TRATAMIENTO DE SUPERFICIES CUCEI

TRATAMIENTO DE SUPERFICIES CUCEIANODIZADO DE ALUMINIO 2015

INDICEHISTORIA DEL ALUMINIOPROCESO DE PRODUCCION DEL ALUMINIO

HISTORIA DEL ALUMINIOEl Aluminio de smbolo Al, es el elemento metlico ms abundante en la corteza terrestre. Sunmero atmico es 13 y se encuentra en el grupo 13 (IIIA) de la tabla peridica. El qumicoDans Hans Christian Oersted aisl el aluminio por primera vez en 1825, por medio de unproceso qumico que utilizaba una amalgama de potasio y cloruro de aluminio.Entre 1827 y 1845, el qumico alemn Friedrich Whler mejor el proceso de Oersted utilizandopotasio metlico y cloruro de aluminio. Whler fue el primero en medir la densidad del aluminioy demostrar su ligereza. En 1854, Henri Sainte-Claire Deville obtuvo el metal en Franciareduciendo cloruro de aluminio con sodio. Con el apoyo financiero de Napolen III, Devilleestableci una planta experimental a gran escala, y en la exposicin de Pars de 1855 exhibiel aluminio puro.El aluminio es un metal de color blanco plateado que en la naturaleza no se encuentra como unmetal puro sino combinada con otros elementos formando compuestos como:- Bauxita (Al2O3H2O Al3O32H2O)- Criollita ( Na3AlF6)- Alunita ( KAl3(SO4)2(OH)6)- Leucita (KAlSi2O6)Actualmente el aluminio se extrae mediante electrlisis de la almina u xido de aluminio(Al2O3) que a su vez es extrada de la bauxita.3.2 Proceso de Produccin del Aluminio3.2.1 Extraccin de la BauxitaLa Bauxita es principalmente un xido de aluminio hidratado (Al2O3H2O Al3O32H2O) y suforma comn es como una masa terrosa amorfa, con una gama de colores que vara entreblanco sucio, grisceo, caf amarillo o caf rojizo. Su extraccin es principalmente por mtodode mina abierta.3.2.2 Produccin de AlminaEn una visita a la empresa VAW ALUMINIUM AG ELBERWERK ALUMINIUM OXIDE STADEGMBH En Alemania. Se puede observar el proceso bayer para la obtencin de la Almina(Al3O2 ). El proceso empieza con la recepcin de los concentrados desde los barcos queprovienen de Australia, Sudfrica y otros pases productores de bauxita. Luego pasa a unaAl2O3.H2O + 2 NaOH ------ 2 NaAl(OH)4- 9 -separacin de impurezas mediante una reaccin qumica con el hidrxido de sodio en unreactor tubular llamados digestores.Consistente en una tubera de 4 000 metros de longitud a un presin de 60 bar y unatemperatura constante de 275C.Llevan lo reaccionado a unos sedimentadores cilndricos donde se separan los lodos y lasolucin es bombeada hacia unas torres de almacenamiento para posteriormente ser filtradosen unos filtros rotatorios, obtenindose el hidrxido de aluminio como un producto intermedioel hidrxido de Aluminio es llevado por medio de unas fajas transportadoras hacia un hornorotativo de calcinacin para obtener el xido de Aluminio puro que es un polvo fino de colorblanco.

3.2.3 Electrlisis de AluminioEl aluminio primario es obtenido del proceso de reduccin Hall-Heroult.La almina es colocada en cubas que tienen fondo de carbn conectadas al polo negativo(ctodo) y otro electrodo similar en la parte superior conectado al polo positivo (nodo).Por el paso de la corriente elctrica la Almina se descompone en oxgeno que es atrado porel nodo y luego es quemado para convertirse en dixido de carbono CO2 y en aluminio que vahacia el fondo.El proceso de la electrlisis transcurre de un modo normal a la temperatura de 950a 970C. Elaluminio desprendido como resultado de la electrlisis del xido de aluminio se acumula bajo lacapa del electrolito. Peridicamente a medida que se va acumulando el metal se extrae unaparte del mismo, lo dems queda y forma el as llamado espejo.Las reacciones respectivas de la electrolisis son:

2 Al2O3(s) + 12 e- ------ 4 Al(s) + 3 O2(g) ................(a)3 C + 3 O2(g) ------ 3 CO2 + 12 e- ................(b)QAl2O3 + 3C ------ 4 Al + CO2 ........ (a)+ (b)

Donde:Q = Energa elctricaLa almina consumida es repuesta por nuevas porciones, siendo as la produccin contina.

Fig. 1.- Esquema de obtencin del Aluminio

Fig. 2.- Celdas ElectrolticasBatera de celdas electrolticas4 TM de bauxita se requieren para producir 2 TM de almina, las cuales producirn 1 TM dealuminio.Adems son necesarios:- Electrodos de Grafito = 600 Kg- Criollita = 80 Kg- Voltaje = 4,5 V- Dimensiones de la celda = 3 x 8 x 0,7 m , conteniendo 8 bloques de grafito( 200 celdas simples, en serie, cada una de 15 m3)- Electricidad = 15 Mwh- 11 -3.2.4 Propiedades del Aluminio.- El Aluminio es un metal plateado muy ligero.- Su masa atmica es 26,9815- Punto de fusin de 660 C.- Punto de ebullicin de 2467 C- Densidad relativa de 2,7.- Es un metal muy electropositivo (elementos qumicos cuyos tomos cedencon facilidad electrones y adquieren, por tanto, carga positiva)- Muy reactivo.- En un medio oxidante, en particular en el aire, se cubre deuna densa pelcula de xido que lo protege contra la corrosin. Por estarazn, los materiales hechos de aluminio no se oxidan.- El aluminio es resistente a la accin del cido ntrico y a los cidosorgnicos.- Conductividad trmica: 209 w/mK- Conductividad elctrica: 65 % a 20 C (IACS =100%)

3.2.5 Usos del aluminioEl uso del Aluminio es muy amplio cubriendo los diferentes campos de la industria que vadesde la proteccin de alimentos en todo tipo de envases que llevan aluminio en finas capasllamado foil. La industria aeronutica la mayor parte de los aeronaves son de aleaciones dealuminio, en la electrnica lo utilizan como componentes y disipadores de calor.Actualmente tiene un gran desarrollo en la industria automotriz se usa en todas partes delvehculo, chasis, motor, enchape, marco de ventanas estructuras, aros carrocerasEn la industria de la construccin que es nuestro principal consumidor incluye por supuesto loque es la carpintera de aluminio la fabricacin de puertas, ventanas, paneles, estructuras,decoracinEsto en diferentes acabados de los cuales el principal es el perfil anodizado industrial y elanodizado color.El Aluminio que se usa para moldeo son aleaciones especificas para obtener un productodeterminado.Entre las aleaciones del aluminio tienen importancia el Duraluminio, por su mayor resistenciamecnica y se le caracteriza por su composicin qumica cuyo porcentaje en peso es: 3,4% a4% de Cu, 0,5% de Mg, no ms de 0,8% de Fe y 0,8% de Si.El duraluminio se deforma bien y por sus propiedades mecnicas es prximo a algunosaleaciones de acero, aunque es 2,7 veces ms ligero que este metal (la densidad delduraluminio es de 2,85 g/cm3).Las propiedades mecnicas de esta aleacin se mejoran despus de su tratamiento trmico ydeformacin en estado fro. La resistencia a la rotura se eleva de entre 15 y 22 Kgf/mm2 a 36-42 Kgf/mm2 y la dureza aumenta de 50 - 60 Kgf/mm2 a 90 -100 Kgf/mm2.- 12 -Con ello el alargamiento permanente de la aleacin casi no vara y queda bastante alto (de 18a 24%).Puesto que el aluminio tiene gran afinidad qumica con l oxigeno, se emplea en la metalurgiacomo oxidante.Muchas gemas (el rub y el zafiro, por ejemplo) consisten principalmente en xido de aluminiocristalino.El crecimiento comercial del aluminio se da despus de la segunda guerra Mundial.3.4 Perfiles de AluminioEl sector de la construccin y el sector industrial usa una gran cantidad de aluminio en forma deperfiles aluminio que se obtienen por el proceso de extrusin principalmente de aleacin AA6063, en diferentes acabados superficiales.El proceso de extrusin del aluminio consiste en forzar un lingote a alta temperatura 450 C -500 C, en estado plstico por medio de una prensa hidrulica de gran potencia a travs deuna matriz para obtener la forma requeridaExisten prensas de diferente capacidad pudiendo encontrar de 1 250 TM hasta 10 000TM depresin, cada una de las cuales producen un tamao mximo en el radio circunscrito de laspiezas extrudas.

