Equipo #1: Forja y extrusión de aluminio

FRANCISCO GUADALUPE HERNÁNDEZ MUÑIZ                          INSTRUMENTACIÓN 13 A 14

Equipo #1: Forja y extrusión de aluminio

• Un tubo de aluminio es introducido en una matriz, la cual le da la figura sometiéndola a cierta temperatura, saliendo una barra forjada.
• Es muy importante mantener y conocer la temperatura para evitar que se funda la barra de aluminio o que haya un problema en la prensa o matriz.
• También es importante conocer el proceso de enfriamiento ya que es grande el impacto que tiene en la calidad estructural del perfil.
• Se suele utilizar un pirómetro de baja temperatura con escáner, ya que usa algoritmos especiales para calcular la temperatura real con una gran precisión.
• La temperatura se checa en tres partes, antes de pasar por la matriz, luego al pasar por ella y ya después cuando se le da el perfil.
• Se trata de aprovechar el movimiento de la pieza que va desde el horno a la matriz para poder medir la máxima superficie posible.
• La tecnología utilizada en los pirómetros se basa en la medición de dos señales que están separadas, ya que reducen el factor de influencia entre el objeto y el pirómetro.

Equipo #2: Vaciado del hierro

• El hierro es un metal maleable.
• Este se funde y sus etapas son 4: Carga de materia prima, separación de la escoria del metal, endurecido y eliminación de partes sobrantes.
• Para este tipo de procesos también es importante verificar la temperatura a la cual se trabaja, por ello se puede utilizar cámara termográfica y pirómetro.
• La cámara termográfica es un dispositivo para medir la temperatura sin la necesidad de un contacto. Detectan la energía infrarroja que emiten los materiales.
• Entre sus ventajas tenemos que automáticamente detecta los puntos donde se presentan temperaturas altas, puede medir objetos en movimiento y hace mediciones rápidas.
• El pirómetro procesa y observa la temperatura, reflejándola en números para poder ser vista. Este está unido a una lanza de acero, la cual se acerca o introduce donde se lleva a cabo la fundición para verificar la temperatura.
• Entre sus ventajas encontramos que tiene un breve tiempo de respuesta, es de batería recargable y puede medir diferentes temperaturas a diferentes distancias.

Equipo #3: Horno Kiln cerámico

• En este tipo de horno es muy importante tener controlada la temperatura para poder llevar a cabo de manera correcta y eficiente la fundición de materiales.
• El medir la temperatura dentro de un alto horno presenta diversos desafíos: ciclos de temperatura, atmósfera hostiles y altas temperaturas.
• El fase de aumento de la temperatura dentro de un horno de este tipo es el siguiente:

• Estos hornos tienen una estructura metálica y un recubrimiento interno de fibra. El material debe ser el adecuado para soportar altas temperaturas.
• Los instrumentos que se utilizan en este tipo de hornos son termopares y pirómetros.
• El termopar cuando es introducido al horno tendrá una diferencia de temperatura entre los dos metales, lo cual va a producir un voltaje que permite correlacionar la temperatura.
• El pirómetro recoge la energía radiada por el cuerpo, luego la almacena en un detector el cual va a generar una señal proporcional a la temperatura.
• En conclusión, los termopares son una muy buena opción para medir temperatura dentro de altos hornos, siendo los tipo “K” los más utilizados. Por otra parte, el pirómetro puede ser una alternativa para medición de altas temperaturas pero requiere una puerta de visualización o ventana para poder medir dentro del alto horno.

