválvula usada fue la danfoss EV215B que permite
una gran resistencia a la corrosión y la temperatura.
Orificio
para
conectar los
cables a la
Entrada del fluido
bobina
Salida del fluido
Figura 81: electroválvula de suministro de solución salina.
75Figura 82: características técnicas de la electroválvula
EV215B. [11]
Figura 83: electroválvula EV215B instalada.
765.3.2.2.4. Electroválvula 2 (entrada de aire al tanque humificador):
Para el suministro de aire al tanque humificador se uso una
electroválvula de características no tan exigentes como la
de la reserva de solución salina ya que el aire no es una
sustancia que ataque agresivamente a los materiales, por lo
tanto se hizo uso de una electroválvula EV220B de ½
pulgada y con la misma funcionalidad de la electroválvula
de reserva de solución salina.
Figura 84: electroválvula de suministro de aire al tanque
humificador.
Figura 85: electroválvula 2 (EV220B) instalada.
77Figura 86: características técnicas de la electroválvula
EV220B. [11]
5.3.2.2.5. Electroválvula 3 (Entrada de Agua al tanque humificador):
La electroválvula utilizada para el suministro de agua al
tanque humificador es la misma que se uso para el
suministro de aire a este tanque ya que las características
de la electroválvula lo permiten.
5.3.2.2.6. Motobombas eléctricas:
Estos son dispositivos electromecánicos compuestos de un
motor eléctrico el cual su eje está sujeto a una hélice la
cual a su vez está recubierta por una carcasa adecuada
para que el fluido, en este caso agua, que se impulsa por el
78movimiento de la hélice, salga con una velocidad y presión
diferente a la que entro.
En la maquina se usaron dos de estas motobombas las
cuales tienen un motor que funciona con 24 VDC, la
altura máxima de impulso de estas bombas para agua es de
2 metros lo cual es suficiente para hacer que el agua entre
a la electroválvula que permite el paso hacia el tanque
humificador y otra hacia la reserva interna donde se
usaron.
Salida del fluido
Salida del
fluido
Carcasa
Eje del motor
Figura 87: motobomba sin motor.
Figura 88: hélice impulsora de una bomba.
79Entrada de líquido
Cavidad impulsora
Salida del líquido
Motor DC
Figura 89: motobomba utilizada instalada.
5.3.2.3. Controlador:
5.3.2.3.1. El dispositivo:
para controlar toda la maquina se hizo uso de un
controlador o unidad de control denominada PLC
(dispositivo lógico programable), un PLC es un dispositivo
electrónico que permite al usuario programar de una
manera sencilla un algoritmo de control para determinado
proceso, existen muchos tipos de PLCs en el mercado, cada
uno con una forma especial de programación pero la gran
mayoría se caracteriza por manejar un lenguaje estándar
denominado ladder, el PLC utilizado para controlar la
maquina fue el UNITRONICS V260 con un modulo de
expansión V200-18-E1B que se uso, este PLC es un
dispositivo modular que permite al usuario configurarlo
como él lo requiera el PLC está compuesto por una
pantalla HMI (human machine interface), y un socket para
80agregar el modulo de expansión que es el que contiene los
puertos de entrada y salida de las señales.
Pantalla
Teclado
Figura 90: PLC UNITRONICS V260.
Figura 91: modulo complementario del PLC, V200-18-E1B.
Para hacer el correcto uso del PLC fue necesario adquirir
una fuente de 24VDC a 2 A.
81Figura 92: PLC instalado.
5.3.2.3.2. El software y lenguaje de programación:
El software usado para la programación de este PLC fue
VISILOGIC 8.0.1, este software ofrece una interfaz muy
amigable la cual se divide en dos secciones, una de estas es
la sección donde se realiza el programa de control en
lenguaje ladder y la otra es donde se hace la programación
de la pantalla HMI configurando las imágenes y variables
que se quieren mostrar durante el proceso.
Figura 93: entorno de Visilogic.
82Como se había nombrado la programación de este PLC se
realiza en lenguaje ladder, entonces a continuación se
explica un poco acerca de las variables que existen para
programar este PLC y las sentencias de programación más
comunes:
Figura 94: Tipos de variables en el PLC Unitronics V260.
