Process Puzzler: Preclude Phosgene Perils

OSHA is investigating us after an incident involving our phosgene reactor. We make a ketone in it by adding phosgene to dimethyl aniline (DMA) using ZnCl2 as catalyst and toluene as solvent. The process consists of a reactor, condenser, receiver and 4%-caustic scrubber.

Normally, we use recycled toluene. However, on the night of the incident, operators found the toluene was contaminated with byproducts, trace water and hydrochloric acid. So, they added fresh toluene to the reactor after purging the vessel with hot nitrogen.

As part of the startup procedure, they sent phosgene to the reactor to eliminate any water present. The operators didn’t see any temperature rise, which would have indicated water was present. So, they added more phosgene as well as DMA to the reactor, and then heated it to 150°F with hot water and steam. Instead of rising steadily, the temperature suddenly climbed to over 250°F before the pressure control valve went to 100%. Shortly after that, the pressure safety valve opened. Our crew sheltered in place; tests show no phosgene was released. However, OSHA is involved because an operator near the scrubber was hurt when the flange close to the condenser leaked. Our investigation indicates an operator likely was to blame for the incident. Do you agree? What do you think caused the event? Can you suggest any process improvements?

What Procedures Are In Place?

To begin with, there is not enough information in the puzzler to actually solve the problem. A plant’s safety culture is a microcosm of living interactive personal relationships that are hard to quantify. The first thing to look at is the fact this incident falls outside of normal operating conditions: toluene was found to be contaminated. So this is an abnormal operating condition, by stating such we can now look to see if there are procedures in place to handle the upset condition. Is there a standard operating procedure for adding fresh toluene to the process? If yes, does it cover reactor parameters for using phosgene as a desiccant? Does the procedure have parameters (high/low/emergency stop) for when to take emergency procedures?

Your situation looks as though the operators mixed normal operation procedures with abnormal operational conditions, producing an unplanned pressure event. As far as an operator being responsible for the incident, you have not provided enough data (length of time in job, training records, past plant history, standard operating procedures, etc.) for that decision to be made.

If I were investigating this incident, I would find out how many times this condition of contaminated toluene has happened before, and what incident procedures were used in the past. If you remove the condition of contaminated toluene from this incident, the incident cannot happen. At the very least, a team consisting of management and operations needs to further investigate this event in a process hazards analysis. Also, there was no mention of safety interlocks on the process system, or whether or not they were in working order.

Ponder Three Issues

I am surprised no phosgene was detected. What do you suppose neutralized it? Assigning blame is easy. Finding the root cause may seem easy but isn’t. Let’s take this in order of priority: 1) the pressure relief scenario; 2) instrument failures; and 3) poorly understood chemistry (which, of course, may impact pressure relief). But follow Kletz’s first rule of accidents: Don’t operate equipment immediately following an accident until it has been inspected.

Think strategically — that’s what OSHA would want you to do. Hire a consultant with expertise. More than likely that person will recommend going with a rupture disc in place of a combination relief valve and rupture disc. This is known as the “biggest damn hole” approach. You’ll want pairs of them in parallel. If one disc pair pops, you can switch to the other. Establish a surefire method for identifying which pair of discs is in operation and which is isolated.

Sometimes the first disc of the pair will crack and pressurize the pipe between the two discs. When this happens, you can switch to the other pair while repairing the first disc. For the safety of the maintenance crew, it is best to have two double-block valves with a bleed in between instead of a single car-seal isolation valve. Take care in choosing the valve seals — you want uni-directional/bi-directional seals. Of course, the double-block valves should be car-sealed open. Refer to:https://xa.yimg.com/kq/groups/3862917/1234089597/name/DBB+vs+DIB.pdf.

As part of the pressure-relief-scenario review, consider the size of the condenser receiver and its vent. Also, evaluate the vent lines for liquid condensation; condensation can restrict vapor flow, especially if there are horizontal sections that could act as traps.