Esquema de extrusin

En la fabricacin de perfiles de aluminio se utiliza la serie 6000 por las siguientescaractersticas.- Tienen una moderada resistencia mecnica- Muy buena resistencia a la corrosin- Tratable trmicamente y forjado- Las aleaciones de la serie AA 6000 (aluminio-magnesio-silicio) son altamente aplicables enconstrucciones estructurales marinas y equipos de proceso.- El endurecimiento se obtiene por la precipitacin de la fase Mg2Si.- En el proceso de fundicin se agrega adicionalmente cromo, manganeso para el control de laestructura del grano.- El cobre aumenta la resistencia mecnica pero esta limitada a pequeas cantidades paraminimizar los efectos en la resistencia a la corrosin.- En general el nivel de resistencia a la corrosin decrece un poco segn aumenta el contenidode cobre.3.5 Aleaciones ms usadas para perfiles de Aluminio- 16 -3.5.1 AA 6061 (Asociacin de Aluminio 6061)Caractersticas:- Composicin qumica porcentaje en peso: 0,4% a 0,8% Si; 0,70% Fe como max; 0,15% Cumax; 0,15% Mn max; 0,80% a 1,20% Mg; 0,35% Cr max ; 0,25% Zn max; 0,15% Ti max, 0,05%max Otros; Remanente Al.- Es la aleacin para uso estructural- Grupo Al-Si-Mg- Fcil de extruir- Tratable trmicamente- Mediana Resistencia Mecnica- Resistencia a la Corrosin- Fcil de Soldar3.5.2 AA 6063 (Asociacin de Aluminio 6063)Caractersticas:- Composicin qumica porcentaje en peso: 0,2% a 0,6% de Si; 0,35% Fe como max; 0,10%Cu max; 0,10% Mn max; 0,45% a 0,9% Mg; 0,10% Cr max; 0,10% Zn max; 0,10% Ti max,0,05% max Otros; Remanente Al.- Es la aleacin ms usual para extrur perfiles de uso arquitectnico- Grupo Al-Si-Mg- Fcil de extruir- Tratable trmicamente- Moderada Resistencia Mecnica- Resistencia a la Corrosin- Excelente Anodizacin- Fcil de Soldar

3.6 Tratamiento TrmicoLas aleaciones para perfiles con el objetivo de mejorar sus propiedades qumicas y mecnicasreciben diferentes tratamientos trmicos que van desde el momento de la preparacin de lacolada, la velocidad de enfriamiento en la solidificacin del metal y el- 17 -Homogenizado de los lingotes que normalmente se realiza a 566C por 6 horas luego recibeun enfriamiento brusco. Una vez que los perfiles toman forma final por el proceso de extrusinreciben el tratamiento trmico llamado envejecido.Las diferentes condiciones de tratamiento trmico determinan sus caractersticas, un resumende los tratamientos trmicos se muestra en la tabla 4La propiedad mecnica de control es la dureza obtenida por precipitacin de los elementosconstituyentes.

Tabla 4. - Tratamiento trmicos TpicosFuente: Tempers for Aluminum and Aluminum Alloy ProductsSmbolo DenominacinTempleMaduracin naturalTempleMaduracin artificialTempleMaduracin artificial 8 h. a 175 3 C Temple 520 5 C 5 h. a 185 3 C Maduracin artificial Enfriar con agua 1 h. a 210 3 CTemple 520 5 CDeformacin en fro Enfriar con agua Enfriar al aireMaduracin artificial Deformacin en froPara espesores >1/2",60 - 70 HB60 - 70 HBTratamiento Dureza30 - 40 HB45 - 55 HBEnfriamiento con aire a lasalida de la matrizMaduracin naturaldurante 5 das1-2 h. a 185 3 CT6T8Enfriamiento con aire a lasalida de la matrizEnfriamiento con aire a lasalida de la matrizEstado de tratamientoT41/2 DT5

6. CONSIDERACIONES TECNICAS SOBRE EL ANODIZADO6.1 Qu es el Anodizado?Cuando escuchamos este termino, lo primero que se nos cruza por la cabeza es el coloreadodel aluminio, pues algo de eso tiene, pero en si el proceso de anodizado es una forma deproteger el aluminio contra de los agentes atmosfricos. Luego del extrudo y decapado, estematerial entra en contacto con el aire y forma por si solo una delgada pelcula de oxido con unespesor mas o menos regular de 0,01 micrones denominada oxido de aluminio, esta tienealgunas mnimas propiedades protectoras.Bien, el proceso de anodizado consiste en obtener de manera artificial pelculas de oxido demucho mas espesor ycon mejores caractersticas de proteccin que las capas naturales,estas se obtienen mediante procesos qumicos y electrolticos. Artificialmente se puedenobtener pelculas en las que el espesor es de 25 - 30 micrones en el tratamiento de proteccino decoracin y de casi 100 micrones con el procedimiento de endurecimiento superficial(Anodizado Duro).En sntesis podemos decir que el proceso de anodizado consiste en formar artificialmente unacapa de oxido de aluminio en la superficie del metal, este procedimiento llevado a cabo en unmedio sulfrico produce la oxidacin del material desde la superficie hacia el interior, comodijimos anteriormente el material que produce la oxidacin, es oxido de aluminio, muycaracterstico por su excelente resistencia a los agentes qumicos, alta dureza, bajaconductividad elctrica y estructura molecular porosa, esta ultima junto con las anteriores, es laque nos permite darle una excelente terminacin, caractersticas que la hacen adecuada yvaliosa a la hora de elegir un medio de proteccin para este metal.Una capa de oxido tambin puede crecer en ciertos metales adems del Aluminio, en metalescomo el Niobio, Tantalio, Titanio, Tungsteno, Zirconio. Siguiendo las caractersticas de lo queocurre con el Aluminio. El espesor de esta capa y sus propiedades varan grandementedependiendo del metal. Solamente con el Aluminio y tantalio (y recientemente el Niobio)existen capas de substancial importancia comercial y tecnolgico como capacitoresdielctricos.El Aluminio y aleaciones de Aluminio, nico entre esos metales que adems de la delgadabarrera de xido, en ciertos cidos electrolticos produce una densa capa de xido,conteniendo una alta densidad de microscpicos poros.Este revestimiento tiene diversas e importantes aplicaciones incluyendo el acabado para laarquitectura, la prevencin de la corrosin de automotores y estructuras aeroespaciales, y- 2255 -aislamiento elctrico. En circunstancia esta capa porosa es a menudo el propsito delanodizado. El mismo principio mantiene para el crecimiento de las capas de xido en otrosmetales.En una celda de anodizado la pieza de aluminio es puesto como nodo y es conectado alterminal positivo de una fuente de alimentacin de corriente continua. El ctodo es conectadoal terminal negativo de la fuente. El ctodo puede ser de planchas o barras de carbn, plomo,nquel, acero inoxidable, cualquier otro conductor elctrico que sea inerte en el bao deanodizado. Cuando se cierre el circuito, los electrones son apartados desde el metal determinal positivo permitiendo que los iones de la superficie del metal reaccionen con el aguapara formar una capa de xido en el metal. Los iones hidrogeno viajan por el bao hacia elctodo donde forman hidrogeno gaseoso. Los baos electrolticos son seleccionados tomandoen cuenta que el xido formado sea insoluble, o se disuelve mucho ms lento que losdepsitos. Entonces una adherente capa de oxido crece en la pieza de aluminio. Lacomposicin y mantenimiento del bao es de primordial importancia tanto como la capa barrerao los poros.El xido de aluminio es fuertemente soluble comnmente en soluciones de: borato de amonio,fosfato, o composiciones tartrato.El crecimiento de xido y poros en electrolitos cidos puede no solamente ser depositado,tambin puede ser disuelto.El bao ms ampliamente usado es el cido sulfrico diluido, tpicamente alrededor de 1 molar 10 % en peso de concentracin. Otros baos usados para aplicaciones particulares estnhechos con cido oxlico o cido fosfrico6.2 Capa de oxidoLos metales que pueden ser anodizados tambin reaccionan rpidamente con el oxigeno delaire. As bajo ciertas condiciones ambientales la superficie es siempre cubierta con unadelgada capa de xido. Las caractersticas de esta pelcula: estructura y composicin dependede la exposicin y medio ambiente. Pero el aluminio siempre tiene una capa de xido de 2 3nm de espesor (un nanmetro es una billonsima parte de un metro) seguido del metal.La capa de xido estabiliza la superficie contra las dems reacciones del medio ambiente y esun excelente aislador elctrico. Cuando una pieza es cubierta con este xido, es hecha en elnodo de una celda electroltica. Si una celda electroltica contiene un borato como electrolitono fluye significativamente la corriente hasta que es incrementado el voltaje entre 1 y 2 voltiosEste oxido sostiene un campo elctrico (Voltaje /Espesor) debido a 1V/nm, un campo muy altopor cierto.- 2266 -Es esta corriente elctrica que oxida al agua para generar oxigeno. La generacin no se ve.Esto ocurre porque los iones xido se estn moviendo en la direccin del electrolito al nodo.En el ctodo la reaccin es completada por la reduccin de los iones hidrgeno a hidrgenogaseoso.La fig. 14 ilustra los diferentes componentes de una celda electroltica.