[13]
Cada una de las teclas del PLC también tiene asignado un
espacio en memoria y por lo tanto una variable
correspondiente, estas son:
Figura 95: Variables asignadas al teclado del PLC. [13]
83La idea principal del lenguaje ladder es el uso de contactos
o bobinas, un contacto es el que percibe la señal de entrada
al PLC para ser procesada y una bobina es la
representación de la salida que el PLC envía a sus puertos
después de haber procesado una señal.
Figura 96: representación grafica de los contactos y bobinas
en ladder. [13]
Figura 97: contactos y bobinas en Visilogic. [13]
Cabe aclarar que para cada uno de estos elementos
(contacto o bobina), se asigna una variable para que los
valores tomados por estos elementos queden almacenados
allí. Para el caso de la figura anterior el contacto fue
asignado a la variable “SB 41” que corresponde a la tecla
“1” del PLC y la bobina fue asignada a la variable “O1”.
El funcionamiento de este pequeño algoritmo representado
en la figura anterior no es más que: cuando el usuario
presiona la tecla “1” del PLC la salida “O1” del PLC
estará activa.
84La sintaxis de ladder en el software Visilogic es:
Figura 98: ejemplo de sintaxis de ladder en Visilogic. [13]
Figura 99: ejemplo de sintaxis de ladder en Visilogic. [13]
Además de contactos y bobinas, ladder y Visilogic tienen
mucha más variedad de herramientas que se pueden
programar para el control de un proceso como
temporizadores, contadores, operaciones aritméticas,
operaciones lógicas y otras, todas estas características para
procesar de la manera conveniente las variables de entrada
y presentar un resultado computado a las salidas del PLC.
5.3.2.3.3. El algoritmo implementado:
El programa que se desarrollo para el control del proceso
realizado por la cámara salina y que se programo en el
PLC fue el siguiente:
• Segmento 1: en este segmento de programa se
definen dos variables del teclado “enter” y “esc”
85como las que controlan el evento de inicio y
terminación de la ejecución del programa en el PLC,
cuando el usuario oprima la tecla “enter” el PLC
comienza el proceso y en caso de oprimir la tecla “
esc” instantáneamente finaliza este, lo anterior se
hace mediante la activación de la bobina asignada a
la variable “MB 1”.
Figura 100: segmento 1 del algoritmo en Visilogic
• Segmento 2: aquí se plantea el control del nivel de
los tanques mediante las entradas digitales del PLC:
I0, I1, I2, I3 cuando estas se encuentren no
estimuladas por alguna señal. Las cuales en este
estado activaran las bobinas O2, O3, O4, O5,
Asignadas a las motobombas que bombean cada
líquido y las electroválvulas correspondientes para
así permitir el paso del líquido.
86Figura 101: segmento 2 del algoritmo en Visilogic
• Segmento 3: aquí se plantea el control del nivel de
los tanques mediante las entradas digitales del PLC:
I0, I1, I2, I3 cuando estas se encuentren estimuladas
por alguna señal. Las cuales en este estado
desactivaran las bobinas O2, O3, O4, O5,
Asignadas a las motobombas que bombean cada
líquido y las electroválvulas correspondientes para
así permitir el paso del líquido.
Figura 102: segmento 3 del algoritmo en Visilogic.
87• Segmento 4: en este segmento de código se plantea
la programación de el control de temperatura de la
zona de exposición monitoreada por el sensor de
bulbo húmedo y seco, primero se obtiene la señal del
sensor que es una señal de 2-10 V para un rango de
temperatura de 0-100 °C , se hace una regresión
lineal para convertir el valor que el sensor nos da a
temperatura en (°C) , luego se hace una
comparación con una constante en este caso 35 que
es el valor en (°C) en el cual se debe mantener la
cámara y dependiendo del resultado de esa
comparación se envía una orden al puerto de salida
O0 para que active o desactive la resistencia o
actuador para este caso.
Figura 103: segmento 4 del algoritmo en Visilogic
88120
100 y = 12,5x -25
80 arutarepmet
60
Series1
40
Lineal (Series1)
20
0
0 5 10 15
Voltaje
Figura 104: regresión lineal utilizada para convertir la
señal del sensor a valores de temperatura.
• Segmento 5: corresponde a la activación de la
electroválvula que suministra el aire al tanque
humificador en el mismo momento que se da la
orden de inicio del proceso con la tecla “enter”, la
variable asignada a esta electroválvula fue la O13.