TOMADO DE : http://www.chemicalprocessing.com/articles/2016/process-puzzler-preclude-phosgene-perils/

Biocatalyst Boasts Benefits Biocatalyst Boasts Benefits

Genetically modified cyanobacteria can produce enzymes providing high selectivity for making chemicals, with the bacteria using photosynthesis to provide the energy needed by the enzymes, report researchers at Ruhr University Bochum, Bochum, Germany. The approach offers simplicity and ease of production of the biocatalyst, and may suit the production of pharmaceutical ingredients and fine chemicals, they contend.

“The enantioselectivity is the reason why we apply enzymes; otherwise, the chemical reaction is cheaper,” notes Robert Kourist of the Junior Research Group for Microbial Biotechnology. “Another advantage of the enzymes is that is quite easy to couple several steps to reaction cascades. Cascades are quite difficult in chemistry since the reaction conditions of the steps differ considerably… Once the molecular biology tools are developed for cyanobacteria, we can aim for light-driven cascade approaches.”

“In principle, the process can be used with all enzymes that receive electrons from NADPH [nicotinamide adenine dinucleotide phosphate] or ferredoxin. Other than the similar cofactor NADH, it is not easy to supply NADPH in bacteria or yeast. This is a particular strength of cyanobacteria. I see the greatest potential of the technology for selective oxidation reactions such as oxyfunctionalization,” he adds.

Kourist and Marc Nowaczyk, chair of Plant Biochemistry, (Figure 1) believe the work of their team represents the first example of the use of a cyanobacterial photosystem to fuel biotransformations with recombinant enzymes. The team achieved light-catalyzed highly enantioselective reduction of C=C bonds with Synechocystis cells harboring a NADPH-dependent enoate reductase. Their experiments also showed that enzymes from other organisms can be introduced successfully into cyanobacteria, enabling use of the approach for other reactions. More details appear in a recent article in Angewandte Chemie International.

The proof-of-concept work gave product concentrations and space-time yields too low for industrial processes, the researchers admit, while also stressing that the system remains to be optimized.

“A current bottleneck in comparison to other bacteria is that the need to supply light limits the cell densities. We could work up to 2 g/L, while a typical cell density of E. coli is 40 g/L. This means that cyanobacteria need to be 20 times faster producers than E. coli in order to compete,” says Kourist.

The next steps in the development are increasing the space-time yield because a ten-fold improvement is needed in the scaleup, and investigating other NADPH-dependent oxidoreductases to see about the general applicability of the approach, he notes. This work should take 2–3 years.

“On one hand, we intend to use metabolic engineering to increase the yield of the photosynthetic NADPH-supply; on the other hand, we plan to use process engineering in order to improve the availability of light for the cells, which will allow [us] to increase the cell density,” he explains.

The team hopes to reach 5-L scale within 2–3 years and currently is discussing this with potential partners from industry, Kourist says.

TOMADO DE: http://www.chemicalprocessing.com/articles/2016/biocatalyst-boasts-benefits/

AFILADORA DE HERRAMIENTAS, LA EVOLUCION DEL REAFILADO.

El afilado –crear por primera vez o devolverle a una herramienta de corte la geometría y el acabado superficial ‘ideal’ para su buen uso– es tan antiguo como el origen de la humanidad: apenas el hombre aprendió a fabricar herramientas tuvo que pensar en cómo afilarlas. 

so intuitivo. Estos conocimientos se adquieren con mucho esfuerzo y a través de años de trabajo, por lo cual, los buenos afiladores son sumamente valorados en la industria del metal.

En Colombia, cada vez es más difícil encontrar a expertos en este arte, especialmente, cuando se trata de afilar herramientas complejas. Aunque es un proceso común y en los talleres de maquinado, por lo menos, hay un esmeril o una rectificadora para reacondicionar los útiles, muchas veces, este trabajo no es estándar y tampoco está controlado. 

En la mayoría de las ocasiones, las metalmecánicas se limitan a reafilar los buriles o las brocas convencionales y, para las herramientas especiales, prefieren subcontratar el servicio con firmas externas.

 Cuando una empresa subcontrata un afilado está dejando a disposición de terceros esa área. Esos terceros ofrecen un proceso eficiente y especializado, con personal capacitado y equipos acordes para cada necesidad.  