6.3 Reacciones qumicas durante este proceso.La reaccin total durante la anodizacin es:2Al + 3H2O --------- Al2O3 + 3H2La reaccin en el nodo ocurre en la interfase metal/ oxido y oxido/electrolitoLos iones que hacen subir el oxido son mviles bajo condiciones de campos altos.En la interfase metal/xido los aniones Oxigeno se mueven hacia adentro para reaccionar conel metal2Al + 3O2- ------- Al2O3 + 6e-En la interfase oxido/electrolito los ctiones aluminio se mueven hacia afuera para reaccionarcon el agua.2Al3+ + 3H2O ------- Al2O3 + 6H+En el caso de la disolucin del aluminio en el electrolito durante la formacin del poro en lapelcula la reaccin en el nodo es:2Al --------- 2Al3+ + 6e-La reaccin en el ctodo es la formacin del hidrgeno gaseoso6H+ + 6e- --------- 3H26.4 Comportamiento de la Capa de OxidoFactores como la temperatura, la concentracin del electrolito, el material, el voltaje influyen enla formacin de la capa andica. Obteniendo para una relacin espesor/voltaje a temperaturaambiente, el ratio espesor /voltaje es cerca de 1,2 nm/V, el espesor es muy uniforme a travsde la superficie porque en cualquier lado la cada del voltaje debe ser lo mismo. Para cadacomposicin del bao y temperatura hay un voltaje mximo que puede ser soportado para quela descomposicin ocurra. A mayor dilucin de la concentracin del electrolito el voltaje dedescomposicin es alto y un altsimo voltaje es alcanzado en electrolitos acuosos cerca de1000 V y la capa barrera es cerca de 1 micrn (millonsima de metro) de grosor de 300 a 500veces ms denso que el oxido nativo a temperatura del medio que lo rodea

Fig. 15.- Capa amorfa formada naturalmente (cortesa de R.C.Furneaux, G.E. Thompson, and G.C. Wood, Corrosion Science, Vol. 18, p 853, 1978).El oxido barrera depositado en aluminio limpio a temperatura ambiente tiene una estructuraamorfa (no cristalina) aquella tiene su patrn de difraccin de rayos x es una aureola difusa. LaFig. 15, muestra una seccin transversal de un crecimiento de xido amorfo fijo a unadensidad de corriente 1,0 A/dm2 en 0,16 M de tartrato de amonio a 20C (68F) a un voltaje de200V, el espesor del xido es de 220 nm equivalente a 1,1 nm/V como es esperado para unaestructura amorfa all no se distingue rasgos estructurales.La microfotografa en la Fig. 16 y la Fig.17. ha sido obtenida usando un microscopio detransmisin electrnica el cual puede mostrar muy bien detalles a muy alta resolucin de

Fig. 16.- Capa andica vista seccin (cortes a de Alwitt and Takei)

Fig. 17.- Capa andica vista frontal (cortesa de Alwitt and Takei)

una capa andica formada artificialmente, apreciamos una ordenada y slida capa biendefinida.6.5 Poros en la capa de xidos andicosLos poros en oxido de aluminio crece en cido sulfrico diluido tpicamente a 10 por ciento deconcentracin pero, tambin son comerciales, los procesos usando cido fosfrico, cidocrmico, cido oxlico y mezclas de cidos inorgnicos y orgnicos. Un rasgo comn de estosbaos en anodizado es la habilidad a retener una alta concentracin de aluminio en solucin.Esto es esencial porque una gran fraccin del aluminio que es oxidado no es retenida en lapelcula, pero pasa a la solucin. Por ejemplo, por anodizar en cido sulfrico, cerca de 60%del aluminio oxidado esta en la pelcula y el remanente se encuentra en solucin.

Fig.18.- Formacin de los poros (cortesa Arthur W. Brace the technology ofaluminium)

Fig. 19.- Vista de la capa andica formada a diferentes voltajes (cortesaArthur W. Brace the technology of aluminium)

