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REHABILITACIÓN DE LA MÁQUINA DE PRUEBAS CÁMARA SALINA
Por:
Br. Natalia García López
Memoria de Estadía; presentado en la Universidad Tecnológica Regional
del Sur para la obtención del título de “TÉCNICO SUPERIOR
UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA, ÁREA AUTOMATIZACIÓN”.
Tekax, Yucatán, Septiembre de 2015
REHABILITACIÓN DE LA MÁQUINA DE PRUEBAS CÁMARA SALINA
Por:
Br. Natalia García López
|
Asesor Académico Asesor Empresarial
MIM. Víctor Samuel Jiménez López Ing. René Moisés Arana Guillén
Profesor de Tiempo Completo Gerente de validación y desarrollo
Memoria de Estadía; presentado en la Universidad Tecnológica Regional
del Sur para la obtención del título de “TÉCNICO SUPERIOR
UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA, ÁREA AUTOMATIZACIÓN”.
Tekax, Yucatán, Septiembre de 2015
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por permitirme concluir esta etapa de mi
vida y por darme la fuerza y voluntad para salir adelante. A mis
padres el señor Gerardo García Salazar, la señora Rufina López
Jain, por apoyarme en cada paso que doy y estar siempre junto
a mí, por darme el amor, la confianza y la educación para poder
llegar a ser la persona que soy, a mis hermanos, abuelos, tíos y
novio por brindarme su apoyo durante el transcurso de esta
etapa.
A mis profesores, amigos y compañeros de trabajo por
brindarme sus conocimientos, confianza y experiencia que me
servirá durante mi carrera profesional. Este reporte es dedicado
para todos ustedes que siempre están conmigo apoyándome,
brindándome su amor y sus consejos para seguir por el camino
correcto.
El querer es poder y sigo en el camino difícil tropezando
para pulirme mejor.
Muchas Gracias
RESUMEN
Las actividades contenidas en la siguiente memoria fueron realizadas
en las instalaciones de la empresa AIR TEMP DE MEXICO S.A DE C.V en el
período comprendido del 4 de mayo al 28 de agosto de 2015.
En este período se trabajó principalmente en el proyecto
denominado rehabilitación de la máquina de pruebas cámara salina.
El motivo principal para llevar acabo la rehabilitación de ésta
máquina es la realización de pruebas a un nuevo radiador que se
encuentra en etapa de prototipo, además se podrán realizar pruebas a
otros productos tales como condensadores y enfriadores de aceite. Todo lo
anterior con el fin de comprobar el grado de resistencia a la corrosión de
dichos productos.
La rehabilitación de la máquina involucra la modificación del tablero
de control, debido a que este presenta un funcionamiento incorrecto que
puede generar problemas en la ejecución de las pruebas y posibles daños
a los componentes de la máquina. Cabe mencionar que el tablero de
control es fundamental, porque con este se realiza el encendido general de
todo el equipo y la manipulación del mismo.
Otro punto importante es instalar todos los componentes que
integran la máquina, como lo son sensores, motor, resistencias, tanques
de agua, spreas, conexiones hidráulicas, conexiones neumáticas, la tapa y
los pistones de la cámara salina.
Dichos componentes deben ser colocados de forma correcta porque
no puede haber errores debido al alto grado de peligrosidad de las
sustancias corrosivas que serán vertidas en el agua para el rociado de las
spreas.
Se realizaron las adecuaciones pertinentes y posteriormente se
realizar las pruebas de funcionamiento para asegurar que no existan fallos
durante la operación normal.
Los resultados obtenidos en la fase de pruebas fueron satisfactorios,
y se puede concluir que se cumplió con el objetivo planteado al inicio.
ÍNDICE
AGRADECIMIENTOS (i)
RESUMEN (ii)
INDICE (iv)
I. INTRODUCCIÓN (1)
1.1. Contexto del trabajo (2)
1.2. Análisis de la situación empresarial (3)
1.3. Objetivos del trabajo (4)
1.4. Justificación del trabajo (5)
II. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO (6)
2.1. Descripción de las actividades desarrolladas en la estadía (6)
2.1.1 Diseño del circuito eléctrico (7)
2.1.2 Implementación del circuito eléctrico (10)
2.1.3 Ensamble del sistema de control (12)
2.1.3.1 Sensores (13)
2.1.3.2 PLC (16)
2.1.3.3 Conexión de dispositivos (18)
2.1.4 Pruebas de funcionamiento (18)
2.2. Costo / Beneficio (19)
III. CONCLUSIONES (21)
ANEXO 1. CAMARA SALINA RESTAURADA
I. INTRODUCCIÓN
En esta memoria se abordará el proyecto de rehabilitación de la
máquina de pruebas cámara salina.