Figura 105: segmento 5 del algoritmo en Visilogic
89• Segmento 6: aquí se programo el control de
temperatura dentro del tanque humificador, se hizo
de una manera similar al de la zona de exposición
solo que variando la entrada ya que la señal del
sensor puesto en el tanque humificador es
interpretada como valores en el rango de (205 a
1023) que corresponde a la regresión interpretada
por el PLC de una señal de (4-20)mA, pero para que
la temperatura del agua dentro del tanque se
mantenga a 42°C es necesario que el valor de la
señal del sensor interpretada por el PLC se
mantenga en 921, y de la misma manera se hace una
comparación de un valor lógico en el cual su
respuesta, activa o desactiva el actuador que en este
caso es la resistencia de inmersión.
Figura 106: segmento 6 del algoritmo en Visilogic
906. CONCLUSIONES
(cid:1) Gracias a las normas establecidas para los procedimientos de ensayo en
cámara salina, ASTM B117 y NTC 1156, se facilito el proceso de diseño
debido las especificaciones técnicas estandarizadas dispuestas en ellas.
(cid:1) Una cámara salina facilita el control de las variables que proporcionan un
ambiente corrosivo como la humedad, la temperatura y la concentración de
la sal en la niebla, lo cual permite la repetitividad y controlabilidad del
ambiente salino y del ensayo, favoreciendo así las labores de estudio e
investigación en corrosión.
(cid:1) la selección de materiales para la construcción de la cámara es muy
importante, pues no todos son aptos para este fin. Los más ideales son los
polímeros y cerámicos, pero cuando se necesitó resistencia estructural y
ajustes se optó por metales pero con características inoxidables o en su
defecto con recubrimientos anticorrosivos.
(cid:1) En el montaje de la Cámara se debe tener en cuenta que en el espacio
destinado para su localización existan los suministros de aire, agua
desionizada y desagüe de condensado salino.
(cid:1) Los materiales y equipos comprados y usados en la cámara son encontrados
en el comercio nacional lo que favorece en el mantenimiento y reemplazo de
piezas averiadas.
(cid:1) Al implementar una cámara salina con los recursos académicos brindados se
están ahorrando los costos que implicarían comprarla en el comercio
internacional, pues no se están tomando en cuenta precios de mano de obra,
importación, marca y otros que vienen inherentes al hecho de comprarle a
una empresa especializada.
917. PLANOS.
7.1. Zona de exposición de la cámara.
927.2. Estructura interna:
937.3. Angulo superior
947.4. Angulo inferior:
957.5. Soporte del tanque humificador parte inferior:
967.6. Soporte del tanque humificador parte superior:
977.7. Difusor del tanque humificador parte interna:
987.8. Difusor del tanque humificador parte externa:
997.9. Acople manómetro:
1007.10. Tensor tanque humificador:
1017.11. Soporte del PLC:
1027.12. Techo en V invertida:
1037.13. Base del humificador:
1047.14. Detalles base humificador:
1057.15. Tapa del humificador:
1067.16. Detalles tapa humificador:
1077.17. Tanque humificador:
1087.18. Empaque humificador:
1097.19. Soporte sensores de nivel del tanque humificador:
1107.20. Unión tubo de aspersión y reserva interna.
1117.21. Tubo de aspersión:
1127.22. Soporte de sensores de nivel de reserva interna:
1137.23. Soporte boquilla atomizadora:
1147.24. Tanque de reserva interna:
1157.25. Porta probetas:
1168. ENSAMBLES
8.1. Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición:
8.2. Tapa en V invertida + estructura interna + zona de exposición+
tapas:
1178.3. Tanque humificador:
1188.4. Totalidad cámara salina:
1198.5. Explosivo general.
1208.6. Aspecto general de la cámara:
1219. ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS:
9.1. Estructura interna:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1229.2. Zona de exposición:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1239.3. Angulo superior:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1249.4. Techo en V invertida:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1259.5. Base tanque humificador:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1269.6. Tapa tanque humificador:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1279.7. Tensor tanque humificador:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1289.8. Tanque humificador:
Fuerzas aplicadas
Deformaciones
1299.9. Porta probetas:
Fuerzas aplicadas
Desplazamientos
13010. BIBLIOGRAFÍA
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