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bulbo
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ORIGEN
Las ventajas del bulbo de proa se descubrieron por casualidad durante la
segunda guerra mundial. Algunos destructores EEUU instalaban el sonar lo
más lejos posible del ruido de sus motores, para conseguir detectar submarinos
alemanes de la forma más eficaz. Para evitar la perturbación del eco del sonar
con los ruidos del barco y de las olas de la proa, se instaló por delante de ella
un bulbo en el que se montaba el receptor del sonar. Rápidamente se dieron
cuenta que estas modificaciones reducían considerablemente el gasto de
combustible. Permite un gran ahorro de combustible al disminuir cerca del 15%
de la resistencia hidrodinámica del barco.
Está hueco, y su único objetivo es desviar el agua para que esta interfiera con
la ola de proa del barco. Esta interferencia consigue reducir la altura de la ola
de proa y por tanto la energía perdida por la creación de esta resistencia. La
forma y tamaño dependen de la velocidad para la que se diseña el barco. Por
esta razón el bulbo consigue ahorros de combustible cuando se navega a
velocidades altas de crucero. Con velocidades pequeñas, su ventaja es muy
pequeña, pesando más la resistencia debida al aumento de superficies
mojadas, que las mejoras de comportamiento hidrodinámico. Por esta razón en
los barcos pequeños y de recreo cuyas velocidades son lentas se diseñan sin
ningún tipo de bulbo.
BULBO DE PROA
El bulbo de proa, o simplemente bulbo, consiste en una protuberancia en la
proa del barco, el cual debe de estar sumergido en el agua.
Su función principalmente es la de crear un segundo tren de olas que
interactúe con el creado por la proa tratando de hacer coincidir la cresta de uno
con el seno del otro, y viceversa, y así, siguiendo la ley de superposición de
efectos, reducir la resistencia al avance del buque por formación de olas. Está
demostrado que el bulbo en los grandes buques aumenta considerablemente el
rendimiento de la hélice, así como de la velocidad del buque.
CLASIFICACION DE BULBO
SEGÚN LA FORMA DE LAS SECCIONES
Adoptaremos la clasificación dada por Kracht, según esta los bulbos se
agrupan en tres categorías de acuerdo a la forma de la sección trasversal en la
perpendicular de proa.
Figura 1: Tipos de bulbos-Kracht (1978)
Tipo Δ: Esta forma de bulbo tiene una sección transversal en forma de gota
de agua, con el centro del área en la mitad de la parte baja. Su volumen se
encuentra concentrado cerca a la base. El bulbo de Taylor y los bulbos en
forma de pera pertenecen a este tipo.
Tipo O: Su sección transversal es de forma ovalada y su centro de área se
encuentra ubicado en el medio de esta. Su volumen se concentra en su parte
media. Los bulbos circulares, elípticos y en forma de lenteja así como también
los cilíndricos pertenecen a este tipo.
Tipo: Tiene una sección transversal en forma de gota de agua invertida, con
su centro de área situado en la mitad de la parte superior. Su volumen se
encuentra concentrado cerca de la superficie libre. Debido a sus favorables
propiedades de comportamiento en la mar, este bulbo es el más usado hoy en
día
.
SEGÚN SU INTERSECCIÓN CON LA CARENA
a. BULBOS INTEGRADOS
Estos tipos de bulbo se unen con la carena con continuidad y suavidad. A
continuación mostramos la curva de áreas de un buque sin bulbo y con bulbo.
Figura 2: Bulbo integrado-Carlier (1985)
b. BULBOS POSTIZOS O ADITIVO
Son aquellos que han sido añadidos a una carena prevista sin bulbo, de forma
tal que en la intersección del bulbo con la carena existe una línea de
discontinuidad.
En la figura 2-11 podemos apreciar la curva de áreas del buque con y sin
bulbo. La línea punteada corresponde al buque con bulbo.
Figura 3: Bulbo Postizo-Carlier (1985)
SEGÚN EL TIPO DE PERFIL LONGITUDINAL
Dentro de esta clasificación podemos encontrar a los bulbos alto, intermedio y
bajo. En la figura 2-12 siguiendo el orden de arriba hacia abajo podemos
encontramos al bulbo alto, bajo e intermedio.