Fig.20.- Modelos de las celdas y poros en la capa andica (cortesa ArthurW. Brace the technology of aluminium)Un bosquejo idealizado de la estructura de la pelcula se muestra en la Fig. 20 El oxido tieneuna estructura celular con un poro central en cada celda. El bosquejo muestra celdashexagonales uniformes, pero una anodizacin con malas condiciones produce pelculas conmayor desorden en la distribucin de medidas de celdas y dimetros de poro e inclusive en lacapa barrera. Las dimensiones de las celdas y poros dependen de la composicin del bao,temperatura y el voltaje, pero el resultado final es extremadamente una alta densidad de porosfinos. El dimetro de la celda esta en el rango de 50 300 nm y el dimetro del poro estpicamente 1/3 a del dimetro de la celda. La densidad de poblacin de celdas esaproximadamente de 10 a ms de 100 por m2, pero la proporcin comn es de 1000:1.Por ejemplo pelculas de espesores de 20 a 50 m (m = una millonsima parte un metro) conporos de 20 nm es tpico para el crecimiento en cido sulfrico.7. ESTUDIO DE LOS FACTORES QUE AFECTAN EL ANODIZADO7.1 Material del perfil a anodizar aleacin AA 6063.Composicin qumica porcentaje en peso: 0,2% a 0,6% de Si; 0,35% Fe como max; 0,10% Cumax; 0,10% Mn max; 0,45% a 0,9% Mg; 0,10% Cr max; 0,10% Zn max; 0,10% Ti max, 0,05%max Otros; Remanente Al.Manteniendo estos lmites estrechos, los productores ofrecen las caractersticas de extrusin yun buen acabado superficial con una buena resistencia mecnica.La aleacin AA 6063 pertenece al sistema Al-Mg-Si-Fe. Magnesio y Silicio constituyen losmayores elementos aleantes.Hierro esta presente como una impureza mayor controlada, mientras tanto todos los otroselementos son considerados como impurezas menores. El Magnesio y Silicio fcilmentecombina en aluminio para formar el compuesto Mg2Si.El compuesto Mg2Si contiene 63,4 % en peso de magnesio y 36,6% en peso de Silicio con unarelacin en peso de 1,71 a 1,0Al momento de realizar la colada es muy importante mencionar que la temperatura influye en eltamao de los granos, un enfriamiento lento al momento de solidificar produce granos grandes.Un enfriamiento rpido atrapa al magnesio y el silicio en solucin produciendo una solucinslida supersaturada. Seguido de un tratamiento trmico llamado Homogenizacin. Elcalentamiento de los lingotes a la temperatura de homogenizacin causa cambios estructuralesal material empezando la precipitacin del Mg2Si a los 135 C el homogenizado por seis horasa 566 C es lo mas comn obteniendo una homogenizacin efectiva, reduce la microsegregacin.La difusin de los elementos ocurre mucho ms rpidamente a alta temperatura dehomogenizacin que a baja temperatura. El Magnesio y el Silicio se difunden ms rpidamenteque el hierro.Una vez extrudo a las piezas se le da un tratamiento de envejecimiento artificial a 175 C quepromueve la separacin de partculas de medidas sub-microscpicas desde la matriz paraproducir precipitacin y el efecto de endurecimiento del material.Influencia de los aleantes en el acabado. Al color propio del aluminio anodizado oxidado yaleaciones de aluminio es diferente segn la pureza respectivamente su aleacin.Partes de magnesio ms del 5% dan como resultado una sombra en la capa.Manganeso a partir de 0,1 % dan un ligero color amarillo en la capa si las cantidades sonmayores las cantidades se obscurecern.Silicio puede dar una capa de oxido un color ligeramente gris dependiendo en la forma que seencuentre en la aleacin, si es en la solucin hasta 1% en forma dura entonces la capa deoxido casi no tiene neblina.En cantidades de ms de 1% y si las soluciones no son duras dan una neblina gris.El tipo de aleacin con 3 6% de silicio es conocido como aleacin de tono gris.Cobre en cantidades aproximadas al 0.2% no tiene influencia significativa respecto al color,transparencia y dureza de la capa de oxido, en cantidades como es usual en las aleaciones(grupo Al, Cu, Mg) se obtiene sin embargo un apariencia no uniforme como mancha grises ymarrones. Adems aleaciones de cobre refuerzan la formacin de corrosin pittings galvnicodurante los procesos de Anodizacin.Zinc como aleacin no tiene influencia en la capa. Cantidades a partir del 2% , en caso de noser combinado con otros elementos tienen muy pocas neblinas y casi ninguna diferencia decolor.7.2 Parmetros del proceso de anodizado.Uno de los sueos de los anodizadores es producir una capa andica en el menor tiempoposible (obviamente garantizando la calidad). Las autoridades de control de calidad para elanodizado QUALANOD (Norma Espaola para Anodizado). Tiene establecido los siguientesparmetros:H2SO4 ---------------------------------------- menor que 200 g/lAl disuelto ---------------------------------- menor que 20 g/lTemperatura -------------------------------- inferior a 20 CDensidad de corriente -------------------- entre 1,4 y 1,8 A/ dm2Estos rangos definidos, parmetros establecidos permiten identificar y asegurar la calidad delAluminio Anodizado.En la prctica muchas veces se tiene que trabajar fuera de aquellos parmetros, obteniendoresultados aceptables, cuando los efectos contrarios (tiempo de tratamiento, temperatura deanodizado, densidad de corriente y la intensidad del coloreado del material) son balanceadosen relacin el uno al otro.7.3 Efectos de los parmetros de anodizado sobre las propiedades de la capa andica.Los siguientes parmetros son los ms importantes que influyen en la capa:- Concentracin del H2SO4 en el electrolito- Temperatura del electrolito- Voltaje aplicado y/o densidad de corriente, resultado de los parmetros previos- Eficiencia de la agitacin y enfriamiento del electrolitoEstos parmetros contribuyen tambin en la determinacin de otro factor importante que es elcosto de energa.La corriente elctrica es costeada por Kw-h y su precio es muchas veces establecido por losvalores de la