La prueba que se realizará en dicha máquina será de corrosión
externa, la cual consiste en exponer la muestra a sustancias corrosivas,
como por ejemplo ácido acético y cloruro de sodio, para verificar el tiempo
de vida de los materiales (aluminio) y comprobar que cumple con los
requerimientos del cliente.
Al no estar en uso la máquina hace ya algún tiempo y con la
necesidad de hacer pruebas de corrosión a unos nuevos radiadores se
requirió darle mantenimiento y rehabilitarla.
Se empezó con verificar que todos los componentes de la máquina
como sensores, motor, resistencias, tanques de agua, spreas, conexiones
hidráulicas, conexiones neumáticas, la tapa y los pistones estén presentes
y funcionales. Posteriormente se rediseño el diagrama eléctrico del tablero
de control y se colocaron sus componentes de acuerdo a dicho diagrama
eléctrico. Finalmente se hicieron las pruebas necesarias para verificar su
correcto funcionamiento.
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1.1. Contexto del trabajo
En el año 1982 Jorge A. Habib funda Air Temp de México, S.A. de C.V.,
empresa dedicada al diseño, fabricación y comercialización de equipos de aire
acondicionado e intercambiadores de calor automotriz.
En el año 1984 inician las relaciones comerciales entre Air Temp de México y
Renault de México, para la proveeduría de equipos de AA para los modelos Encoré y
Alliance. En 1987 se convirtió en proveedor a nivel nacional del equipo de AA para el
modelo Sedan para la empresa Volkswagen de México. En el año 1999 Air Temp de
México comienza el desarrollo y producción de sistemas de refrigeración para
motores de Ford Motor Company; de igual manera se desarrolla un sistema de aire
acondicionado para camiones de servicio pesado destinados para el mercado de
Estados Unidos, Canadá y México para DINA.
Luego de 18 años de éxitos en México -en el año 2000-, la empresa decide
hacer inversiones por 3.5 millones de dólares para la construcción de un nueva
planta, para fabricación de radiadores y calefactores automotrices. Para el 2010,
Jorge A. Habib, fundador, presidente y director general, se convierte en proveedor de
Peugeot -Citroën para abastecer condensadores de las plantas de Brasil y Argentina;
Air Internacional, para comercializar componentes de GM en Canadá y VW de
México. Además se colocó como proveedor de sistemas de enfriamiento para Man
Camiones y Harley Davidson.
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1.2. Análisis de la Situación Empresarial
La empresa cuenta con un área para realizar pruebas a los productos
para verificar que estos cumplen con los requerimientos del cliente. Esta
área es el laboratorio de pruebas y calibración. Entre las pruebas que se
realizan se pueden mencionar:
Corrosión interna
Corrosión externa
Choque térmico
Desempeño calorífico
Estallamiento/deformación
Ciclado de presión de aceite
Ciclado de presión de anticongelante
Vibración
Como parte de la validación de un nuevo producto que se encuentra
en desarrollo es necesario realizar la prueba de corrosión externa para
verificar que el producto cumpla con el estándar del cliente. A partir de lo
anterior surge la necesidad de rehabilitar la máquina de pruebas cámara
salina la cual es utilizada para realizar ensayos de resistencia a la
corrosión en elementos metálicos y revestimientos. Para dar solución a
dicha problemática surge un nuevo proyecto con el cual se pretende poner
en marcha nuevamente la máquina y realizar las pruebas de validación.
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1.3. Objetivos del trabajo
Objetivo general
Rehabilitar la máquina de pruebas “Cámara salina” dándole
mantenimiento correctivo al tablero de control con el fin de realizar
pruebas de corrosión externa.
Objetivos específicos
Diseñar el circuito eléctrico de control
Implementar dicho circuito
Ensamblar todos los componentes que conforman la máquina
Hacer pruebas para verificar el correcto funcionamiento de la misma
1.4. Justificación del trabajo
La razón por la que se decide llevar a cabo el presente proyecto es
para rehabilitar la máquina de pruebas cámara salina, el cual consiste en
restaurar principalmente el tablero de control. Esto debido a que se ha
encontrado en estado de inutilidad desde hace ya algún tiempo y se tiene
la necesidad de hacer pruebas de corrosión externa a un nuevo producto.