Figura 4: Bulbos alto, bajo y normal-Carlier (1985)
RESISTENCIA AL AVANCE
La resistencia al avance de un buque a una velocidad determinada es la fuerza
necesaria para remolcarlo a esa velocidad en aguas tranquilas, suponiendo
que no hay interferencia del buque remolcador.
GENERALIDADES
Uno de los problemas de mayor importancia que debe de afrontar el ingeniero
naval es asegurar que dentro de los límites de requerimientos de diseño, la
forma del casco y la propulsión sean lo más eficientes en el sentido
hidrodinámico. Es decir que la embarcación diseñada se mueva con la menor
resistencia posible al avance.
El ingeniero naval ha mirado los ensayos hidrodinámicos, con modelos a
escala, como el mejor medio para conocer la resistencia al avance. Han sido
numerosos los métodos propuestos para extrapolar los resultados
experimentales, con modelos a escala, al buque real.
En este trabajo solo se mencionan los métodos de Froude y Hughes que son
los más utilizados en los canales de experiencia hidrodinámica.
DESCOMPOSICION DE LA RESISTENCIA
Debido a que la resistencia de un buque a escala real no puede ser medida
directamente a través de pruebas de modelos. La medida de la resistencia en
aguas calmas es usualmente descompuesta en varias componentes, estas
usualmente interactúan unas con otras y muchas de ellas no pueden ser
medidas de forma individual. El concepto de descomposición de la resistencia
ayuda en el diseño de las formas del casco. Larsson y Baba (1996) dan una
sencilla descripción de la descomposición de la resistencia al avance.
Figura 5: Descomposición de la resistencia
DIVISIÓN DE FROUDE
William Froude (1810-1879), fue uno de los primeros en realizar estudios
experimentales sobre Resistencia al Avance. Froude quien conocía las leyes
que gobiernan la resistencia residual, concluyo que el problema de
extrapolación de modelo a buque podía solo ser resuelto dividiendo la
resistencia en dos componentes la resistencia friccional y la resistencia
residual. Su hipótesis pude ser resumida como: "Si dos cuerpos de formas
geométricamente similares (dos buques o un barco y su modelo) son corridos a
velocidades proporcionales a la raíz cuadrada de sus dimensión lineal
(velocidades correspondientes) entonces sus resistencias residuales esta en
relación del cubo de su dimensión lineal".
Numero de Froude:
Velocidades correspondientes:
Relación de resistencias:
RESISTENCIA FRICCIONAL (RF)
Froude, asimila la resistencia de fricción del buque al de una placa plana
equivalente de la misma longitud y superficie mojada que el buque. Esta
resistencia es debida a las fuerzas de carácter viscoso, producidas por el
rozamiento entre el fluido y la carena.
RESISTENCIA RESIDUAL (RR)
Es definida como la diferencia entre la resistencia total al avance y la
resistencia friccional. La resistencia residual es debida principalmente a la
formación de olas.
DIVISIÓN DE HUGHES
Hughes en su hipótesis plantea que la resistencia al avance está conformada
por la resistencia viscosa y la resistencia por formación de olas.
Tras observar los resultados de numerosos ensayos con modelos a distintos
números de Reynolds y escasa formación de olas propuso la hipótesis, de que
el cociente entre el coeficiente de resistencia viscosa de una carena y el de
fricción de una placa plana equivalente es independiente del número de
Reynolds para unas formas dadas. A este cociente lo llamó factor de forma
(1+K).
RESISTENCIA VISCOSA (RV)
Es la suma de la resistencia de fricción de una placa plana más la influencia de
la forma del buque sobre ella y la resistencia de presión viscosa, debida a la
modificación del flujo potencial por el espesor de la capa límite y su separación.
Hughes obtuvo una expresión del coeficiente de fricción de placas planas.
RESISTENCIA POR FORMACIÓN DE OLAS (RW)
Equivale a la energía disipada al formar el tren geométrico de olas que
acompaña al buque.