potencia mxima y el tiempo de uso:E x I x t = PDonde:E = Potencial (Voltios)I = Intensidad de corriente (Amperios)t = Tiempo (horas)P = Potencia (Watts- hora)Una densidad de corriente alta un alto rango de voltaje significan un alto costo de energa.Para mantener la misma densidad de corriente, un rango de voltaje bajo requerimos una altaconcentracin de cido, una alta temperatura o un tiempo largo de proceso para obtener elmismo espesor de xido.Largos tiempos de inmersin y/o temperaturas altas actualmente producen capas blandas.7.3.1 Concentracin del cido sulfrico.A pesar del hecho que la conductividad mxima es obtenida con 350 g/l de cido sulfrico, laconcentracin del cido esta usualmente mantenida entre 150 y 250 g/l dado que los altosvalores tienden a dar capas blandas.La densidad de la capa andica decrece y por lo tanto el peso y espesor tambin, segn seaumenta la concentracin de cido.7.3.2 Efecto de la temperatura del electrolito.Describimos el efecto de la temperatura brevemente de la siguiente manera:A temperatura alta obtenemos- Capas de menor densidad aparente ( peso especifico), blando pero ms brillante,- Grandes dificultades para sellar lo poros, porque la capa externa tiende a ser blanda ya desmoronarse,- Ms fcilmente capas coloreadas, pero grandes dificultades en reproducir el color si elmtodo por absorcin del tinte es usado y un coloreado rpido (de una forma msadecuada) si es usado el mtodo electroltico con sales de estao, nquel y cobalto.Mientras que a temperaturas bajas.- Se produce capas duras con mejor resistencia a la abrasin, aunque se requiere altovoltaje para alcanzar la misma densidad de corriente.7.3.3 El efecto del VoltajeEl voltaje aplicado influye en la porosidad de la capa, dado que con un menor voltaje se obtienepequeos pero numerosos poros y.Voltajes altos dan pocos pero grandes poros por rea de superficie7.3.4 Efecto de la densidad de corrienteSi la densidad de la corriente permanece constante, el espesor de la capa producida esdirectamente proporcional al tiempo.La densidad de corriente es mantenida por un incremento progresivo en el voltaje, capaz decompensar el incremento de la resistencia causada por un incremento en la capa.Los efectos de la densidad de corriente son:A menor densidad de corriente (1,0A/dm2) da excelente brillo pero una menor velocidad deanodizado.Una alta densidad de corriente:Conduce a una formacin rpida de capa, pero con gran riesgo de tener capa blanda yquemada.Produce gran cantidad de calor a la interfase capa electrolito y por lo tanto requiereun adecuado sistema de agitacin y mezclado para el electrolito.Mejora la resistencia a la abrasin con una adecuada agitacin y enfriamiento.7.3.5 AgitacinLa agitacin es llevada a cabo principalmente para eliminar el calor producido sobre lasuperficie de la capa durante el proceso electroqumico.Experiencias prcticas muestran que el mejor resultado es obtenido por choques de aire atravs de una difusin especial que produce burbujas de dimetro muy pequeo (mejor s esmenor que 2 mm), Una simple agitacin no es suficiente para mantener la solucin a latemperatura correcta. Por lo tanto tambin es necesario instalar un sistema de enfriamiento concambio de calor. La potencia de la cual de acuerdo a las indicaciones de Qualanod, debe ser:I x (E+3) x 0,86 = Kcal. hr.Donde:I = Intensidad de corriente (Amperios)E= Potencial (Voltios)0,86= factor de conversin7.4 Algunos conceptos fsicosLa base electroqumica para la produccin del xido andico es la ley de Faraday, segn elcual la cantidad de metal depositado sobre el ctodo o disuelto por el nodo soluble esproporcional a la carga elctrica pasada i.e. 1 equiv gr de Al metlico es convertido en 1equivgr de xido de aluminio por 96 501 coulombs de electricidad ( 1Faraday) permitido para pasara travs del electrolito.Recordando que la unidad de carga elctrica es el coulumb correspondiendo a 1 A (medida dela intensidad de corriente) por 1 seg.Por lo tanto es evidente que con una densidad de corriente constante, el espesor de la capade xido es proporcional al tiempo de anodizado y que el espesor del xido depende delnmero de carga elctrica pasada (cuolumb) el cual es expresado como(A/dm2) x tiempoEn resumen.El espesor de la capa es proporcional a lo coulumbs pasados. i.e a la densidad decorriente por tiempo.El espesor de la capa no depende del voltaje.En condiciones industriales, 4700 coulumbs /dm2 son necesarios para producir 25m en aleaciones AA1000, AA1100, AA5005, AA 5052 y AA 6063.Aproximadamente 5500 coulumbs/dm2 para aleaciones como AA 6061, AA 6082 ysobre 6300 Coulombs/dm2 para aleaciones de alta densidad de cobre.El nmero de coulumbs es altamente influenciado por la condicin del electrolitoparticularmente la temperatura la concentracin del cido y los parmetros quepuedan influenciar la velocidad con la cual la capa de xido es disuelta.8. DETERMINACIN DE LA CAPA ANODICALas capas andicas de xido se designan por su espesor expresado en micrones (m). Elespesor requerido para un recubrimiento es de primordial importancia y siempre debe serespecificado.La eleccin del espesor para una aplicacin determinada se realiza de mutuo acuerdo entre elcliente y el anodizador, teniendo en cuenta la agresividad del medio, condiciones y servicio delmaterial.Es de uso comn lo siguiente:Uso interiores decorativo 5 mPara uso interior 10 mExteriores con limpieza frecuente 15 mInteriores con rozamiento 20 mIndustrial o ambientes marinos 25 mSi la densidad de corriente es mantenida constante el espesor de capa dependerdirectamente del tiempo de anodizado. Muchas expresiones matemticas se han planteadopara relacionar el espesor vs el tiempo. La bibliografa Arthur W. Brace, The technology ofanodizing aluminium, muestra una relacin obtenida para determinar el espesor de la capaandica basada en la experiencia.

