Trabajo final de resistencia materiales 2015

Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial

INGENIERIA INDUSTRIAL

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2015

PROFESOR: Durand Porras, Juan

Carlos.

CURSO: Resistencia de Materiales

INTEGRANTES:

_ Portal Mercado Milton.

_ Cubas Moncada Juan c.

_Garcia Llerena Richard

_García Llerena, Richard.

PROCESO ELECTROLITICO DE UNA PIEZA DE BRONCE


Abstract

La marca ITALGRIF sale al mercado peruano a fines de mayo de 1994, dedicándose exclusivamente a la fabricación

de artículos de Grifería para Baño, Cocina y otros, siendo nuestro principalmente objetivo el uso doméstico.

En junio de 2008 lanzamos al mercado peruano los Sanitarios ITALGRIF los cuales han captado el interés de grandes

distribuidores, retailers, constructoras y público final, mostrando desde los primeros meses, una gran demanda, tal es

así que casi de manera inmediata se contempló la ampliación de nuestras instalaciones industriales. Es así que nace

nuestra moderna planta de sanitarios ubicada en la zona industrial de Lima (Lurín).

ITALGRIF, a lo largo de estos años ha logrado posicionarse en el mercado local siendo la marca preferida en el

mercado peruano, por su calidad, variedad y duración, además de contar con una gran proyección a nivel mundial

como en países de Centro y Sudamérica, hacia donde se exportan con regularidad.

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INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la ciencia y tecnología actuales implican la generación y aplicación del

conocimiento en muchas áreas y consecuentemente el estudiante de ingeniería industrial debe estar al

tanto de los mismos.

En este trabajo se va describir la importancia del proceso electrolítico en la industria de griferías. Las

múltiples aplicaciones de esta técnica y el fluir natural del estilo de vida actual hacen evidente una

dependencia al empleo de materiales sometidos a un proceso electrolítico, que van desde utensilios

en la cocina, defensas de automóviles, herramientas con recubrimientos, etc. Por lo que su estudio es

de gran importancia para quienes se encarguen de la elección de materiales capaces de solucionar

problemas y satisfacer necesidades, tales como vivienda, transporte, conservación de alimentos, entre

otras, esperando que sea de utilidad e interés para los alumnos y personas interesadas en el tema.

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ELECTRODEPOSICIÓN

La electrodeposición es el método de cubrir objetos con una película fina de otro metal. El principio

que rige este fenómeno es la electrólisis, cuyo nombre procede de dos radicales, electro que hace

referencia a electricidad y lisis que significa ruptura.

La electrodeposición implica la reducción (disminución del estado de oxidación; ganancia de

electrones) de un compuesto metálico disuelto en agua y una deposición del metal resultante sobre

una superficie conductora.

Fotografía Nº1: Proceso de electrodeposición (Principio de electrolisis)

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PROCESO DE RECUBRIMIENTO ELECTROLÍTICO

Un proceso electrolítico se basa en los cambios químicos producidos por la corriente eléctrica, lo

cual implica:

Una fuente generadora de energía continúa.

Una cuba o reactor electrolítico.

Un electrólito

Un ánodo

Un cátodo

El recubrimiento se lleva a cabo en el reactor donde se encuentra almacenado el electrólito (solución

que tiene el metal al ser depositado en forma iónica). Una vez la corriente eléctrica generada por la

fuente de energía continua pasa a través del reactor, el ánodo (metal del mismo origen del electrólito)

comienza a aportar iones a la solución. El cátodo (objeto a ser recubierto) recibe estos iones

metálicos liberando a su vez los electrones y dejando el metal en su superficie en estado metálico.

Los electrodos con una fuente de energía (generador de corriente directa), el electrodo que se une al

polo positivo del generador es el ánodo y el electrodo que se une al polo negativo del generador es el

cátodo. Una reacción de electrólisis puede ser considerada como el conjunto de dos medias

reacciones, una oxidación anódica y una reducción catódica.