METODOS DE CORRELACION
Se entiende por métodos de correlación al conjunto de hipótesis y cálculos que
permiten obtener la resistencia a la marcha de un buque a partir del ensayo o
ensayos realizados con uno o varios modelos geométricamente semejantes. La
correlación modelo buque es el problema fundamental en un Canal de
Experiencias y su resolución está íntimamente ligado con el de la extrapolación
de la resistencia.
MÉTODO DE FROUDE
Froude, propone el siguiente método, el cual está basado en
El modelo se construye a una escala λ y se corre a la velocidad
correspondiente.
Se calcula la resistencia de fricción del modelo RFM, asumiendo que la
resistencia es la misma que la de una placa plana lisa equivalente de la
misma longitud y superficie mojada que el modelo.
La resistencia residual del modelo es:
La resistencia residual del buque se calcula mediante la ley de
comparación
Se calcula la RFB aplicando las mismas suposiciones que las que se
han hecho para el modelo, usando un coeficiente de fricción apropiado a
la longitud del buque.
Finalmente la resistencia total del buque es:
Este método de extrapolación de modelo a buque es aun usado en muchos
canales del mundo. El inconveniente principal del método de Froude está en
suponer que la resistencia residual del buque es igual a la resistencia del
modelo multiplicado por la escala del modelo. Esto no es cierto ya que la
resistencia residual está formada, en parte, por resistencia del tipo viscoso.
MÉTODO DE HUGHES-PROHASKA
Este método descompone la resistencia total como:
Tanto el factor de forma (1+K) y el coeficiente de resistencia de olas Cw son
asumidas iguales tanto para el modelo como para el buque. De la prueba de
canal se determina el coeficiente de resistencia de olas.
El procedimiento es el siguiente:
Se determina el coeficiente de resistencia total del modelo de la prueba
de canal:
El coeficiente de resistencia de olas, que es el mismo para modelo y
buque se determina mediante:
El coeficiente de resistencia total del buque es :
La resistencia total del buque será:
El coeficiente de resistencia friccional de placa plana se determina mediante la
fórmula de Hughes:
ITTC (International Towing Tank Conference) recomienda universalmente
CA=0.0004
El método de Prohaska es un método para determinar el factor de forma. El
factor de forma (1+K) es asumido independiente del número de Froude (Fn) y
del número de
Reynolds (Rn), y es el mismo para modelo y buque.
El factor de forma es determinado por:
El valor de α en esta ecuación se determina mediante un análisis de regresión,
para esto se realizan pruebas en canal a varios números de Froude, los cuales
están comprendidos entre 0.12 y 0.24. El método de Prohaska es
recomendado por la ITTC
1978.
FORMACION DE OLAS
La resistencia por formación de olas en un buque, es el resultado de las
fuerzas ejercidas sobre el buque debido a la presión del fluido actuando
normalmente en todo el casco, tal como la resistencia friccional es el resultado
de las fuerzas tangenciales del fluido.
Todo buque cuando se desplaza, crea un típico sistema de olas que contribuye
con la resistencia total al avance en la literatura, este sistema de olas es a
menudo descompuesto en sistema de olas primario y secundario.
SISTEMA DE OLAS PRIMARIAS
En el caso de un cuerpo profundamente sumergido, el cual se desplaza
horizontalmente a una velocidad constante muy por debajo de la superficie, no
se generan olas, pero la presión normal varia a lo largo de su longitud. En un
fluido ideal (sin viscosidad) la fuerza neta debido a esta variación será cero, es
decir no tendrá resistencia (Paradoja de D’Alembert). Esto se explica porque al
ser el fluido ideal, las únicas fuerzas actuantes son normales al cuerpo. En proa
actúan hacia popa; mientras que en popa actúan hacia proa y como las fuerzas
de proa y popa son iguales la resultante es cero.
Figura 6: Flujo alrededor de un cuerpo sumergido
Si el cuerpo se mueve en la superficie, esta variación de la presión debajo de la
superficie libre, origina olas que alteran la distribución de presión sobre el
casco, la fuerza resultante neta debida a esta distribución, es la resistencia por
formación de olas.