Ahora bien, el afilado en el taller garantiza la autonomía y la disponibilidad de las herramientas, así como la reducción de tiempos de entrega y un mayor control del proceso. En todo caso, bien sea que se realice outsourcing o internamente, el reafilado es un tema de vital importancia que no puede menospreciarse.

En materia de afilado no se puede improvisar. La demanda exige empresas eficientes, piezas con menores tolerancias y acabados superficiales más prolijos. Como afirma el ingeniero Olver Sepúlveda, jefe de Servicio Técnico de Herramientas de la firma Imocom, “Antes no importaba detener una máquina mientras se afilaba la herramienta, pero, a medida que han surgido las necesidades de reducir los tiempos de alistamiento y de fabricación, así como los periodos improductivos, también es indispensable profesionalizar el afilado y la estabilidad de este proceso, tanto como la inspección dimensional y geométrica de las herramientas”.

No obstante, cuando se habla de este tema, las metalmecánicas nacionales se resisten a la actualización. “Más allá de los costos que implica la adquisición de nueva tecnología, el problema es modificar la cultura del trabajador. Para un operario, acostumbrado al afilado manual en el esmeril, es muy complicado trabajar de otra forma”, añadió Sepúlveda.

Es vital romper esa limitación, promover el cambio cultural y adoptar mejores prácticas de afilado. Para ello, la industria ofrece afiladoras para cada presupuesto y necesidad del mecanizado. Aunque siempre serán indispensables los conocimientos de un buen afilador, hoy se pueden reacondicionar las herramientas de corte con máquinas que garantizan la simetría entre los filos, las dimensiones y los ángulos, sin requerir expertos. Hay opciones que van desde las má- quinas tipo tajalápices, en las que se pueden afilar las brocas y las fresas escariadoras, en cuestión de minutos, a través de movimientos sencillos de rotación, hasta las más sofisticadas afiladoras universales CNC, capaces de reacondicionar todo tipo de herramienta de corte, realizar la inspección final y generar un informe pormenorizado del proceso.

Básicamente, son unidades de afilado muy versátiles, que en su interior tienen ruedas abrasivas (piedras), conectadas a un motor para trabajo pesado, que supera las 3.000 rpm. La estructura básica cuenta con módulos para el afilado, en los cuales el operario inserta la herramienta, previamente acoplada con una boquilla, para que el sistema de piedras rectifique la geometría del útil.

Cada módulo está diseñado para afilar ángulos y filos específicos y estándar, hay equipos que permiten ajustar la geometría del desahogo (ancho de filo trasversal, profundidad del desahogo, ángulo de posición y del destalonado). Además, el mercado ofrece afiladoras portátiles equipadas con accesorios para afilar otras herramientas de corte, como brocas de grandes diámetros y avellanadores. Son máquinas que se pueden adaptar según las necesidades y el crecimiento del taller. Es importante que el trabajador realice correctamente el acople y la graduación de la herramienta en la boquilla correcta, además, que seleccione bien el ángulo del afilado. La operación es aprueba de errores, ya que, tanto las boquillas como los agujeros están debidamente marcados y el mecanismo tiene topes que limitan el movimiento.

Según su tecnología y desarrollo, las afiladoras portátiles pueden reafilar herramientas sólidas (brocas, fresas, escariadores y avellanadores) de dos, tres, cuatro y seis filos, con diámetros entre los 1,5 mm y los 52 mm y longitudes desde 50 mm hasta 222 mm. Incluso, hay equipos que cuentan con un pequeño tablero digital (CN), para la programación del proceso automáticamente. Estas afiladoras pueden almacenar en la memoria las geometrías de las puntas de las herramientas definidas por el usuario. Disponen de un menú rápido que localiza la punta de la herramienta, mide el diámetro, localiza y posiciona el filo, determina el espesor del alma, e identifica el punto inicial de contacto de la herramienta con la muela y procede al afilado. Se trata de máquinas muy rápidas, que rectifican herramientas con precisión y rapidez, dependiendo del estado y del tamaño de la herramienta.