Equipo #4: Elaboración de planchones de acero proceso realizado en AHMSA

• La mayor parte de fierro que AHMSA utiliza para su producción de acero la obtienen de las minas de fierro de Hércules, Coahuila.
• El producto concentrado llega en forma de lodo, después se filtra y se deja con cierto grado de humedad, después de esto se envía a discos de boleo donde se forman pellets, los cuales son horneados a 1300 °C para luego ser enviados a los altos hornos.
• Su proceso de transformación del acero líquido en planchón es el siguiente: La olla se coloca en una torreta que tiene celdas de pesaje, para medir su peso. Después, por medio de una lanza que contiene un termopar se mide la temperatura que tiene el arrabio, dichos datos son enviados a un PLC y de éstos se envían a las pantallas que se encuentran en las cabinas de monitoreo. Luego se abre el contenedor y el acero cae en un distribuidor donde se toma la temperatura. Por la base del distribuidor el acero cae en el molde oscilador, el cual está lleno de termopares, y ya por medio de enfriamiento de agua comienza a solidificarse para formar el planchón. Cuando esto sucede, hay un cortador de oxigas que mediante sensores detecta la llegada del planchón, para lo cual debe prepararse para cortarlo.
• Para este proceso utilizan un termopar de lanza para realizar la medición. El cartucho con el termopar son acoplados y sujetados en una lanza larga de acero, la cual se enlaza con un display lector o registrador.
• Para la medición, la extremidad del cartucho es introducida en el horno por unos 10 a 30 segundos, y dicha temperatura que registre es visible en la pantalla del instrumento. Sólo se utiliza una vez.
• Todo esto puede ser controlado por PLC, para el registro de las mediciones y que así pueda permitir al usuario monitorear y controlar el proceso por medio de un monitor.

Equipo #5: Fabricación de vidrio

• Es un material cerámico amorfo.
• Podemos clasificarlos en templados, recocidos, blindados, espejos, etc. Cada uno de ellos tiene su utilidad.
• Para un vidrio convencional se utilizan los siguientes materiales: arena o silicio, carbonato de sodio y caliza. En otras ocasiones también pueden reciclar el cristal.
• Una vez que se ha realizado la mezcla y el vidrio ha sido fundido, este se vierte sobre el estaño. De esta manera el vidrio se extiende formando una película plana (el grosor dependerá de la cantidad de vidrio que se vierta). El vidrio estará flotando sobre el estaño a 1000 °C. Después empieza a volverse un material blando el cual se va moldeando. Sale del baño y el vidrio está a 600 °C y se tiene que enfriar. Ya cuando se enfría se tiene que volver a calentar pero sin llegar a fundirse. Aquí en esta parte se utiliza un horno-túnel. Para eso el vidrio se deja enfriar lentamente para evitar grietas. Ya posteriormente cuando el vidrio está listo, sólo se procede a cortarlo con un diamante y el resultado final se almacena en láminas de vidrio, normalmente de unos tres metros de ancho.
• Para la medición de temperatura en este proceso se puede utilizar una cámara termográfica, la cual se van utilizando en el momento en el que el vidrio está en su proceso de enfriamiento para verificar la temperatura a la que está.
• Se puede utilizar una cámara infrarroja Optris PI 640 G7, la primera cámara termográfica específica del sector del vidrio. Tiene un rango de 4 m para la toma de temperatura en algún campo.
• Sus rangos de temperatura pueden ir desde 150 °C hasta 1500 °C. Frecuencia de imagen hasta 125 Hz y sus medidas son pequeñas, siendo 46 mm x 56 mm x 68-100 mm.

Equipo #6: Instrumentación en los tratamientos térmicos del acero

• Un tratamiento térmico es un proceso que implica temperatura para modificar la microestructura y constitución de los metales. Tiene como objetivo el mejorar sus propiedades mecánicas.
• Entre los distintos tipos de tratamiento podemos encontrar el temple, recocido, revenido y normalizado. Cada uno de ellos tiene diferente finalidad.
• Como dentro de estos tipos de tratamientos vemos que se emplea la temperatura, es importante que se tenga el monitoreo de la temperatura, esto para mantener controlados cada uno de los tratamientos.
• Se pueden utilizar pirómetros, los cuales captan la radiación emitida por un cuerpo, para después determinar la temperatura de dicho cuerpo. Se utilizan para medir temperaturas que van desde los 500 a 1600 °C.
• Por otra parte, también se pueden utilizar las cámaras termográficas, que proporcionan imágenes térmicas que permiten visualizar cómo irradia el calor un objeto. La cámara detecta automáticamente los puntos calientes o fríos, lo que es de mucha ayuda para detectar los puntos débiles del proceso.
• Por ejemplo, un método para tratamientos térmico es el baño de sales fundidas. En el ejemplo que se propone se implementó un control de temperaturas WATLOW con un termopar tipo k.
• El termopar está formado por la unión de dos metales distintos, los cuales en sus puntas pueden presentar una diferencia de potencial, dicha diferencia generará una señal en términos de temperatura para mostrarla.