Ahora imaginemos un cuerpo que consiste en un casco bajo la superficie del
agua y su imagen sobre la superficie de esta. Este doble cuerpo crearía una
cierta distribución de presiones en el plano de simetría (superficie del agua) en
un fluido ideal infinito. Siguiendo la ecuación de Bernoulli, podríamos expresar
la distribución de la elevación superficial (altura de olas) correspondiente para
esta distribución de presión, resultando crestas de olas en los extremos del
buque y una ola de longitud larga a través del medio. Esto es llamado el
sistema de olas primarias del buque.
Mientras que la forma de este sistema es independiente de la velocidad., su
altura (altura de olas) depende cuadráticamente de esta.
Figura 7: Sistema de olas primarias
SISTEMA DE OLAS SECUNDARIAS
Cuando un buque se desplaza sobre una superficie libre, un típico patrón de
olas es generado el cual se propaga corriente abajo. Aunque el fluido fuera
ideal, este patrón de olas contribuirá con la resistencia. Lord kelvin (1887-1904)
estudio un simple punto de presión el cual viajaba en línea recta sobre la
superficie del agua, generando olas que se combinaban formando un patrón.
Este patrón estaba conformado por olas transversales y divergentes las cuales
se encontraban limitadas por dos líneas rectas las cuales tenían como origen
común el punto de presión y formaban ángulos de 190 28’ con la línea de
movimiento. El patrón de olas de kelvin ilustra y explica muchas de las
características del sistema de olas generado por un buque.
Figura 8: Patrón de olas de Kelvin-Lewis (1988)
Figura 9: Sistema de olas generado por el buque
El sistema de olas transversales se mueve con el barco en la misma dirección y
velocidad (V) que este, siendo su longitud de ola.
El sistema de olas divergentes se mueven con una velocidad (Vcos θ) diferente
a la del buque, si la línea normal a sus crestas forma un ángulo θ curso del
buque entonces la longitud de sus olas será:
Figura 10: Velocidad y longitud de olas divergentes
SISTEMA DE OLAS DE PROA
Este sistema se caracteriza por presentar siempre una cresta en la región de la
proa
b. SISTEMA DE OLAS DE POPA
Este se caracteriza por presentar siempre un valle en la región de la popa.
INTERFERENCIA DEL SISTEMA DE OLAS
El buque durante su movimiento produce varios patrones de olas, los cuales se
interfieren unos con otros. Los patrones principales son creados cuando
cambios bruscos en la geometría del buque ocurren cerca de la superficie, por
ejemplo en el bulbo de proa, en la proa, en la popa y en los hombros de proa y
popa. Las interferencias pueden ser positivas o negativas.
INTERFERENCIA POSITIVA
La interferencia positiva ocurre cuando dos o más olas avanzando en la misma
dirección se encuentran y sus amplitudes se suman, generándose de esta
forma una ola de mayor amplitud.
b. INTERFERENCIA NEGATIVA
La interferencia negativa ocurre cuando dos o más olas avanzando en la
misma dirección se encuentran y sus amplitudes se restan, produciéndose una
ola de menor amplitud.
La figura 2.7 muestra la interferencia negativa del sistema de olas generada por
la proa del barco y por el bulbo de proa.
Figura 11: Interferencia negativa
La línea de color verde representa la ola natural de la proa del barco sin
bulbo.
La línea de color azul representa la ola generada por el bulbo.
La línea roja es la suma de las dos olas.
La altura de la ola de proa es sustancialmente reducida, como
consecuencia de
la interferencia negativa del sistema de olas, lo que reduce la resistencia
al avance del casco.
La resistencia por formación de olas usualmente ha sido determinada mediante
pruebas de canal. Aunque muchos esfuerzos para calcular la resistencia por
formación de olas mediante métodos teóricos fueron hechos hace más de 100
años, el problema no pudo ser resuelto satisfactoriamente, hasta la llegada de
las computadoras. El inicio de métodos computacionales para el cálculo de la
resistencia por formación de olas se le atribuye a Mitchell quien en 1898
propuso una expresión de integración para calcular la resistencia. Hoy, gracias
al incremento de la capacidad de procesamiento de las computadoras, los
métodos de elementos de contorno (método de paneles) se han convertido en
una herramienta estándar para el cálculo de la resistencia por formación de
olas, la predicción precisa de esta resistencia solo se acercó a una solución
satisfactoria a finales de los años 90.