TOMADO DE: http://www.metalactual.com/revista/33/maquinaria_afiladoras.pdf

  

INNOVACION Y DESARROLLO

Aunque es evidente que la industria nacional necesita que la innovación se convierta en uno de los motores que hagan crecer al país de manera sostenida, la más reciente radiografía de la realidad muestra un camino aún incipiente, pues a pesar de los múltiples esfuerzos por cambiar el panorama, la inversión real del Producto Interno Bruto (PIB) en estos campos permanece estancada en 0,16%.

 Así lo demuestran los resultados de la séptima Encuesta de Desarrollo e Innovación Tecnológica Industrial Manufacturera (EDIT), para el periodo 2013-2014, entregada al final del año pasado por el Dane.

 Según la ficha técnica, la Encuesta de Desarrollo e Innovación obtuvo información de 8.835 empresas  industriales. De estas, 787 poseen un número de trabajadores mayor a 200 personas y 6.069 tienen menos de 50 empleados; es decir, son pequeñas y medianas empresas (Pymes). 

Por su nivel en el campo de innovación, las compañías fueron clasificadas en cuatro categorías, ubicando tan sólo a nueve empresas en la categoría de estrictamente innovadoras; es decir, que el 0,1% de las encuestadas manifestaron contar con procesos con alto contenido tecnológico para elaborar o perfeccionar un producto.

 Por su parte, el 19,3% (1.701 empresas) fueron clasificadas como ampliamente innovadoras, lo que indica que han desarrollado por lo menos un proceso de innovación. Lo preocupante es que la gran mayoría, 6.788 empresas (76,8%), fueron categorizadas en el segmento de no innovadoras, y de éstas sólo el 2,3% manifestaron tener la intención de innovar.

Exactamente, ¿qué significa que una empresa sea innovadora o no? Según el Dane, ser estrictamente innovador significa que durante el periodo de estudio dicha compañía produjo al menos un bien o un servicio, con valor agregado; significativamente mejorado frente al mercado internacional.

Ser innovador en un sentido amplio significa haber originado un producto o servicio nuevo en el mercado nacional o para la empresa misma. Ser potencialmente innovador se traduce en tener adelantado un proceso de desarrollo para nuevos productos o servicios mientras que los no innovadores no poseen ninguna de las anteriores características.

En otras palabras, la innovación en la industria va de la mano con el crecimiento de las empresas en el mercado nacional y su competitividad en el mercado externo, lo que muestra que son muy pocas las que muestran estos resultados.

Otro aspecto revelador es el resultado sobre el objetivo de la inversión de las empresas industriales que son innovadoras, quienes en su gran mayoría (86%) aseguraron destinar su capital, prioritariamente, para mejorar la calidad de sus productos o sus servicios, lo cual en sí no es negativo; no obstante, desestiman la relevancia de invertir en la reducción del consumo de agua, la energía, los insumos o las materias primas. Es decir, en la optimización de los procesos productivos.

Lo anterior indica la poca importancia que le dan los empresarios a la adquisición de tecnologías más eficientes, con menores consumo y desperdicio de insumos y materiales, lo cual al final debería redundar en las utilidades.

A pesar de todo esto, hay que destacar algunos aspectos positivos como que la inversión que hicieron las compañías en este aspecto pasó de $1,7 billones en 2013 a $2,2 billones en 2014, entre las empresas que realizaron algún tipo de innovación.

Tanto a las empresas innovadoras como a las potencialmente innovadoras se les preguntó cuál es el mayor obstáculo para innovar y calificarlo según su importancia. La escasez de recursos propios lidera las preocupaciones de los empresarios donde 1 de cada 4 lo ve como un desafío prioritario.

Adicionalmente, entre los mayores obstáculos para innovar están: la incertidumbre frente a la demanda de los productos innovadores; el riesgo de imitación por terceros; la falta de personal calificado, y la escasa información sobre los mercados y sobre la tecnología disponible.

Según los empresarios, otra de las razones por la que la industria está rezagada en innovación se debe al lento incremento en la contratación de personal involucrado en la realización de proyecto de alta tecnología, pasando de ser el 2% del total de los empleados en 2013 al 2,5% en 2014. 