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Uno de los motivos por las cuales se decide darle rehabilitación a la
máquina es porque aún se puede usar su estructura y la mayoría de sus
componentes, además con ello se evitan pérdidas de material así como la
compra innecesaria de una máquina nueva, y la empresa ahorrara en
muchos aspectos como tiempo, dinero, y trabajo extra de parte de un
personal externo para la capacitación. Por lo tanto ya no será necesario
comprar una nueva máquina porque se tendrá una con características
similares.
Como parte de la política de gestión ambiental se buscó reciclar los
materiales para evitar comprar nuevos lo que implica una reducción del
impacto al medio ambiente.
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II. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO
II.1. Descripción de las actividades desarrolladas en la estadía
En el período comprendido del 4 mayo al 28 de agosto se realizó la
estadía en las instalaciones de la empresa AIR TEMP DE MEXICO, en el área
de laboratorio. Dando inicio con conocer las estancias del lugar,
reglamentos, encargados, así como los colaboradores de toda el área. La
empresa está conformada por diferentes departamentos como el de
mantenimiento, producción, ingeniería y recursos humanos quienes se
encargan de que la empresa funcione correctamente.
En los días correspondientes que se trabajó en la empresa se fueron
haciendo más cotidianos comenzando con la integración entre el personal,
apoyando con lo necesario y aprendiendo como trabajar en equipo. Aquí es
donde se puso en práctica el conocimiento adquirido para desarrollar las
habilidades y competencias necesarias como técnico en un ambiente real
de trabajo, con iniciativa, responsabilidades y actitudes notables.
A continuación se presenta el proceso de rehabilitación de la
máquina de pruebas cámara salina.
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II.1.1. Diseño del circuito eléctrico
En esta sección se presenta el diseño del circuito eléctrico de control
y fuerza de la máquina cámara salina.
Se tomó la decisión de rediseñar el circuito eléctrico, ya que como
parte de la rehabilitación de la máquina fue necesario cambiar algunos
componentes que se encontraban en malas condiciones como lo son
selectores, pulsadores, indicadores luminosos, controladores de
temperatura y el propio tablero.
Este diseño está apegado a los requerimientos de la prueba, así el
tablero tiene la función de controlar el calentamiento de las resistencias de
la cámara, la resistencia de la torre de calentamiento y la apertura o
cierre de la cámara.
El calentamiento de las resistencias se hace a través de un
controlador de temperatura, en este equipo es necesario fijar la
temperatura que se desea alcanzar (punto de ajuste o SP por sus siglas en
inglés) dependiendo del requerimiento de la prueba, para su
funcionamiento este equipo hace uso de un sensor de temperatura (RDT)
el cual le manda una señal de voltaje y es interpretado como temperatura.
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Si la temperatura actual (variable de proceso o PV por sus siglas en
inglés) no se encuentra en el valor deseado, entonces el controlador de
temperatura manda una señal a un relevador para excitar su bobina y con
esta acción se cierran los contactos de dicho relevador para activar la
bobina de un contactor. Al suceder lo anterior se permite el paso de voltaje
hacia las resistencias, las cuales empiezan a calentar el agua ya sea de la
cámara salina o de la torre de calentamiento.
La apertura y cierre de la tapa se realiza a través de una
electroválvula la cual se activa mediante un selector. Este selector permite
el flujo de voltaje hacia la bobina de la electroválvula ocasionando que
esta conmute, y con ello haya un flujo de aire en los pistones permitiendo
la apertura o cierre de la tapa de la cámara.
A continuación se muestran las imágenes del circuito eléctrico, la
figura 1 representa el circuito eléctrico de potencia y la figura 2 el circuito
eléctrico de control.
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Figura 1. Circuito eléctrico de potencia
II.1.2.
Implementación del circuito del eléctrico
En este apartado se presenta la implementación del circuito eléctrico
en el tablero de control. Para llevar a cabo lo anterior fueron necesarios los
siguientes componentes:
controladores de
temperatura
contactores
relevadores
fusibles
resistencias
electroválvulas
selectores
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Figura 2. Circuito eléctrico de control
indicadores luminosos
sensor de temperatura (RTD)
sensor capacitivo
Las siguientes figuras corresponden a tablero de control, en ellas se
aprecian la vista interior y exterior.
II.1.3. Ensamble del
sistema de control
El ensamblaje de todo el sistema
de control involucra dos tableros.