Imagen 2: Elementos que intervienen en el proceso Electrolítico

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La operación de recubrimiento electrolítico, incluye tres etapas básicas:

1. Preparación de la superficie

2. Tratamiento

3. Acabado

PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE

La preparación de la superficie, la limpieza y la creación de condiciones químicas apropiadas en

la pieza a ser tratada, son esenciales para asegurar que el recubrimiento se comporte

adecuadamente una vez la pieza entre en uso. Si una superficie no se encuentra limpia, es muy

probable que los recubrimientos no se adhieran adecuadamente a la superficie ni eviten la

formación de corrosión en ella.

Las técnicas de preparación de superficies pueden incluir desde una simple limpieza abrasiva con

baños ácidos, hasta complejos procesos químicos de limpieza múltiple, lo cual dependerá del tipo

de recubrimiento a realizar. En general la preparación de la superficie incluye las siguientes

etapas:

Tratamiento mecánico

En esta etapa se eliminan las asperezas o defectos de las superficies y otras imperfecciones

físicas que pueden influir en el buen recubrimiento de la pieza. Para ello, la pieza se somete

al proceso de pulido por medio de equipos como vibradores, sistemas de bandas abrasivas,

etc., las cuales pulen la superficie de la pieza. Esta operación requiere el uso de ceras.

Desengrase

El desengrase elimina las grasas y los aceites de la superficie de las piezas (provenientes del

tratamiento mecánico) y puede efectuarse básicamente de dos maneras:

o Utilizando solventes orgánicos.

o Utilizando soluciones alcalinas con poder emulsificador.

Dentro de las sustancias que se emplean en la industria se encuentran solventes orgánicos

comunes, (kerosene, aceite mineral y glicoles) dispersos en un medio acuoso con la

ayuda de un agente emulsificador, sin embargo no es común que se utilicen

desengrasantes orgánicos.

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La limpieza con el segundo método utiliza menos químicos que el desengrase con

solventes, dado que la concentración de éstos es menor. En general, el desengrase incluye

dos operaciones básicas:

o Macro desengrase: Para remover grasa pesada. Utiliza principalmente solventes

orgánicos o gasolina.

o Micro limpieza: Para remover grasas que aún se encuentran en el metal. Se puede

realizar por vía electrolítica con una acción mecánica de remoción física y por vía

química, saponificando la grasa para convertirla en jabón.

Después del desengrase las piezas se enjuagan en un tanque con agua para evitar el

arrastre de las soluciones de desengrase a la etapa siguiente.

Decapado

El objetivo del decapado es eliminar las capas de óxido formadas en la superficie de las

piezas metálicas debido al contacto entre éstas y la atmósfera, por lo tanto es un proceso

que se realiza si el tipo de recubrimiento es de efecto protector. El decapado se realiza

sumergiendo las piezas en una solución que puede ser ácida o alcalina, dependiendo del

tipo de proceso.

Las soluciones alcalinas generalmente están conformadas por: (1) hidróxidos y

carbonatos que comprenden el mayor porcentaje de la solución, (2) aditivos orgánicos o

inorgánicos que promueven un mejor decapado y (3) surfactantes. Generalmente el

decapado son soluciones alcalinas que es acompañado por una acción mecánica como el

ultrasonido o por potencial eléctrico.

Las soluciones ácidas pueden estar constituidas por ácidos como el sulfúrico, clorhídrico

o fluorhídrico, y su uso dependerá del tipo de metal que se esté limpiando. La

concentración de estas soluciones generalmente se encuentra al 50 % de ácido

debidamente inhibido para evitar un ataque excesivo a la pieza. Al ir aumentando la

concentración de impurezas en el baño, la eficacia del decapado decrece. Para mantener

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la concentración del baño dentro de los límites adecuados para su uso, éste tiene que ser

realimentado mediante reposición de ácido nuevo en cantidades variables en función del

nivel de contaminación. Después del decapado las piezas se enjuagan en un tanque con

agua para evitar el arrastre de ácido a las siguientes etapas del proceso.