Por tipo de industrias la fabricación de plaguicidas lidera el porcentaje de empresas innovadoras (tanto estrictas como amplias) con el 45,7%. La industria metalmecánica obtuvo el 0,4% con tan sólo 35 empresas catalogadas como innovadoras. En último lugar se encuentra la coquización y refinación de petróleo con el 25,4%. las empresas para mantener la mayor cuota de mercado posible.

En una entrevista para el periódico El Tiempo, Daniel Quintero, gerente de Innpulsa –entidad oficial que promueve las iniciativas de negocio–, explicó que: “al innovar, las empresas mejoran sus productos y procesos de producción, es decir, son más competitivas tanto para el mercado interno y, con mayor razón, para el mercado externo”.

Quintero destacó que un gran número de empresarios tiene un concepto errado de la innovación, pues la definen exclusivamente en actividades referentes a tecnología. “La innovación se puede dar en todos los sectores de la economía, desde la agricultura hasta la industria intensiva en mano de obra. Además, en todas las áreas y niveles de una empresa, desde la producción, pasando por el mercadeo, los recursos humanos y los canales de distribución”. Tan vital como la innovación, es la difusión y comercialización que permiten dar utilidad a la idea generada. La innovación tiene por objetivo la búsqueda sistemática de oportunidades para hacer cosas nuevas o de una forma nueva, de modo que se aporte valor a los clientes y a la propia empresa. No consiste solamente en llevar adelante una serie de proyectos novedosos aislados, sino que la innovación es un proceso de negocio, directamente ligado a la estrategia de la empresa y a su competitividad futura, con un marcado carácter multidisciplinar en el que intervienen no sólo los aspectos tecnológicos (de producto o proceso) sino también los comerciales y organizativos.

TOMADO DE: http://www.metalactual.com/revista/39_12_actualidad_innovacion.pdf.

ENSAYO PROCESOS DE MANUFACTURA: TECNOLOGIA DE GRUPOS

Los procesos de manufactura es una extensa serie de procesos que fueron inventados por el hombre para tratar un producto y así obtener un beneficio. De estos procesos se destacan la fundición, el torneado, tratamientos térmicos, etc.

Dichos procesos que requieren de una serie de pasos, se dieron a la necesidad de obtener una calidad, y esto dio una complejidad en el mercado ya que cada vez el cliente necesitaba un producto de calidad. Ya que se necesitaba generar una calidad para el cliente, se trató de tener un mejor ambiente donde se trabajaba con el producto y así garantizar una mejor calidad, esto dio un orden donde se tuvo en cuenta la zona de trabajo, la materia prima y un sistema de control. A media que se implementó eso los procesos pretenden minimizar costos, optimizar el uso de materia prima, incrementar la producción de dicho material.

Si bien se tiene en cuenta todo lo que pretendía la industria al tener en cuenta dichos procesos, se requería de usar innovación como la tecnología, y así tener un avance en la industria de la manufactura se implementan maquinas que puedan ser operadas por computador y que a su vez no requieran de manejo externo el usar computadoras en los procesos permitió que muchas características que antes se tenían que manejar manualmente fueran operadas por una computadora y así tener el control de varios procesos al mismo tiempo. La implementación de esto le abrió las puertas a que en la industria se usaran procesos con máquinas o robots que tuvieran una función específica y de tal manera se pudiera optimizar el tiempo, ya que así se puede transportar de manera simultánea la materia prima.

El tener un buen orden en la zona de trabajo también ayudo a que el tiempo se optimice. Ya que al tener una zona para cada proceso el tiempo que se emplea es menor en cuanto transportar la materia prima de un lado a otro, ya sea para empezar su proceso o para seguir el proceso o ya procesada para entregar un producto y tener un beneficio.

La tecnología es un punto vital ya que de eso desprende la mayor parte de los procesos de manufactura, la tecnología permitió agrupar las partes que fueran creadas por sus atributos clasificarlas en familias. Estos atributos se les dieron de forma geométrica o bien sea por sus características en el proceso de producción. 