Uno de ellos contiene el PLC,
cabe mencionar que no se rediseño este
tablero sino solo se cambiaron algunos componentes tales como:
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Figura 5. Vista interna general del tablero de control
Figura 4. Vista interna del tablero
Figura 3.Vista general del tablero de control
selectores, indicadores luminosos y pulsadores. La función de este tablero
es el control de la prueba, básicamente controla la señal de voltaje hacia
las electroválvulas conmutando y dejando pasar flujo de aire para
presurizar el depósito de agua y también para permitir el paso de agua
hacia la torre de calentamiento. Además, dicho tablero controla el rocío de
la sustancia corrosiva por medio de las spreas.
Al otro tablero de control se le hicieron modificaciones cambiando el
diseño del circuito eléctrico, además se colocaron nuevos controladores de
temperatura y se remplazó el cableado. Lo anterior fue debido a que se
encontraba ya en muy mal estado lo que perjudicaba en el circuito
provocando falso contacto eléctrico y con ello fallas en el funcionamiento
del tablero.
II.1.3.1. Sensores
Los sensores empleados son:
RTD. Los detectores de temperatura RTD (Resistance Temperature
Detector), son sensores usados para medir la temperatura al relacionar la
resistencia del elemento RTD con la temperatura. El material tiene un
cambio predecible en la resistencia a media que cambia la temperatura; es
este cambio predecible lo que se usa para determinar la temperatura. Los
materiales más utilizados son: platino, níquel y cobre.
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El RTD se empleó para conocer la temperatura de la cámara salina y
de la torre de calentamiento, también se usó para el control del
calentamiento de las resistencias (calentadores).
Controlador de
temperatura
Este equipo se usa para el control de la temperatura de un proceso,
para hacerlo con precisión el controlador emplea un sistema de control el
cual tiene una entrada procedente de un sensor de temperatura (RTD o
termopar) y tiene una salida que está conectada a un elemento de control,
como por ejemplo un calentador. La mayoría de las veces no se conecta
directamente la salida del controlador de temperatura al elemento de
control sino que se emplea un relé, esto con el fin de evitar posibles daños
eléctricos al controlador.
Para elegir un controlador de temperatura adecuado se debe analizar
todo el sistema para saber las necesidades. Los siguientes puntos deben
ser considerados al seleccionar un controlador:
1. Tipo de sensor de entrada, termopar o RDT, y rango de temperatura
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Figura 6. Sensor RTD Resistence temperature
2. Tipo de salida requerida (relé electromecánico, salida analógica)
3. Algoritmo de control necesario (encendido / apagado, proporcional,
controlador PID)
4. Número y tipo de salidas (calor, frío, alarma, límite)
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Figura 7. Controlador de temperatura
Sensor capacitivo
Los sensores capacitivos son un tipo de sensor eléctrico que
reacciona ante metales y no metales. Estos sensores se emplean para la
detección sin contacto de cualquier objeto, para conteo de los mismos y
para la implementación de controles de nivel de carga de materiales
sólidos o líquidos.
El sensor capacitivo se usó para medir el nivel del agua en la torre de
calentamiento y con esto asegurar que la torre tuviera agua para que se
pudiera calentar la resistencia ya que de lo contrario se podría quemar la
resistencia. Para lograr esto se puso dicho sensor en serie con el circuito
eléctrico encargado del calentamiento de la resistencia.
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Figura 7. Sensor capacitivo
II.1.3.2. PLC
El PLC es un dispositivo de estado sólido, diseñado para controlar
procesos secuenciales que se ejecutan en un ambiente industrial. Es decir,
que van asociados a la maquinaria que desarrolla procesos de producción
y controlan su trabajo. En el caso de la máquina cámara salina el PLC se
encarga de ejecutar la prueba de forma automática.
Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:
Recoger datos través de las fuentes digitales y analógicas de
entrada
Tomar decisiones en base a criterios programados
Almacenar datos en la memoria
Generar ciclos de tiempo
Realizar cálculos matemáticos
Actuar sobre elementos de control mediante salidas analógicas
y digitales
Comunicarse con otros sistemas externos
Los PLC se distinguen de otros controladores automáticos, en que
pueden ser programados para controlar cualquier tipo de máquina.
Además de poder ser programados, son automáticos, es decir son aparatos
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que comparan las señales emitidas por la máquina controlada y toman
decisiones en base a las instrucciones programadas, para mantener
estable la operación de dicha máquina.
En el caso de la máquina de pruebas cámara salina el PLC se utiliza para
controlar la apertura o cierre de electroválvulas para el spreado de las
sustancias corrosivas. También sirve para ejecutar las etapas (niebla
salina, purga y remojado) de cada ciclo, y para el monitoreo de los ciclos.
