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INGENIERIA
DE SUPERFICIE:
UNA
ALTERNATIVA PARA LA REDUCCION DE COSTOS MEDIANTE
LA RECUPERACION DE PARTES Y PIEZAS
INDUSTRIALES
POR:
JOHN STREETER, M.SC.
GERENTE
CIA.CHILENA DE RECUBRIMIENTOS S.A.
INTRODUCCION:
Corrosión intergranular,
erosión-cavitación, fatiga térmica, fretting,
estos "virus" industriales inherentes a
los procesos productivos en la industria, al igual
que sus homólogos de la industria de la
computación, son extremadamente peligrosos y
generan graves perjuicios económicos en la forma
de reposición de repuestos y/o tiempos
improductivos.
La ingeniería de superficie,
rama multidisciplinaria de la ingeniería,
mediante un acabado análisis de los fenómenos de
desgaste y de la ciencia de materiales, permite
optimizar las superficies expuestas a desgaste de
válvulas, evaporadores, intercambiadores de
calor, bombas y compresores centrífugos, partes y
piezas mecánicas, etc.,a objeto de prolongar
significativamente su duración en servicio.
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La
ingeniería de superficies aplicada al
mantenimiento industrial |
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- Disponibilidad
inmediata de repuestos.
- Disminución
de costos de reparaciones.
- Prolongación
de la vida útil de partes y piezas
críticas.
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Con ello se logra no sólo un
sustantivo aumento en la contabilidad y
disponibilidad de sistemas críticos sino que a la
vez se reduce drásticamente la importación de
repuestos. Los beneficios que reporta la
aplicación de la ingeniería de superficie ha
motivado a algunas empresas como el consorcio de
celulosa y papel Mc.Millan/Bioedel (Canadá) a
crear un Grupo de Materiales, cuyo objetivo es
aplicar globalmente esta tecnología para reducir
los costos de sus operaciones.
CONCEPTOS DE INGENIERIA DE
SUPERFICIE
Los mecanismos de desgaste
presentes en procesos industriales son los
siguientes:
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Abrasión
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Calor
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Corrosión
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Fricción Metal-metal
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Erosión
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Fretting
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Impacto
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Cavitación
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Generalmente, se produce una
interacción de estos mecanismos y es así como en
un sistema de succión podemos encontrar erosión
y cavitación, calor (fatiga térmica) y erosión
en los álabes de una turbina de vapor o abrasión
y corrosión en un tornillo de bomba de pulpa
afecta a iones CI-.
La corrosión, es en sí una
compleja interacción de variables
físico-químicas, que requiere siempre de un
riguroso análisis debido a las diferentes formas
en las cuales se presenta, como son corrosión
bajo tensión, por aireación diferencial,
vibro-corrosión, etc.
Una vez que el ingeniero
especialista ha determinado (diagnosticado) el o
los mecanismos de desgaste presentes en un equipo
o componente, recurre a la ciencia de materiales
para determinar qué aleación o recubrimiento, ya
sea metálico, polimérico, cerámico o una mezcla
de ellos, permite prolongar su duración en
servicio.
Efectuada la selección del
recubrimiento resistente al desgaste, el ingeniero
debe determinar además el procedimiento con el
cual se aplicará la aleación o esquema
resistente al desgaste.
Las tecnologías más empleadas
en la protección y recuperación de equipos y
componentes expuestos a desgaste son:
-
Soldaduras Especiales, en
donde la aleación metálica es fundida sobre
la superficie. Se deben tomar
precauciones para controlar deformaciones y/o
daños metalúrgicos a la pieza.
- Rociado Térmico, en donde la aleación,
metálica o no metálica, es proyectada en la
forma de partículas finamente divididas, a
altas velocidades, sobre la superficie para
formar el recubrimiento. Esta tecnología se
destaca por su baja temperatura de aplicación.
- Electrodeposición, en donde la
aleación metálica es aplicada por
transferencia electroquímica en espesores
delgados,bajo los 0.25mm.
EJEMPLO INTRODUCTORIO:
Las válvulas de bola (esféricas)
se emplean como elementos de control de flujo en
varios procesos industriales.
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Muñón
de rodillo prensa (20 tons). Industria de
Celulosa, recuperado con sistema Saw y
Aleación FeCrMo |
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Estas válvulas están
expuestas a desgaste por erosión, corrosión y
fricción metal-metal. El costo de reposición de
estos componentes es elevado y los tiempos de
entrega para algunos repuestos pueden resultar
excesivos, siendo necesario mantener los mismos en
stock.
Una bola desgastada,
manufacturada en acero inoxidable austenítico
AISI 316L, puede ser recuperada dimensionalmente
empleando idéntico material como aporte mediante
un proceso apropiado de soldadura, mecanizando su
superficie en una máquina de control
computarizado. La duración en servicio de esta
pieza restaurada será una fracción del tiempo de
duración de una pieza nueva.
El proceso de ingeniería de
superficie para este costoso repuesto es el
siguiente:
-
Restauración
dimensional empleando material de aporte AWS
E-316L
-
Aplicación de
recubrimiento antierosión de 7ORc de dureza en
0.3mm de espesor, seleccionado en función del
ambiente de operación. Este recubrimiento en
base a carburos complejos, se aplica mediante
rociado térmico.
-
Rectificado en sistema
esférico, pulido y asentamiento.
Una válvula de bola recuperada
por este método puede durar un 300% a 500% más
que una válvula original no recubierto.
De igual manera, mediante
técnicas de ingeniería de superficie, se logran
extraordinarios resultados y generación de
ahorros en la recuperación de otros componentes
como bombas de pulpa de doble tornillo en donde se
recupera también en su interior la carcaza,
válvulas dosificadoras de gran tamaño, bombas de
vacío, bombas centrífugas manufacturadas en
aceros inoxidables especiales, partes y piezas de
titanio y un sinnúmero de otros elementos
mecánicos inherentes a los procesos productivos
de la industria.
CALDERAS DE PODER,
RECUPERADORASY EVAPORADORES
En una caldera de poder las
aplicaciones son variadas.
Tubos de pared, tubos de
sobrecalentadores, economizadores, ventiladores de
tiro inducido, bombas de recirculación, etc. Las
zonas de transición entre tubos de acero al
carbono y tubos bi-metálicos está también
expuesta a desgaste.
Mediante la aplicación de
recubrimientos antidesgaste en los tubos se logra
generar una barrera densa y resistente a la
erosión/corrosión, la cual impide la formación
de compuestos reactivos inestables y evita la
degradación de los tubos. Los ventiladores son
protegidos contra la erosión mediante aleaciones
de carburos de tungsteno.
RESUMEN Y CONCLUSIONES
La Ingeniería de
Superficies, considerando los agresivos ambientes
de operación existentes en determinados procesos
industriales puede constituirse en una eficaz
herramienta de reducción de costos.
Existe en Chile la tecnología
de ingeniería de superficies y concluyentes
experiencias como para efectuar las aplicaciones
con un muy alto standard de calidad.
Es del todo factible sustituir
efectivamente importaciones de costosos repuestos
pero a la vez también esta tecnología permite
ejecutar hoy en día en nuestro país reparaciones
garantizadas que a la fecha se están enviando al
exterior para ser refaccionadas.
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