Ejm.

Esta relacin nos permite estimar el tiempo necesario para alcanzar un espesor determinado,teniendo las otras variables controladas.9. TAMAO Y LOCALIZACIN DE LA PLANTA9.1 Capacidad de la planta.Del anlisis de los datos del comportamiento del mercado peruano realizado lneas atrs y conla proyeccin de cubrir el 70% de la demanda, la planta debe tener la capacidad de producir1465 333.24 m2 de perfiles anodizados anuales. Este valor se considera para determinar losdiferentes componentes de la planta.Para procesos que requieren una preparacin previa de acondicionamiento para producir serecomienda el trabajo continuo, en este caso la preparacin previa de los baos es elcalentamiento de los mismos hasta la temperatura de proceso de cada uno. Por eso se estimatrabajar 16 horas diarias, 20 das al mes y 240 das al ao.Ante la globalizacin y la apertura del mercado con la presencia de importadores de productosterminados, trajo como consecuencia la cada de los precios de los perfiles a costa de bajar losespesores y la calidad de los acabados industriales.Con el fin de ser competitivos en el mercado se propuso modernizar nuestra planta paraoptimizar el consumo de energa elctrica, calorfica, insumos qumicos y mano de obra. Sinperder la visin de ser los lideres en el mercado. Adems de satisfacer las normas respecto alos sistema de calidad, medio ambiente y salud ocupacional. Ofreciendo al personal un lugarseguro para el desarrollo de sus actividades.El proyecto tiene como eje principal lo siguiente:Agrupar cuatro tinas de anodizado en una sola planta dejando espacio parafuturas tinas de proceso.Dos tinas para electro colorLas tinas de proceso deben satisfacer el requerimiento de los clientes externosque solicitan perfiles anodizados con longitudes mayores a seis metros ejemplo6,40 mLas tinas sern de 8 metros tiles de longitud una profundidad de 2,5 mVentilacin natural y extractores localizados. Reduciendo el nmero de personalque esta expuesto a los vapores de los baos al mnimo.La orientacin de la planta ser de Sur a NorteUbicando los servicios de planta en una zona cercana: Caldero, Compresora,Equipo de tratamiento de agua. Sistema de refrigeracin, zona de insumosqumicos y tratamiento de aguas residuales.Puente gra para las nuevas dimensionesZona para amarre y descarga independiente.9.2 Localizacin de la plantaFactores que inciden en la ubicacin de la planta9.2.1 Materias primasNuestra materia prima son los perfiles de aluminio extrudos, nuestro objetivo es anodizarnuestra produccin de perfiles.Lo ideal es que los perfiles que salen de extrusin sean lo ms rpidamente cubiertos con lacapa protectora que se obtiene por el anodizado9.2.2 InsumosPara el proceso de anodizado utilizamos se distintos proveedores extranjeros y nacionalesinsumos de probada calidad. Siendo los siguientes:Los insumos Importados tienen un programa estricto de abastecimiento considerando lostiempos de viaje y liberacin aduanera de los productos.Estos tienen nombres comerciales.DesengraseDecapanteAditivo para el decapadoHumectante no inicoSal de colorEstabilizador de colorAditivo de sellado.Los insumos Nacionales utilizados de uso industrial y son:Acido Sulfrico IndAcido Ntrico IndAcido Actico IndHipoclorito de sodio 10% IndAmoniaco lquido 26Be IndSosa custica Liquida 50% IndTanto los insumos Importados como los Nacionales deben cumplir nuestras especificacionestcnicas de calidad y seguridad.9.2.3 Mano de obraDebido a la ubicacin de la planta es de fcil acceso al personal que labora en ella.9.2.4 MercadoLa ruta que sigue nuestro producto es propicia para llegar a nuestros clientes sin mayorescontratiempos9.2.5 TransporteComo se haba mencionado antes la principal va de comunicacin es la carretera central yesto hace que el transporte tanto como de nuestro personal y nuestros productos seandinmicos.9.2.6 AguaAl contar con un pozo de agua hace que asegure el abastecimiento de este principal insumopara el proceso9.2.7 ElectricidadSomos considerados como clientes de gran consumo por eso se puede negociar lascantidades asignadas con la compaa suministradora9.2.8 TerrenoLa planta esta ubicada en la carretera central Km 8,5 con un rea de 35,000 m2Lugar estratgico por sus vas de comunicacin y disponibilidad de recursos.9.2.9 ClimaTeniendo en cuenta que Lima es una ciudad que tiene una Humedad relativa de ms de del80%Hace que los perfiles no logren secarse por si mismos al salir del sellado9.2.10 Restricciones legalesEl pas tiene una poltica de control de insumos que son derivados a la elaboracin de drogasEstos insumos son de uso masivo, en nuestro caso el cido Sulfrico y el amoniaco ind,requiere un seguimiento minucioso.Tambin existe una norma legal sobre los residuos slidos que hay que tener presente por queal infringir estas normas podran hasta cerrar la plant a.9.2.10 Tratamiento de aguas residualesLas disposiciones ambientales y lo reglamentaciones velan por una produccin segura y queno dae al medio ambiente.Por lo que la planta contar con una planta de tratamiento de aguas residuales.10.1 Pre-tratamiento de la superficie.Como el carcter metlico y la apariencia de la superficie del aluminio no ser cambiado por laoxidacin andica, mucho depende del tratamiento previo de la superficie. Lijando se eliminanirregularidades en la superficie como rayaduras manchas por ejemplo.Efectos especiales de la superficie se pueden tener por un tratamiento mecnico o qumico enesto se puede mencionar: Gratado, Pulido mecnico, Pulido qumico, Abrillantado qumico, etc.Teniendo como referencia la norma DIN 17611 para el tratamiento de la superficie se detallalas diferentes denominaciones respecto al tratamiento recibido.10.1.1 E0.- Sin pre- tratamiento anodizado y sellado.La oxidacin andica se efecta despus del desengrase y decapado (eliminacin de la capade oxido existente). La calidad de la superficie que existe en la fabricacin se mantiene.10.1.2 E1.- Lijado, anodizado y sellado.Por el lijado se obtiene una superficie relativamente uniforme y algo opaco. Eventuales fallasen la superficie se pueden eliminar.10.1.3 E2.- Escobillado, anodizado y sellado.Por escobillado se obtiene una superficie uniforme y claro (contrario al E1) las rayas se puedenver.Este tratamiento permite la disminucin de los insumos en anodizado en lo que respecta a lapreparacin de superficie por esto consideramos una Gratadora a la vez que nos permiteofrecer una nueva textura del perfil anodizado.10.1.4 E3.- Pulido, anodizado y sellado.Por el pulido se obtiene una superficie brillante. Las fallas de la superficie de eliminan porpartes y otras de pueden ver mas claros.10.1.5 E4.- Lijado, escobillado, anodizado y sellado.Por el lijado y escobillado se obtiene una superficie uniforme y clara10.1.6 E5.- Lijado, pulido, anodizado y sellado.- 43 -Por el lijado y pulido se obtiene una superficie brillante. Fallas superficiales son eliminadosparcialmente.10.1.7 E6.- Tratamiento qumico previo, anodizado y sellado.Despus del desengrase se obtiene una superficie satinada o mate por el tratamiento ensoluciones especiales de decapado. Pequeas raspaduras, rayaduras, que se obtienen en lafabricacin no pueden ser eliminadas completamente. Corrosin que antes del decapado nose han visto o difcilmente se han visto podrn verse por este tratamiento.Irregularidades en la composicin como por ejemplo granos gruesos as como uniones osoldaduras pueden ser vistas por este tratamiento.El tratamiento descrito segn E0 E6 se refiere aluminio y aleaciones de aluminio de calidadanodizado. Con materiales en calidad normal, fuera de esta norma se pueden hacer tambinpre-tratamientos para mejorar la superficie y aumentar la resistencia a la corrosin.Perfiles as tratados no tienes la misma calidad respecto a la apariencia decorativa despus dela oxidacin andica.10.2 Herramental (Electrodos, platinas, ganchos, accesorios, alambre)Despus del pre-tratamiento mecnico y antes del pre-tratamiento qumico as como para lassiguientes etapas: Desengrase, Decapado, Soda. Neutralizado, Anodizado, Coloreado ySellado y Secado. Los perfiles a trabajar tienen que ser fijados a las platinas formando cargasque posteriormente pasan por todo el proceso de anodizado.Por ser un proceso electroqumico aqu es muy importante las uniones para que aseguren unabuena conduccin de la corriente hacia los perfiles.Los materiales para el herramental deben tener las siguientes caractersticas:Buena dureza mecnicaBuen conductor de corriente elctricaLas piezas deben fijarse muy bienUna fcil colocacin y retiro de las piezas deben ser factibles sin daar las piezas.Para nuestro proceso los herramentales son de aluminio obteniendo muy buenos resultados .Una vez preparada las cargas inician el proceso.Para los insumos qumicos importados se considera los precios nacionalizados. En lossiguientes puntos se describe cada uno de los procesos y los parmetros respectivos se danms adelante en la Tabla 11.- Parmetros del proceso.10.3 DesengraseEste proceso consiste en retirar todos los residuos de grasa y aceites que pudiera haberrecibido el perfil durante el trayecto desde la extrusin hasta la planta de anodizado. En losdiferentes procesos mecnicos tales como estirado, corte, envejecido, huella de los operarios altransportar o fijar a las platinas etc.Generalmente se realiza con una solucin detergente ligeramente alcalina para mejorar suaccin sobre las suciedades, la solucin debe humedecer todas las partes del materialPH del desengrase debe estar entre 9 a11 la temperatura entre 50 a 80C10.4 DecapadoDespus de haber enjuagado las piezas generalmente se hace el decapado con soluciones devariadas formulaciones que van desde los decapados cidos hasta los decapados alcalinos.Inclusive los decapados denominados largo tiempo.Los decapantes son mezclas de hidrxido de sodio, carbonatos y aditivos. Los aditivos sirvenpara que las superficies del metal sea humedecido uniformemente y obtener un superficieuniforme. La soda custica disuelve el aluminio liberando hidrgeno y formando aluminato desodio. El Aluminio aumenta constantemente, si el aluminato de sodio no puede ser mantenidoen la solucin entonces se forman las llamados piedras (Hidratos de oxido de aluminio). Estehidrato de Aluminio se forma en el piso, las paredes y en los tubos de calentamiento, esta capaes bien dura y se retira con mucha dificultad.Por eso buenos aditivos de decapado no permiten la formacin de piedras. Este bao debeser controlado analticamente para mantener uniformidad en el proceso.