II.1.3.3. Conexión de dispositivos
Una vez que se hicieron las modificaciones a los tableros se hizo el
ensamble de todo el sistema de control, para ello fue necesario conectar
las salidas de los tableros de control a los elementos de control como por
ejemplo al sensor capacitivo, el cual se usa para detectar el nivel de agua
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Figura 8. Tablero del PLC
en la torre de calentamiento; a las electroválvulas y a las resistencias
(calentadores).
También se hicieron las conexiones hidráulicas y neumáticas
necesarias. Entre las conexiones hidráulicas se encuentran la del tanque
de la sustancia corrosiva hacia las spreas, los desagües de la cámara
salina y del depósito de agua hacia la torre de calentamiento.
En las neumáticas tenemos los pistones que se encargan de abrir o
cerrar la tapa de la cámara, así como las spreas y al depósito de sustancia
corrosiva para revolver dicha sustancia.
II.1.4.Pruebas funcionales
Antes de poner en marcha la maquina se hicieron algunas pruebas
para verificar que no existan problemas en el funcionamiento de la
máquina. Para llevar a cabo lo anterior se fijó la temperatura de los
controladores de la torre de calentamiento y de la cámara salina a 50°C.
En el PLC fue necesario modificar los parámetros de las etapas de niebla
salina, purga y remojo. Todo lo antes mencionado se hizo de acuerdo a las
especificaciones del cliente.
La prueba se hizo empleando solamente agua destilada sin
sustancias corrosivas para evitar así algún riesgo por si la máquina
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presentaba un funcionamiento inadecuado.
Las pruebas se hicieron de forma exitosa ya que no hubo algún mal
funcionamiento de la cámara salina, por los resultados obtenidos se
decidió poner en marcha la prueba de corrosión externa con los radiadores
y las sustancias corrosivas disueltas en el agua destilada.
Las figuras que se muestran a continuación son la evidencia de la
puesta en marcha de prueba de corrosión externa.
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Figura 10. Puesta en marcha de la prueba de corrosión externa
Figura 9. Vista externa de la cámara salina
II.2. Costo / Beneficio
Los costos del proyecto referente a materiales fueron la compra de
dos gabinetes para hacer los tableros de control, tubería de PVC para las
conexiones hidráulicas de la máquina, cables, pintura epóxica, rotámetros,
controladores de temperatura, anticongelante y equipo neumático. Dichos
materiales representan un costo aproximado de 50,000 pesos. Cabe
mencionar que los materiales restantes para la rehabilitación de la
maquina se reutilizaron para no tener un costo muy elevado y de esta
forma el proyecto resultara factible para su realización.
Como practicante se recibió apoyo en alimentos y apoyo económico
semanal para transporte de 350 pesos. La empresa se benefició de los
servicios prestados como la colaboración en las distintas actividades,
rehabilitación, mantenimiento y mejora en el control de algunas máquinas
de pruebas. También con este proyecto se mejoró la calidad y
funcionamiento de la cámara salina.
Por ambas partes el costo y beneficio son equivalentes ya que por
parte del trabajo realizado los beneficios son palpables pues nuevamente
se podrán hacer las pruebas de corrosión externa y como practicante se
adquirieron nuevos conocimientos y se reforzaron los conocimientos ya
adquiridos como técnico.
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III. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos en el proyecto fueron favorables ya que la
máquina cámara salina se rehabilitó nuevamente.
Se tuvieron algunos problemas en el tablero de control que llevó más
tiempo en reparar, pero fue de mucha ayuda el involucrase más a fondo en
este problema ya que dicho tablero es el que hace el arranque de toda la
máquina y está directamente relacionada con la carrera y se desarrollan
más los conocimientos referente al área como técnico.
Habiendo hecho pruebas sin error y sin fallas, se dio inicio con la
prueba de corrosión colando los radiadores dentro de la cámara salina.
El proyecto realizado aportó nuevas ideas de mejora para el área,
aplicando y demostrando que se pueden llevar acabo con buen resultado
las pruebas de corrosión apegándose a la especificación requerida.
La experiencia que se recibió fue del todo agradable y favorable
aprendiendo cosas nuevas y llevándote otros conocimientos.
El trabajo realizado fue aprobado con éxito y correcto
funcionamiento.
ANEXO I. CAMARA SALINA RESTAURADA
Figura 2. Resistencia de agua y conexión hidráulica
Figura 1. Tablero del PLC