Activado

El proceso de activado se utiliza para asegurar que no se forme una capa de óxido sobre

la superficie del metal, antes de pasar a los baños de recubrimiento electrolítico, pues esa

capa de óxido puede dar lugar a una mala conducción eléctrica. En esta operación se

emplean soluciones ácidas diluidas, que además de eliminar la capa de óxido, permiten

eliminar manchas generadas por compuestos orgánicos y/o inorgánicos adheridos a las

piezas.

TRATAMIENTO

Una vez la superficie se encuentre en condiciones óptimas para su recubrimiento se inicia el

proceso de tratamiento, es decir, del recubrimiento propiamente dicho, el cual depende del uso

que se le dará a la pieza.

El recubrimiento se logra utilizando un potencial eléctrico y altas temperaturas para facilitar el

desplazamiento de los iones y aumentar la velocidad de reacción entre la superficie de la pieza y

los iones depositados.

Dentro de los diferentes acabados se encuentran entre otros: Latón, Oro, Níquel, Cromo,

Galvanizado (Zinc) y Plata.

A continuación se hace una breve reseña de los recubrimientos electrolíticos más comunes en la

industria:

Cobre – Níquel – Cromo: Proporciona un efecto protector y decorativo a las piezas y

consta de tres pasos:

o Cobrizado: El cobrizado cianurado es el primer recubrimiento de los sistemas

multicapas. Es de gran protección anticorrosiva.

o Niquelado: Muy apropiado para usos decorativos.

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o Cromado: Con excelentes características de brillo, dureza y poder anticorrosivo.

Galvanizado: Es el nombre que se le da a los recubrimientos con Zinc en frío o en

caliente. En frío se refiere al recubrimiento electrolítico propiamente dicho, y en

caliente implica los recubrimientos de Zinc fundido (a 480 °C con electricidad).

Estos recubrimientos presentan propiedades anticorrosivas y ocasionalmente

decorativas.

Anodizado: Este proceso busca la conversión de la superficie de Aluminio a Óxido

de Aluminio. Dentro de sus ventajas se encuentran: Mejor resistencia a la corrosión,

mejor adherencia a la pintura, admisión de recubrimientos subsecuentes y

aislamiento eléctrico, entre otros. Con el fin de tener una idea más clara de la etapa

de tratamiento en la Figura 1 muestra la vista en planta de una unidad de

recubrimiento electrolítico, indicando la ubicación y distribución de los ánodos y

cátodos en el baño y otros elementos importantes para la realización del

recubrimiento.

Imagen 3: Proceso de Recubrimiento Electrolítico

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ACABADO

Luego del recubrimiento, es necesario realizar varias etapas claves para dar el acabado

deseado a la pieza.

Recuperador (Enjuague estanco): Después del tratamiento con las sales en el baño de

recubrimiento, las piezas se enjuagan en un tanque con agua para limpiarlas de

residuos procedentes del baño anterior. El enjuague almacenado en este tanque se

puede utilizar para reponer las pérdidas por nivel de los baños de recubrimiento.

Algunas empresas instalan más de un recuperador para garantizar una menor pérdida

de materia prima por arrastre.

Enjuagues: Después que las piezas pasan por el enjuague estanco, todavía tienen

residuos de las sales de recubrimiento, lo que hace necesario un nuevo enjuague en

tanques de agua corriente.

Pasivado / Enjuague: Una vez que la superficie se encuentre libre de sales, se sellan

los poros, se elimina la posible reactividad del acabado y se dan los últimos retoques

estéticos por medio de sales de Cromo principalmente en baños que no requieren

electricidad.

Secado: Después de tener el acabado final, las piezas se secan para eliminar el agua

residual proveniente del enjuague y así, evitar que el producto salga con manchas,

para luego lacar y proseguir a su embalaje y venta.

La imagen 4, presenta, a modo de ejemplo, las etapas típicas de un proceso de

recubrimiento electrolítico, específicamente de anodizado. Estas etapas varían en

algunos aspectos según el tipo de material y el recubrimiento a realizar

(especialmente las etapas de decapado y activado).