Proceso de Conformado del Bulbo
1) Fundición
2) Laminado
3) Transmisión de datos
4) Corte
5) Ensamble por soldadura
6) Pintura
1) Proceso de Fundición del Acero
* Moldeo y machería
Los moldes de arena se realizan en las instalaciones de moldeo.
En Fundiciones Estándar se utilizan dos tecnologías de moldeo, en función del tipo y tamaño de las piezas a fabricar:
-Moldeo en “Verde”: piezas pequeñas y medianas.
-Moldeo Químico: piezas grandes y de alta exigencia.
La sección de Machería es una sección auxiliar a las secciones de moldeo, y es la parte del proceso donde se realizan los machos de arena utilizando las cajas de machos.
La arena preparada en los molinos es volcada sobre los modelos de fundición para su compactación, conformando el molde de la futura pieza. Una vez que el molde de arena se ha compactado, se separa el modelo de fundición que servirá para la fabricación de nuevos moldes de arena.
Los machos fabricados en la sección de Machería son colocados en el interior de los moldes de arena, para acabar de definir la forma interna de la pieza.
A continuación, se procede a la unión y cerrado de los moldes de arena, y finalmente los moldes son conducidos a la zona de almacenamiento y colada del acero
* Fusión y colada
El proceso de fusión de las chatarras y ferroaleaciones para la obtención del acero líquido, se realiza en los hornos eléctricos de inducción de media frecuencia de la sección de Fusión.
El acero, dependiendo de las aleaciones a fabricar (Aceros resistentes al desgaste, aceros resistentes al choque, aceros inoxidables, aceros refractarios, aceros al carbono) se funde a una temperatura entre 1.450º C y 1.650º C.
Terminada la fusión, el acero pasa a la cuchara de colada, y finalmente se
vierte el acero líquido en los moldes de arena, depositados en la zona de colada.
Tras la solidificación del metal de acero, se obtiene la pieza sólida (as cast). Esta pieza hay que someterla a unos procesos posteriores, para llegar al diseño y forma de la pieza final deseada por el cliente.
* Desmoldeo
El Desmoldeo de las piezas fundidas se produce con la separación de las arenas de moldeo de la pieza fundida dentro del molde de arena, operación que se realiza mediante vibración en una criba vibrante.
De esta manera, se separan de una parte:
- la pieza fundida, que seguirá el resto de los procesos de fabricación,
-y por otro lado las arenas que conformaban los moldes y que se destinarán a recuperación.
Las piezas de acero desmoldeadas están listas para su granallado.
* Granallado
Estas piezas en estado bruto de colada (as cast) se recogen en un cestón que posteriormente se introduce en una granalladora, donde se eliminan los últimos restos de arena que aún quedan adheridos a la pieza fundida, gracias a la proyección de granalla de acero a gran velocidad.
* Corte y desmazarotado
Tras el granallado las piezas salen preparadas para el proceso de corte y desmazarotado, para eliminar las entradas y canales de alimentación de la pieza y las mazarotas.
Las operaciones de corte: corte con soplete, mediante cañones de golpeo, electrodos de arco-aire.
* Tratamientos térmicos
La pieza fundida en bruto de colada (as cast) es sometida a unos tratamientos térmicos especiales, con el fin de alcanzar las características mecánicas de resistencia, dureza y tenacidad.
Las fundiciones estándar realiza tratamientos térmicos de normalizado, recocido, temples y revenidos, en hornos de calentamiento a gas natural.
La medición de las características mecánicas logradas en el acero como la resistencia a la tracción, carga de rotura, resiliencia y dureza son realizadas en los diferentes equipos de ensayo y análisis del laboratorio mecánico y metalográfico.
* Rebabado
Una vez realizado el tratamiento térmico, las piezas pasan al proceso de rebabado.
En este proceso se realizan las operaciones para eliminar las rebabas existentes en la pieza.
* Inspección y control
Todos los procesos de fundición están sometidos a procedimientos específicos de control (control dimensional y visual, durezas, control por partículas magnéticas, rayos X,..), asegurándose que los defectos encontrados en cualquiera de las fases del proceso no pasan a los procesos siguientes.