Si se sigue de manera regular el proceso, esto mejora la calidad del producto, ya que al clasificarse se puede tener un mejor manejo del producto por todas sus características, el clasificar por familias se puede tener parámetros en cada valor de una sola pieza, los productos se les dan características únicas tales como, la facilidad de trabajo, la medida, su manera de trabajar, el diámetro, el material, su funcionalidad, tolerancias, procesos, secuencia de producción, dimensiones, la superficie final, la producción anual y las herramientas.  De esta manera se puede dar códigos a las piezas y así tener una mejor organización sobre este. 

Al tener un orden, un código el proceso se puede hacer más fácil ya que si se tiene un orden en cuanto a las máquinas que desarrollan el proceso el trabajar con el material puede  optimizar espacio y lo más importante optimizar el tiempo ya que si todas las máquinas se encuentran de tal manera que trabajar con el material sea de forma rápida, a rápido se refiere en su traslado de maquina a máquina, el proceso se obtiene en menos tiempo y la pieza de calidad se obtendría en un menor tiempo ,la producción seria mayor, se reduciría el tiempo de respuesta al cliente y la reducción en los costos de la producción seria mayor.

La producción va depender del éxito que se tenga en todos los aspectos ya mencionados, ya que la eficiencia de esto se debe a la importancia que se tenga en los procesos de manufactura, para una buena producción se requiere de una buena conexión entre el entorno de la empresa, el mercado de tal empresa y la capacidad productiva que tenga esta.

Hay muchos aspectos que se deben tener en cuenta para una utilización eficiente de los procesos de producción ya sea tener un horario y así priorizar la actividad desde su inicio a su fin, se debe tener en cuenta la capacidad de cada máquina para así evitar pérdidas de tiempo y una sobre carga a la máquina.

En cuanto a la empresa debe tener un manejo de prioridad sobre el cliente según las necesidades de esta, la prioridad se le puede dar teniendo en cuenta los siguientes parámetros, fecha de llegada, fecha de entrega, tipo de diseño, número de piezas, cantidad a producir y la disponibilidad de máquinas.

Todo esto se le puede dar el nombre de procedimiento para programar la producción. Un jefe de producción se puede encargar de esto con una simple hoja de Excel, y de esta manera tener un control sobre los procesos de producción y sobre los pedidos en cuanto a prioridad.  

LINEA DE TIEMPO

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NUEVOS DESARROLLOS PARA LA METALIZACIÓN PLASMA Y HVOF

El procedimiento de protección por metalización utilizado con el propósito de reparar o mejorar cualidades físicas como la resistencia a la fricción, al desgaste, al calor y a la abrasión, en componentes como herramientas, motores, turbinas y dispositivos médicos, entre otros, puede ser aplicado mediante diferentes técnicas como: combustión o llama; proyección térmica por detonación; arco eléctrico; High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) 1 y plasma. Si bien el proceso de metalización –que permite revestir, mediante proyección (arrojar pequeñas partículas fundidas, a una superficie) un metal para realzar algunas de sus propiedades– se realiza en el país generalmente por medio de arco eléctrico, o combustión; los procesos como HVOF y plasma son poco utilizados a nivel nacional debido a la alta inversión económica que requiere su aplicación.

Dichos procesos, que tienen la ventaja de permitir la aplicación de casi cualquier material sobre las piezas metálicas que requieran mejoras, presentan adelantos tecnológicos en temas de insumos, cabinas, controles y, en el caso específico de plasmas, pistolas, que agilizan los tiempo del metalizado, y mejoran las condiciones de su aplicación. Por lo que implementar este tipo de revestimiento permitirá que las empresas dedicadas a la metalización, desarrollen procesos en periodos más cortos y, además, ampliar su portafolio de servicios. Para dicho fin, se hace necesario conocer los elementos requeridos para su ejecución y los adelantos técnicos en el tema; puntos de referencia necesarios para que las industrias nacionales que deseen incluir dentro de sus procesos el revestimiento plasma o HVOF, lo puedan hacer y desarrollen sistemas de producción efectivos a la altura de las industrias internacionales.