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Imagen 4: Diagrama de flujo de un proceso típico de Recubrimiento Electrolítico

CROMADO DECORATIVO

El cromado decorativo su principal función es el recubrimiento es la de proporcionar una película

resistente al velado(es decir, perpetuamente brillante) y previamente su base de níquel depositado

sobre un substrato metálico o no metálico. Al propio tiempo, un recubrimiento de cromo puede

proporcionar una excelente película resistente a la corrosión cuando se le deposita directamente y

con el apropiado espesor sobre (bronce, fierro, plástico y otros).

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BAÑO DEL CROMO DECORATIVO:

Tienes los siguientes componentes:

Fotografía Nº 4: Baño de cromo decorativo

BALANCEANDO

ACIDO CROMICO

COMPONENTES DEL BAÑO DECORATIVO:

SOLUCIÓN GALVÁNICA

ITEM BAÑOANALISIS QUIMICO

PARAMETROS VALOR NORMAL UND

VALOR ENCONTRADO

I CROMOÁCIDO CROMICO 150 -170 GR/LT. 200.0SULFATOS 0,8 - 0,9 GR/LT. 1,22DENSIDAD 14 - 15 *Be 18

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APLICACIÓN DEL CROMADO ELECTROLITICO EN ITALGRIF

El cromado electrolítico decorativo en Italgrif se realiza de la siguiente manera:

_Cada baño de cromo tiene los siguientes reactivos:

BAÑO REACTIVO JUSTIFICACIÓN

BAÑO DE CROMO

CATALIZADOR NOVOLIT Compuesto que se usa cada vez que se añade al baño acido crómico

ANTIHUMO CROMO GEL Evitar gases al ambienteCARBONATO DE BARIO A GRANEL Exceso de Ácido SulfúricoÁCIDO SULFÚRICO H2SO4 Concentración BajaACIDO CRÓMICO Concentración BajaÁNODOS DE PLOMO Ánodos gastados

_El proceso tiene la siguiente secuencia:

Fotografía Nº 5:

Fotografía Nº 6:

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Cada uno de estos materiales de bronce cuenta con un tipo de gancheras especialmente diseñadas para su uso al momento de cromar como se está mostrando en la imagen.

Un material para que sea cromado primero debe ser desengrasado para luego ser sumergido en el baño.


Fotografía Nº 7:

Fotografía Nº8:

Fotografía Nº9:

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En esta imagen mostramos un cuadro de algunos productos que se croman cada uno de estos productos tienen su control al momento de cromar.

Tiempo que se mide por el ingreso de cada ganchera en el baño de crómico.

Ingreso de gancheras para ser cromadas las piezas de bronce.


Fotografía Nº10:

En el siguiente cuadro se muestra las condiciones a las que son tratadas las piezas de bronce:

Imagen 5: Cuadro de condiciones de baño decorativo

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Una vez cumplido su tiempo en el baño de cromo es retirado para luego ser enjuagado y secado.

Se indica las validaciones con las Sgtes. Siglas: V.P. : Valida ProducciónV.C. : Valida CalidadV.O. : Valida Operador

* VALOR CONFORME

* VALOR NO CONFORME

RANGOS DE ACEPTACIÓN:

LÍNEA CROMO (µm) NÍQUEL(µm) COBRE (µm)VAINSA 0.2 - 0.3 8.0 - 10.0 15.0 - 17.0

CODIGO ACABADO

DESCRIPCION MATERIAL LÍNEAGanch. Asignada por

cotización

TIPO DE GANCHERA EMPLEADA

TIEMPO (minutos)

VOLTAJE (V)CROMO

(µ)VOLTAJE

(V)COBRE

(µ)