2) Laminado para formar planchas
Una caja laminadora está constituida por dos o más cilindros que giran en sentidos contrarios entre sí. La distancia entre los cilindros es menor que el espesor inicial del desbaste por lo que éste, al pasar entre los dos cilindros se aplasta y se alarga.Para la obtención de chapa gruesa de aceros bajos en carbono o micro aleados hay una caja dúo no reversible previa que actúa como descascarillador, y a continuación una caja cuarto reversible de gran potencia que transforma el desbaste en un planchón de 20 o 30 m de longitud a la vez que recibe el impacto de chorros de agua. Después se pasa por la enderezadora en caliente y la tijera. A continuación se somete la chapa a los siguientes procesos de acabado:
- Despunte, rebordeado y corte longitudinal y transversal de las chapas a las medidas previstas.- Saneado si fuera preciso, controles y marcado.- Envío a expediciones.
En un tren de chapa gruesa hay varias etapas:
1a) Laminación propiamente dicha: Es la parte más importante y compleja de la instalación. La caja suele ser cuarto reversible, y la laminación se realiza mediante pasadas alternativas en ambos sentidos. Este proceso de laminación es el más empleado y está constituido por tres fases que son: acondicionamiento, ancho y acabado.
2a) Normalizado: La estructura y características de la chapa a temperatura ambiente dependen, aparte de otras variables, de la velocidad con que se efectúa el enfriamiento. Para llegar en los aceros a la estructura y características que podrían considerarse deseables puede ser necesario efectuar tratamiento térmico de normalizado. Para conseguir un calentamiento adecuado, hay que jugar fundamentalmente con dos factores:
- Temperatura de entrada de la chapa en el horno, ya que si la chapa entra fría,
el desplazamiento en él ha de ser más lento.- Espesor y ancho de chapa, de forma que cuantos mayores sean más lento ha de ser el desplazamiento.
3a) Aplanadora: Las chapas laminadas pueden salir de la caja laminadora con pequeños defectos y deformaciones en forma de ondulaciones que de no subsanarse determinarían su rechazo. Esto se evita implantando una aplanadora a continuación de la caja laminadora.
4a) Tijeras: Una vez aplanada la chapa, pasa por una tijera donde se corta el material sobrante de cabeza y cola. Después se pasan las chapas por los enfriaderos, hasta llegar a menos de 200o C, y se trasladan a la máquina de pintar para imprimir un código identificativo que sirve de hoja de seguimiento o “historia clínica” que le acompaña hasta su envío a clientes.
Esquema del proceso de laminación:
3) Transmisión de datos
La transmisión de dato es un método mediante el cual la información gráfica de los planos de forma en un software es transmitidos mediante 3 faces hasta las planchas a ser cortadas o dobladas, dichas faces son:
a) Software-Hojab) Hoja-plantillasc) Plantillas-Planchas
Todos estos procesos en esencia son ejecutados en una sala de gálibos, y es un lugar destinado al trazado de las partes de un buque, la escala usada es la 1:1, por lo que la sala es de grandes dimensiones y debe tener acceso adecuado para sacar por lo menos las semi-mangas pre-armadas ya que este trazado se emplea como plantilla. En el caso de buques grandes y en astilleros de grandes dimensiones, que empleen esta técnica de construcción, estos trazados se realizan en zonas de las naves de montaje así los pre-fabricados de las secciones se montan inmediatamente en los bloques del buque.
*Condiciones para el alisado y armonizado de formas
- El método de alisar un plano de formas dado no debe alterar el volumen de la carena que afecten el rendimiento del buque en ningún aspecto, es decir, no debe afectar el volumen de carga ni la resistencia a la carena.- El criterio de alisado será lograr que sean lisas las diferencias primeras, segundas y terceras, tanto en dirección vertical como horizontal y satisfagan las condiciones geométricas en los límites con los puntos de inflexión necesarios en ambas direcciones, vertical y horizontal
- La forma de la carena debe expresarse sobre una ecuación matemática, a ser posible sobre toda la superficie, pero si no es posible, al menos cada ecuación debe cubrir grandes áreas, manteniendo la necesaria continuidad en los límites entre ellas
- La precisión deberá ser en el orden de alrededor de los 3mm, a escala natural.