Variedad y calidad de insumos

Los polvos de diversas aleaciones, son pieza importante en el desarrollo de este tipo de revestimiento debido a que se depositan sobre la pieza a revestir con el objetivo de restaurar superficies desgastadas; proporcionar resistencia a la abrasión, al desgaste y a la oxidación; y generar resistencia a los ataques químicos, a los impactos y a la corrosión en ambientes alcalinos y salinos. Por ello, durante décadas se han venido estudiando cada una de las características físicas y químicas de los materiales a recubrir, lo que ha permitido trabajar con gran variedad de insumos entre los que se encuentran carburos; polímeros; circonio; óxidos de aluminio; óxidos de cromo y óxidos de titanio. El avance en el tema de la producción de dichos insumos, es que se actualmente se obtienen porosidades controladas a menos del 0.25 por ciento, en espesores de 0,075 mm (0,003 pulgadas) hasta 5 mm (0,2 pulgadas).

Uno de los parámetros que se ha mejorado en el tema de los insumos, son los niveles de dureza RC (resistencia de un material a ser penetrado) para adaptarlos a los diferentes requisitos de resistencia al desgaste en cada material a trabajar, y que están en los rangos de 18 RC hasta los 65 RC. En cuanto al grado de fuerza con la que se adhiere al material base, este oscila entre 2.500 psi (libra-fuerza por pulgada cuadrada), para algunas aleaciones blandas como el cobre, a más de 12.000 psi para materiales de carburo. Además, los nuevos desarrollos han tenido en cuenta la composición de cada insumo para determinar el resultado de su aplicación. Por ejemplo:

•        - Cobalto (Co), provee de protección contra la corrosión y resistencia al calor.

•        - Niquel (Ni) material auto adherente, genera protección contra la corrosión y ductilidad.

·         - Cromo (Cr) y óxido de cromo, químicamente inerte, permite protección contra la corrosión (capa de óxido).

•        - Aluminio (Al) y óxido de aluminio, con propiedades dieléctricas y de aislamiento térmico; generan protección contra la corrosión (capa de óxido)

•        - Elementos como el Itrio (Y) se fijan en la superficie y forma una capa de óxido que protege el sustrato contra la oxidación.

  

En el mercado existen catálogos con más de cuatrocientos insumos diferentes para las técnicas de metalización por proyección. Además, cuentan con un control estricto de su composición química, en cuanto a granulometría se refiere, lo que permite ofrecer las mejores capas de metalizado con alta eficiencia de depósito, (Véase cuadro Morfología de las partículas). En países como Canadá se producen polvos XHD (xuper high deposition) de metal de alta calidad, queproporcionar mayores beneficios de costos y ciclos de vida de los componentes. 

 

Estos polvos los componen partículas perfectamente esféricas que se traducen en alta densidad en los depósitos haciéndolos libres de porosidad. Los polvos incluyen aleaciones auto-fundente de níquel, cobalto y cobre, así como metales y aleaciones que requieren de entrada mínima de calor para lograr altas tasas de deposición con la reducción del consumo de energía. Un proceso eficaz, pero ruidoso Los procesos de metalización plasma y HVOF son los más contaminantes de su género en cuanto a generación de gases y ruido se refiere, por esta razón, se deben desarrollar estas aplicaciones en ambientes controlados para que, tanto el resultado del revestimiento, como el operario, no se vean afectados.

En el caso de HVOF, las altas velocidades de proyección de los insumos sobre las piezas hace que el sonido generado supere los 140 decibeles, para plasma, pueden alcanzar los 120 decibeles, un nivel similar a los generados por las turbinas de un avión. Además, el ruido del proceso puede contaminar auditivamente el ambiente de otras áreas de producción dentro de una planta, lo que genera dificultades en la salud de los operarios. Por ello, los desarrollos han llevado a la creación de cabinas de aislamiento acústico que permiten controlar los niveles de ruido en el lugar de trabajo.

Las cabinas son fabricadas con placas de metal en dimensiones que define cada compañía que la requiera, pero con un elemento en común, un cierre hermético que impide la propagación del sonido.