10.5 SodaEsta es una solucin de soda custica de mayor concentracin cuya funcin es dar un ataqueprofundo a los perfiles con el objetivo de desprender los elementos que no reaccionaron en eldecapado, este ataque es de muy poco tiempo.10.6 NeutralizadoDespus de los procesos de decapado y soda los perfiles se cubren de una capa negra y estase retira en el bao de neutralizado compuesta por una solucin diluida de cido ntrico poruna simple inmersin a temperatura ambiente.Posterior a este proceso son muy importantes los enjuagues10.7 AnodizadoEl anodizado se puede hacer en diferentes composiciones usando corriente continua o alterna.Dependiendo de las facilidades de poner en prctica se escoge un mtodo. El mtodo msusado es mtodo de cido Sulfrico del 15 al 20%, con corriente continua. Teniendo tensionesentre 12 a 20 voltios, obteniendo una densidad de corriente de 1 a 2 A/dm2. La temperatura delbao debe estar entre 18 y 22 C.Si las piezas se sumergen en el bao de electrolito y funcionan como nodos entoncesdespus de poner corriente hay la siguiente reaccin:En el primer segundo despus de conectar la corriente se forma una capa base delgadita, librede poros dielctricos la cual se llama capa barrera. Esta capa crece proporcionalmenterespecto a la tensin hasta alcanzar un grosor de 0.02 m. Esta capa barrera tiene unresistencia elctrica sumamente alta. En la tensiones usuales del anodizado de entre 12 a 20voltios debera a tensin constante, bajar rpidamente la densidad de corriente y debera pararel crecimiento de la capa, esto sin embargo no es el caso. El oxido de la capa barrera es predisueltaqumicamente por el electrolito. Por la tensin de corriente continua viajan aniones quecontienen Oxigeno (con carga elctrica negativa) a las piezas que funcionan como nodo ydepositan ah el Oxigeno. Por eso se transforma la capa barrera en una capa de poros finos enforma de alvolos que por mm2 contiene aproximadamente entre 600 millones a 1000millones de poros. Importante es que los aniones con oxigeno pasen por los poros hasta elfrente donde crece la capa barrera. Como se forma un estado de equilibrio entre la formacinde la capa barrera y la transformacin de la capa barrera, puede crecer mas la capa derevestimiento de poros finos pero al mismo tiempo hay una disolucin qumica por el electrolito.El grosor de la capa barrera por eso se queda lo mismo. Con el Oxido de Aluminio ( Al2O3)comparado con el Aluminio transformado contiene una parte ms alta en volumen, crece lacapa de xido, referente a la superficie original del aluminio aproximadamente 1/3 hacia fueradel metal y 2/3 hacia adentro del metal.La capa de xido consiste en xido de aluminio y contiene de acuerdo a la composicin delelectrolito hasta importantes partes de sulfato (10 a 15 %), etc. El peso especifico promedio esde 3.1, la dureza de la capa de xido depende de la composicin del material base y de lascondiciones de oxidacin. Se obtienen micro dureza de entre 250 a 300 Dureza Vickers (HV) .La dureza aumenta en direccin al metal base. En el anodizado duro este efecto no existe.Aqu se obtiene dureza de hasta aproximadamente 550 HV piezas de anodizado duro muydifcilmente pueden ser coloreadas o no se pueden colorear.10.8 ColoreadoNos referiremos al coloreado electroltico que es de mucha importancia para nuestrosproductos por su gran resistencia al medio ambiente, y la luz solarEl electrolito de estos baos contienen metales pesados como Nquel, Cobalto, Cobre oEstao. Piezas coloreadas en estos baos tienen muy buena resistencia a la luz y mayorresistencia a la corrosin lo que es muy importante para la industria de la construccin. Comopor ejemplo perfiles de ventanas y paneles de pared.Las piezas a colorear deben ser enjuagadas intensamente despus del anodizado y secolocan en el bao de colorLuego de una secuencia programada que es controlada por el equipo se estabiliza en 0.2A/dm2 se colocan pequeas partculas de metal en el fondo de los poros.La intensidad del color depende proporcionalmente de la cantidad de metal absorbida y deltiempo.Un bao de color contiene:Estao II 18 g/LAcido Sulfrico 18 g/LEstabilizador de color 18 g/LSiendo el estabilizador un aditivo que reduce la oxidacin del Sn II a Sn IV10.9 SelladoDespus de un buen enjuague los perfiles entran al bao de sellado, que consiste en aguatratada por Osmosis inversa caliente. En esta etapa final se cierra la capa de xido todavaabierta y porosa. La resistencia a la corrosin ptima as como la resistencia a la luz delcoloreado se obtiene recin despus de un buen sellado. El sellado se hace normalmente atemperatura de 96C y en un tiempo de 3min /mDurante el proceso de sellado la capa de xido de Aluminio es hidratada el oxido sertransformado en bohemita mediante la siguiente reaccin:Al2O3 + H2O -------- 2AlOOHComo esta transformacin esta combinada con un engrandecimiento del volumen llegando aldeseado cerrado de los poros. El poder de absorcin de la capa de xido a colorantes esanulado, la reaccin no solo pasa en los poros sino tambin en la superficie de la capa.10.10 SecadoConsiste en retirar el agua remanente de los perfiles con aire caliente, proporcionado por unquemador a gas, la temperatura de trabajo es aprox. a 50C.11. CONTROL DE CALIDAD DE LOS PERFILES ANODIZADOS11.1 Medicin del grosor de la capa andicaEl grosor de la capa andica se mide rpida y fcilmente con instrumentos que trabajan concorriente parsita segn la norma DIN 50984 su equivalente ASTM B244.Este mtodo esta basado en las corrientes Foucault, un oscilador enva una seal a una sonda,en cuyo interior se aloja una bobina en sintona con el oscilador. Cuando la sonda en lugar deapoyarse sobre el metal desnudo, se apoya sobre un recubrimiento, se produce una seal quese interpreta en el instrumento de medida y es proporcional al espesor del recubrimientomedimos la capa andica con el Medidor de capa andica digital porttil ISOSCOPE MP10(Fischer). Siguiendo mtodo recomendado por la firma que suministrada el equipo. Es precisodisponer de patrones para el ajuste del cero, y el calibrado del aparato. Para el ajuste del cerose usa una pieza de la serie que s esta midiendo. Sin haber sido sometida a la anodizacin.Como patrones de calibracin se usan diversas laminas aislantes, normalmente de materialplstico debidamente calibrados. La lectura es directa y en las unidades m ( micrones).11.2 Medicin de la calidad de selladoLa calidad de sellado se especifica por la medida de conductancia aparente segn DIN 50949 ISO 2931-1988 Un recubrimiento andico sobre aluminio puede representarse por unesquema elctrico compuesto por un cierto nmero de resistencias Ohmicas y capacitivas,montados en serie y/o en paralelo por un circuito de corriente alterna.El valor numrico de estas resistencias depende de las variables siguientes: Metal base (porejemplo: composicin, tamao y distribucin de compuestos nter metlicos y estadosuperficial). Procedimiento de sellado (por ejemplo: vapor, agua caliente, sales de nquel o decobalto impregnacin en fro etc.). Espesor y densidad del recubrimiento andico de oxidodependiendo del electrolito, etc. Procedimientos de coloracin o pigmentacin utilizados paracolorear el recubrimiento andico de oxido. Tiempo y condiciones de almacenamiento entre elsellado y su evaluacin.El equipo utilizado es el Anotest YD (fischer) que permite medir la admitancia en un intervalode 3 s a 300 s con precisin suficiente. Este dispositivo mide con una frecuencia de 1 Kz +/-10 Hz y estar provisto de dos electrodos uno es un tornillo que asegura el contacto elctricocon el metal base de la probeta y el otro es una sonda apropiada. Es una prueba es nodestructiva y rpida.Para la medicin se sigue el mtodo recomendado por la firma que suministra el equipoobteniendo una lectura directa en S.( microsiemens).12. METODOS DE ANALISIS DE LAS SOLUCIONES DE ANODIZADO12.1 Determinacin del desengrase12.1.1AlcanceEste mtodo cumple ampliamente el rango de concentraciones para soluciones de desengrasealcalinas.12.1.2 ResumenConsiste en una neutralizacin con cido ntrico 1N usando como indicador anaranjado demetilo, determinando la alcalinidad total.12.1.3 InterferenciasLos elementos presentes en la solucin no interfieren12.1.4 Reactivos12.1.4.1 Acido Ntrico 1N12.1.4.2 Anaranjado de Metilo como indicador12.1.4.3 ProcedimientoTomar una alcuota de la muestra de 25 mL y pasarlo a un frasco erlemeyer de 250 mL.Adicionar agua destilada 50 mL y como indicador Anaranjado de metilo. Agitar y titular concido ntrico (1N), hasta el cambio de color amarillo a rojo, considerar el volumen gastado comoA.12.1.5 ClculosCalcular como sigue:Desengrase (g/L) = 3,81 x ADonde:A = Volumen de Acido Ntrico gastado en la titulacin mLValor nominal de Desengrase en el bao.30 - 50 g/L12.2 Determinacin del Decapante y Aluminio disuelto.12.2.1 AlcanceEste mtodo cubre ampliamente los rangos para las soluciones de decapado alcalino.12.2.2 ResumenEl mtodo consiste en una serie de titulaciones con cido sulfrico. En la marcha sistemticaque para este proceso se ha propuesto. Primero se mide la alcalinidad total, finalmente lacantidad de aluminio.12.2.3 InterferenciasLos elementos presente no interfieren en el mtodo.12.2.4 RecomendacinSe debe tener mucho cuidado al identificar el punto final de las titulaciones.12.2.5 Reactivos12.2.5.1 Acido Sulfrico 1,0 N12.2.5.2 Solucin Indicador Fenoltalena12.2.5.3 Solucin Fluoruro de potasio al 50 %12.2.5.4 ProcedimientoDecapante12.2.5.4.1 Tomar una alcuota de 10 mL de la muestra y pasarlo a un frasco erlemeyer de 250mL que contenga 100 mL de agua destilada. Agregar 2 gotas de fenoltalena y titular con cidoSulfrico 1.0 N considerar el volumen gastado como (A)12.2.5.4.2 Adicionar 50 mL de solucin de fluoruro de potasio 50% y titular con cido sulfricohasta la decoloracin considerar el volumen gastado como (B)Clculos para determinar el Decapante:Decapante (g/L) = 3,55(3A-B)Valor nominal de Decapante en el bao50 80 g/LClculos determinar el Aluminio disueltoAluminio g/l = 1,24x BValor mximo permitido en el bao 40 g/L12.3 Determinacin de la concentracin de cido Sulfrico y Aluminio en los baos deanodizado12.3.1 AlcanceEste mtodo cubre los rangos en que las soluciones trabajan12.3.2 ResumenEste mtodo consiste en tomar una alcuota de la muestra y titular con una solucin deHidrxido de sodio de concentracin conocida. Usando como indicador Anaranjado de Metilo.12.3.3 InterferenciasLos elementos presentes en la solucin no interfieren.12.3.4 Reactivos12.3.4.1 Solucin de Hidrxido de Sodio 1,02NSe prepara una solucin cualquiera de soda (mayor que 1,02N). Luego se calcula su verdaderaNormalidad con 2,0 g. de Biftalato cido de potasio en un frasco erlemeyer de 250 mL diluidoen agua a 50 mL. Se titula con la soda previamente preparada agregando 2 gotas de solucinindicador fenoltalena, la variacin de color desde incolora a rosa permanente indica el puntoexacto de neutralizacin.Clculo de la Normalidad