* Características generales de la sala de gálibos
- Se requiere espacio para obtener de los planos de formas las plantillas
- requiere una superficie por el orden de 5000 a 15000 metros cuadrados, con longitudes entre 150 a 350 metros
- El local no debe tener columnas
- Las luces no deben crear sombras
- Debe estar ubicado próximas al taller de herreros, para facilitar el transporte de las plantillas a los talleres de aceros
- Los pisos son de madera de pino tea o pino blanco, sin nudos, con tablones entrecruzados en diagonales y en dos capas para evitar la deformación
- Se pinta de negro
- Debe tener un buen aislante térmico
En la sala de galibo de trazaran las plantillas de las partes estructurales del bulbo y su forro, para luego ser llevado a los talleres de haceros para ser cortados y doblados
4) Corte por Plasma
El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar.
*Características Generales:
-El Corte por plasma corta el metal mediante la aplicación de un arco eléctrico y un gas ionizado a alta temperatura, concentrado sobre un área muy pequeña, por lo cual puede operar a altas velocidades de corte.
-En algunos casos, un gas de protección previene la oxidación de la superficie
cortada.
-Este proceso puede ser utilizado para cortar cualquier metal eléctricamente
conductivo, siempre y cuando su espesor y forma permitan la completa
penetración del chorro de plasma.
-El corte por plasma es aplicable en cualquier actividad industrial, aunque es
especialmente usado en la industria naval y en el sector de la construcción.
*Gases de Plasma:
Argón: Como tiene bajo contenido energético y baja conductividad térmica, no es muy eficaz como gas de corte. Sin embargo, el argón es bastante común en mezclas plasmageno debido a su alta densidad y a su efecto estabilizador del arco.
Hidrogeno: Tiene un gran contenido energético y alta conductividad térmica. No obstante, el hidrogeno puro desgasta rápidamente la boquilla y su densidad es baja. Generalmente se utiliza con aditivo al argón y nitrógeno para aumentar sus capacidades caloríficas y conductividad térmica.
Nitrógeno: Tiene un contenido energético relativamente alto y alta densidad. Por ello es eficaz como gas plasmageno sin mezcla de otros gases. Es el gas que causa menos problemas de escoria en metal delgado. Un defecto es que puede causar el aumento de doble arco y la formación de óxidos de nitrógenos.
Aire: Sin humedad de usa frecuentemente como gas plasma. Es muy eficiente como gas de corte. Un desventaja es que al cortar aceros inoxidables, forma oxidación en el área cortada.
Oxigeno: Tiene gran capacidad calorífica y alta densidad. Brinda velocidades de corte mayores, cortes sin escorias y en general aumento de calidad en el corte.
*Factores Fundamentales:
Para conseguir alta velocidad de corte y buena calidad del corte: Es importante que el chorro de plasma tenga un alto contenido de energía, que suministre gran transferencia de calor al metal y que tenga gran energía cinética.
Factores importantes a tomar en cuenta al elegir un gas de plasma:
Energía de ionización: Si la energía de ionización del gas es elevada, el contenido de energía del gas será también elevado.
Conductividad Térmica: Si existe una elevada conductividad térmica, la transferencia de calor al metal será también elevado.
Peso Atómico: Cuanto mayor sea el peso atómico, y con ello la densidad del gas, mayor será su energía cinética, facilitando la expulsión del metal fundido en el corte.
Reactividad química: Si el gas es químicamente reactivo, esto puede afectar la eficacia del corte. Esto puede ocurrir al generarse energía adicional (Combustión).
* Equipo de Corte:
Electrodo:
Cuando se usa argón o hidrogeno como gas de plasma, se usa un electrodo de tungsteno o aleación de ese metal con el 2% de torio.
A temperaturas altas y en presencia de oxígeno, se forman óxidos que estropean rápidamente el electrodo de tungsteno. Por esa razón, en plasma de oxigeno o de aire se emplean electrodos de hafnio o de zirconio.