Por ejemplo, resalta el ingeniero Carlos Andrés Zúñiga, director nacional de la línea Oerlikon Metco, una Cortesía: Sager cabina acústica de 12 pies X 12 pies x 10 pies altura, con un consto promedio de US$ 27.000, puede incluir: 

• Una puerta de hoja doble.

 • Ventana de una vista. 

• Silenciador de entrada de aire de 10.000 CFM. 

• Ocho luces herméticas al polvo. 

• Soporte del techo 

Pero si bien controlar el ruido es vital, la generación de gases también debe ser vigilada puesto que puede contaminarse de otros gases o impurezas existentes en la planta, que harán disminuir la calidad de la aplicación. O por el contrario, los gases generados por el proceso de metalización, lleguen a contaminar otros procesos. En este sentido, las cabinas se configuran de tal manera que cuenten con filtros de extracción de gases, que retiran una cantidad determinada de gases por hora, proporcional a los gases que se ingresan en el proceso. (Véase cuadro, Sistema de filtrado). Para que una cabina tenga la eficiencia esperada, esta debe utilizarse únicamente para realizar procesos de metalización y, además, debe ser configurada para cada proceso (llamas, HVOF, proyección térmica por detonación, arco eléctrico, plasma), puesto que no todos tienen los mismos pará- metros de generación de gases.

Si bien la correcta configuración de una cabina con un efectivo sistema de filtración de aire permite proteger al personal y garantizar la efectividad del proceso, en el país no son utilizadas de manera frecuente, tal como lo aclara el ingeniero Zúñiga, “las empresas en Colombia deberían invertir en este tipo de cabinas, parar genera procesos con una mayor calidad. Pero no se realiza con frecuencia puesto que la inversión puede alcanzar los $300 millones”. Por otra parte “en Estados Unidos cuando se realiza un recubrimiento con plasma para una prótesis de cadera, si esta llega a tener algún tipo de óxido o porosidad contaminante, que genere molestias en el paciente que recibe la prótesis, eso pueden llevar a demandas, de allí la necesidad de usar cabinas que garanticen la calidad del proceso“, resalta Zúñiga.

El uso de cabinas permite garantizar que la pieza revestida no cuente con elementos contaminantes ajenos al revestimiento, y cumpla con los parámetros de calidad que exige el mercado.

 

 

Control de variables

Las industrias que implementen alguno de estos dos procesos de metalización, deben pensar en el control de las variables de de los insumos utilizados en la aplicación. Cada uno de los insumos utilizados en metalización cuenta con una ficha técnica en la que se especifica cuál es el tipo de gas a utilizar, el flujo necesario para cada revestimiento y su temperatura. Por esta razón, uno de los mayores desarrollos con los que cuenta estos procedimientos es la consola de regulación de parámetros. Dado que para cada tipo de metalizado, diferentes pará- metros deben ser regulados con precisión, los operarios deben realizar este procedimiento de manera manual, lo que genera tiempo muertos al momento de hacer la calibración de cada parámetro. Y precisamente este es el punto de ventaja con el que cuenta las consolas, minimizar los tiempos muertos. Gracias a que la consola cuenta con una memoria interna que permite guardar los perfiles de diferentes procesos, los parámetros pueden ser controlados y estandarizados, para que el operario agilice el inicio de una aplicación específica, y no deba configurar cada parámetro del sistema cada vez que realice un proceso de metalizado. Otras de las características que presentan las consolas se encuentran: 

• Control Lógico Programable (PLC) con sistema de medición de gas.

• Sistema de alarma con cierre automático para un funcionamiento seguro. 

• Interfaces para control de pistolas, sistema de escape y accesorios. 

• Panel diagnóstico con pantalla. 

Con la incorporación de dicho sistema en los proceso de metalización, las aplicaciones se adelantan de manera más rápida y precisa, lo que permite incrementar el nú- mero de piezas a trabajar, con el consiguiente aumento de trabajos que puede generar una industria que incluya el plasma y HVOF dentro de su portafolio de servicios.

  TOMADO DE: http://www.metalactual.com/revista/38_18_procesos_metalizacion.pdf