BF07235 Cuerpo p/Fluxometro Inodoro Forjado BRONCE VAINSA --- 12 4 5 0,290 --- ---BF07010 Cuerpo Llave Giratoria Mares Forjado BRONCE VAINSA --- 16 3 4,5 0,260 --- ---OZ07051 Perilla Mares Delphis Grande ZAMAK VAINSA --- 20 4 4,7 0,295 --- 21,05PV07711 Cubierta Chica 37 x 1.5mm Diam. 41 p/Monoc. ABS VAINSA --- 64 3 4,8 0,225 --- 10,29PV07711 Cubierta Chica 37 x 1.5mm Diam. 41 p/Monoc. ABS VAINSA --- 64 --- --- --- 3 16,88PV07039 Perilla Temporizada ABS ABS VAINSA --- 64 --- --- --- 2,6 19,28OP07045 Tapita ABS Mares de 33mm. ABS VAINSA --- 120 --- --- --- 2,6 14,88BF07098 Palanca P/Manija Llave Clinica Forjado BRONCE VAINSA --- 48 5 4,2 0,225 --- ---BF07010 Cuerpo Llave Giratoria Mares Forjado BRONCE VAINSA --- 16 3 4,5 0,265 --- ---

ESPESORES GALVÁNICOS


APLICACIONES DEL CROMO DECORATIVO EN ITALGRIF:

La electrodeposición es una tecnología muy importante, debido a que permite recubrir materiales

baratos (Bronce, fierro, otros) y muy accesibles con capas, no solo se aplica para obtener mejores

propiedades, su uso se extiende a múltiples aplicaciones, en las cuales de otra manera resultaría muy

costoso alcanzar estos objetivos, como protección contra la corrosión, mejorando la propiedades

mecánicas y acabados estéticos (decoración) de los metales como el fierro y el bronce.

El tema de aplicaciones del cromado es muy variado y podemos decir que se aplican en las industrias

de fabricación de grifería, accesorios para baño, accesorios de barcos, automóviles, etc. Con la

finalidad de aportar resistencia a la oxidación de los metales y como parte de un acabado de cromo

decorativo (estético).

Como en las siguientes imágenes mostradas:

Fotografía Nº11: Pieza de bronce Fotografía Nº12: Pieza pulida

Fotografía Nº13: Pieza cromada

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CONCLUSIONES

El proceso de recubrimiento electrolítico, se basa en los cambios químicos producidos por la

corriente eléctrica, en el que rige el principio de la electrolisis.

Un proceso electrolítico comprende 3 etapas: Preparación de la superficie, Tratamiento y

acabado.

El proceso electrolítico, tiene importancia en la industria de griferías, pues atravez de ella se

logra el recubrimiento de piezas de metálicas y no metálicas.

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BIBLIOGRAFÍA

Guía de producción más Limpia para el sector de recubrimientos electrolíticos en Colombia:Recuperado de: http://www.minambiente.gov.co/documentos/32_guia_buenas_practicas_sector_recubrimientos_electroliticos.pdf

Principios de ElectrodeposiciónRecuperado de:http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/principios%20de%20electrolisis.pdf

Contenidos La electrolisis – CodelcoRecuperado de:https://www.codelcoeduca.cl/biblioteca/.../1_naturales_NB6-8B_NM1. pdf

Celdas electroquímicasRecuperado de:www.ciens.ucv.ve/eqsol/ Electroquimica /Clases/clases/P4. pd

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http://www.ciens.ucv.ve/eqsol/Electroquimica/Clases/clases/P4.pd

https://www.codelcoeduca.cl/biblioteca/.../1_naturales_NB6-8B_NM1.pdf

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/principios%20de%20electrolisis.pdf

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http://www.minambiente.gov.co/documentos/32_guia_buenas_practicas_sector_recubrimientos_electroliticos.pdf


DATOS PERSONALES

1. Durand Porras, Juan Carlos

Docente asesor

2. Cubas Moncada, Juan Carlos

3. Portal Mercado, Milton

4. Garcia Llerena,Richard

Página 19

Universidad Privada del Norte –Lima

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mailto:[email protected]



Trabajo final de resistencia materiales 2015

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