La forma del electrodo también varía, dependiendo del gas que se esté utilizando. Para mezclas de argón, nitrógeno e hidrogeno se emplea un electrodo puntiagudo. Para el plasma de oxígeno y aire, y para grandes equipos de plasma de nitrógeno, el electrodo es plano y embutido en cobre.
Diámetro del electrodo:
Varía de una marca a otra.
Deben estar mecanizados concéntricamente.
No deben presentar ranuras de esmerilado en la punta.
Boquilla de gas:
-La boquilla de gas es de cobre.
-Su vida de servicio depende del número de arranques, y de si la punta del electrodo está correctamente centrada o no.
-Es importante utilizar la corriente correcta con relación al diámetro del orificio de la boquilla.
-La refrigeración afecta la duración de la boquilla. Esta se refrigera con aire o con agua, según el tamaño del equipo.
Suministro de energía:
-El corte con plasma se efectúa con corriente continua.
-La tensión del arco se ve afectada por la velocidad de corte, la distancia de la boquilla y el espeso del metal de la pieza a cortar.
-La corriente de corte puede variar de 50 a 1000 amperios, dependiendo del tamaña del equipo.
Tablero de control Numérico Antorchas
Pórtico Porta Antorchas Fuente de poder
5) Ensamble por Soldadura del Cuerpo Estructural
Soldadura
Proceso GMAW:
El arco se establece entre un electrodo de hilo continuo (alambre) y la pieza a soldar, estando protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte, proceso MIG (metal inert gas); o por un gas activo o mezcla de gases, proceso MAG (metal active gas).
El proceso puede ser:
Semiautomático: la tensión del arco, la velocidad de alimentación del alambre, intensidad del arco y caudal de gas se regulan previamente. El arrastre de la pistola se realiza manualmente.
Automático: todos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura se regulan previamente y se aplica de forma automática.
Robotizado: en la actualidad GMAW es el único proceso por arco que se ha robotizado a escala industrial. En este caso todos los parámetros, así como las coordenadas de localización de la junta a soldar, se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la realiza un robot al ejecutar la programación.
Equipo de Soldeo:
El equipo de soldeo para la soldadura MIG/MAG está constituido fundamentalmente por:
-Cable de masa.
-Agua o aire hacia la pistola.
-Agua o aire desde la pistola.
-Conexión del interruptor de la pistola.
-Gas de protección hacia la pistola.
-Conjunto de cables.
-Gas de protección desde el cilindro o botella.
-Conexión de control.
-Cable de la pistola.
Gases Protectores:
-En el sistema GMAW se utilizan gases inertes o activos.-Para metales no ferrosos se emplean gases inertes: argón, helio.-Para metales ferrosos se puede emplear gas inerte o activo. Gases activos como: dióxido de carbono, mezclas de dióxido de carbono, o gases inertes que contienen algún porcentaje de oxígeno. Estos gases no son químicamente inertes y pueden formar compuestos con los metales.
Soldadura MAG:
Emplea como gas protector un gas activo, por lo tanto interviene en el arco de forma más o menos decisiva
Dióxido de carbono:
Gas activo, de carácter oxidante, que a elevada temperatura del arco tiene tendencia al disociarse en monóxido de carbono y oxígeno, produciendo porosidad y disminución del contenido de carbono. Se debe entonces utilizar metal de aporte rico en elementos desoxidantes.
• Se consiguen penetraciones más profundas y anchas en el fondo del cordón, lo que mejora su contorno, y también se reduce el riesgo de socavación y falta de penetración y fusión.
• Tendencia a formar arcos poco estables y violentos, que suelen producir proyecciones.
Argón + Dióxido de Carbono:
La elevada conductividad térmica del dióxido de carbono en relación con el argón, produce un aumento en la penetración.
Con esta mezcla se consigue:-Mayor visibilidad del baño-Arcos más suaves con menos turbulencias-Baño de fusión más frío
-Mejor aspecto del cordón-Menos proyecciones-Más fácil regulación
Existen tres formas básicas de transferencia metálica:
-Transferencia en cortocircuito.-Transferencia en spray o rociadura.-Transferencia globular.
Tipos de mezcla y transferencias según el metal base:
6) Pintura