Equipo #7: Medición de presión en procesos estériles con mantenimiento de la barrera estéril

• El diseño higiénico es algo importante ya que ayuda a prevenir contaminaciones microbiológicas, garantizando la calidad del producto.
• Suelen utilizarse aceros inoxidables austeníticos.
• La medición de presión en procesos estériles ayuda a controlar la presión del proceso, así como sirven para detectar fugas. Esto se hace por medio de un manómetro.
• En ocasiones se suelen utilizar sellos separadores para la medición de presión, ya que garantizan el funcionamiento del instrumento con un mínimo o incluso sin espacio muerto.
• El montaje de separadores se realiza directamente, en caso de que se empleen temperaturas altas en el proceso se hace a través de un elemento refrigerador o de un capilar flexible.
• Cuando se utilizan estos sellos, el proceso siempre se va a encontrar sellado, de manera que la barra se encuentra estéril.
• Los manómetros de membrana son los que particularmente resultan seguros e indicados, ya que permiten medir presiones muy bajas, dando confianza en el proceso.
• En conclusión, es importante que en los procesos del sector alimenticio o de bebidas se mantenga de manera fiable la barrera estéril, para la prevención de riesgos. Todo esto apoyándose de una adecuada tecnología y correcto uso de instrumentos de medición.

Equipo #8: Proceso de fabricación de un cuadro de bicicleta

• La estructura de una bicicleta se conforma por: Tubo superior, telescopio, tijeras, tubo inferior, tubo de asiento, vaina inferior y vaina superior.
• Los materiales con los que se construye un cuadro de bicicleta han ido variando, actualmente podemos ver el uso de: acero, aluminio, titanio y fibra de carbono.
• De entre los 4 materiales, se emplea mucho más el aluminio.
• Para el caso del acero, en su proceso de fabricación de la materia prima, se puede obtener por medio de la fundición de chatarra o del arrabio. En estos casos se utilizan sensores de temperatura para mantener controlada esta variable en el alto horno, ya que se debe de mantener constante.
• También se utilizan transmisores de presión, que ayudan a monitorear la presión en los hornos de coque.
• En los demás procesos para la obtención de materia prima, como el aluminio, titanio y fibra de carbono también es importante monitorear la temperatura en sus procesos, así como la presión en los casos que exista. Para así obtener y no alterar de más la materia prima a utilizar en los cuadros de bicicleta.

Equipo #9: Cámara termográfica de FLIR en interior de automóviles

• Una cámara termográfica es un instrumento que muestra en una pantalla una imagen de la radiación calorífica que emite un cuerpo.
• Entre sus ventajas encontramos que es inmune a limitaciones visuales, mayor rentabilidad de la inversión y funciona aún en situaciones de baja luminosidad.
• Para la fabricación de automóviles hay un proceso que ayuda a que sean ligeros y resistentes a la vez, dicho proceso se llama adhesión.
• Este proceso consiste en la combinación de una capa metálica y una capa adhesiva. Y para que esto suceda, la capa adhesiva debe estar en una temperatura entre 150 °C a 180 °C.
• Esto se realiza con un método llamado inducción electromagnética, que consiste en el uso de un electroimán para generar corrientes inducidas en un objeto con conductividad eléctrica.
• La capa de metal se calienta y alcanza la temperatura requerida en segundos, esto permite que el adhesivo estructural alcance la temperatura para poder unirse a la capa metálica.
• Se debe de tener controlada la temperatura en todo momento, ya que si la temperatura en uno o más puntos está fuera del rango el componente mostrará fragilidad, y aquí es donde entra la cámara termográfica.
• La cámara detecta diferencias de temperatura de hasta 0.05 °C. Entonces, si el proceso no consigue alcanzar la temperatura correcta a través de este instrumento se puede alarmar y advertir al personal operativo para corregir el proceso.

Equipo #10: Producción de botellas de PET

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