Con la concentracin exacta de la soda preparada anteriormente, se prepara la solucin 1,02N,diluyendo con agua destilada.12.3.4.2 Indicador Anaranjado de metilo12.3.5 ProcedimientoTomar exactamente 5 mL de la muestra en un frasco erlemeyer de 250 mL. Aadir 30 mL deagua y 2 gotas de indicador Anaranjado de metilo, titular con la solucin 1,02N de soda hastaque vire de rojo a amarillo permanente, considerar el volumen gastado. Como A.Agregar 5 gotas de fenoltaleina y titular nuevamente considerar el volumen como B12.3.6 Clculos:H2SO4( g/L) = A mL NaOH (1,02N) gastados en la titulacin.Aluminio (g/L) = Bx 1,812.4 Determinacin del Sulfato de Estao en el electro color12.4.1 AlcanceEste mtodo cubre con amplitud el rango de concentracin en el cual se trabaja.12.4.2 ResumenEl mtodo consiste en una titulacin inversa de una solucin de Yodo, con Tosulfato de sodio.12.4.3 Reactivos12.4.3.1 Solucin de Yodo 0,1N12.4.3.2 Solucin de Almidn 1g/l12.4.3.3 Solucin de Tosulfato sodio 0,1N12.4.3.4 Acido clorhdrico (1:1)12.4.3.5 Mrmol granulado12.4.4 ProcedimientoIniciar con 50 mL de cido clorhdrico (1:1) En un erlemeyer de 250 mL, adicionar paso a pasomrmol granulado hasta se desprenda una moderada cantidad de gas. Adicionar exactamentecon la pipeta 20 mL de solucin de Yodo 0,1N, luego adicionar 10 mL de la solucin muestra ytitular con solucin de Tiosulfato de sodio 0,1 N, usando solucin de Almidn como indicador,hasta la decoloracin, considerar el volumen gastado como A.Clculos:SnSO4 (g/L) = 1,08 (20 A)Valor nominal de Sulfato de Estao en el bao:15 18 g/lPara el estabilizador de color se recomienda una relacin de 1:1 con respecto al Sulfato deEstao.cido total en el electrocolorDiluir 20 ml de la muestra del bao con 20 mL de agua destilada y mezclarlo bien.Luego titular con hidrxido de Sodio 1,0 N hasta un valor de PH = 2,1Clculos:Contenido de cido libre g/L = 2,8x mL de NaOH consumido12.5 Control del PH en el selladoTomar una muestra del bao de sellado y dejarlo enfriar luego con el PH-metro previamentecalibrado leer el PH de la muestra.El PH del sellado debe mantenerse en 5,5 6,0Haciendo las correcciones respectivas con Amoniaco o cido Actico.12.6 Determinacin de Soda Custica12.6.1 AlcanceEstablecer el mtodo de ensayo para determinar la concentracin de la soda, en la seccin deAnodizado12.6.2 ResumenEl mtodo consiste en una serie de titulaciones con cido Clorhdrico 1,0 N. Primero semide la alcalinidad total, luego la cantidad de aluminio disuelto.12.6.3 Reactivos12.6.3.1 Acido Clorhdrico 1,0 N12.6.3.2 Fenoltalena12.6.3.3 Solucin Fluoruro de Potasio al 50 %12.6.4 ProcedimientoTomar una alcuota de 2 mL de la muestra y pasarlo a un frasco erlenmeyer de 250 mL quecontenga 100 mL de agua destilada. Agregar 5 gotas de fenoltalena y titular con cidoClorhdrico 1.0 N Hasta su decoloracin, considerar el volumen gastado como (A)Adicionar 10 mL de solucin de fluoruro de Potasio 50% y titular con cido Clorhdrico hasta ladecoloracin considerar el volumen gastado como (B)Clculos:- Contenido de Soda Custica (NaOH) g/L = (20 x A) (6,6 x B)Valor nominal en el bao 50 g/L- Contenido de Aluminio (Al) g/L = 5 x BValor mximo en el bao 40 g/L12.7 Determinacin del neutralizado12.7.1 AlcanceEstablecer el mtodo de ensayo para determinar la concentracin del Acido Ntrico, en el baode neutralizado de la seccin de Anodizado.12.7.2 ResumenEl mtodo consiste en una neutralizacin con Hidrxido de Sodio 1,0 N.12.7.3 Reactivos12.7.3.1 Materiales de laboratorio12.7.3.2 Hidrxido de sodio 1,0 N12.7.3.3 Fenoltalena12.7.3 ProcedimientoTomar una alcuota de 5 mL de la muestra y pasarlo a un frasco erlenmeyer de 250 mL quecontenga 30 mL de agua destilada. Agregar 5gotas de fenoltalena y titular con Hidrxido desodio 1,0 N. Considerar el volumen gastado como (A).Clculos:HNO3 (g/L ) = 12,6 x AValor nominal en el bao: 50 - 70 g/L- 55 -13. ESPECIFICACIN TECNICA DE LOS INSUMOS13.1 Desengrase13.1.1 Nombre del producto: DESENGRASE13.1.2 Propiedades:Aspecto fsico: Polvo blanco.Alcalinidad: Ligera.13.1.3 Debe satisfacer el insumo:- Desengrase activo sobre el Aluminio.- Agentes limpiadores biodegradables.- Ligeramente Alcalino para ataque suave del aluminio.- Retirar la grasa de la superficie de los perfiles.13.1.4 Embalaje:- Tambores cilndricos, envases resistentes al medio ambiente y manipuleo.- Cada uno debe tener identificacin clara.13.2. Decapante13.2.1Nombre del producto: DECAPANTE13.2.2 Propiedades:Aspecto fsico: Polvo altamente alcalino que acta sobre la superficie delaluminio.13.2.3 Debe satisfacer el insumo:- Dar un tono mate al perfil.- Evitar la formacin de incrustaciones en los baos alcalinos.- No debe formar compuestos duros.- Facilitar la limpieza de las tinas.- Facilitar la limpieza de los perfiles tubulares.13.3 Aditivo para el decapado13.3.1 Nombre del producto: ELIMINADOR DE PIEDRA13.3.2 Propiedades:Aspecto fsico: Lquido que se usa como aditivo en el Desengrase yDecapante..3.3 Debe satisfacer el insumo:- Evitar la formacin de incrustaciones en los baos alcalinos.- No debe formar compuestos duros.- Facilitar la limpieza de las tinas.- Facilitar la limpieza de los perfiles tubulares.13.3.4 Embalaje:- Tambores cilndricos, envases resistentes al medio ambiente y manipuleo.- Cada uno debe estar con identificacin clara.13.4 Humectante no inico13.4.1Nombre del producto: HUMECTANTE13.4.2 Propiedades:Aspecto fsico: Lquido que se usa como aditivo en el Anodizado y Soda.13.4.3 Debe satisfacer el insumo:Formar una capa de espuma en la superficie de los baos.13.4.4 Embalaje:- Tambores cilndricos, envases resistentes al medio ambiente y manipuleo.- Cada uno debe estar con identificacin clara.13.5 Sal de color13.5.1 Nombre del producto: SAL DE COLOR13.5.2 Propiedades:Aspecto fsico: Cristalino.13.5.3 Debe satisfacer el insumo:- Cristales finamente divididos.- Fcilmente soluble en solucin cida.- Debe ser apropiado para colorear aluminio electrolticamente.13.5.4 Embalaje:- Tambores cilndricos, envases resistentes al medio ambiente y manipuleo.- Cada uno debe tener identificacin clara.13.6 Estabilizador de color13.6.1 Nombre del producto: ESTABILIZADOR DE COLOR13.6.2 Propiedades:Aspecto fsico: Lquido que se usa como aditivo en el electro color.13.6.3 Debe satisfacer el insumo:- Evitar la oxidacin del estao.13.6.4 Embalaje:- Tambores cilndricos, envases resistentes al medio ambiente y manipuleo.- Cada uno debe estar con identificacin clara13.7 Aditivo de sellado13.7.1 Nombre del producto: ADITIVO DEL SELLADO13.7.2 Propiedades:Aspecto fsico: Lquido13.7.3 Debe satisfacer el insumo:- Alargar la duracin del bao.- Facilitar la limpieza de los perfiles.- Actuar como catalizador para el sellado.Los insumos Nacionales utilizados de uso industrial son:13.8 Acido Sulfrico Ind13.8.1Nombre del producto: ACIDO SULFURICO INDUSTRIAL13.8.2 Propiedades:Frmula : H2SO4Aspecto fsico: Lquido transparenteConcentracin: mn. 96,0 %13.8.3 Debe satisfacer el insumo:- No debe contener impurezas.13.8.4 Embalaje:- Contenedores, envase resistente al medio ambiente y manipuleo- Debe tener todos los precintos de seguridad inalterados e identificados13.9 Acido Ntrico industrial13.9.1 Nombre del producto: ACIDO NITRICO INDUSTRIAL13.9.2 Propiedades:Frmula: HNO3Aspecto fsico: Lquido transparente incoloroGravedad especifica 15C/4C mn. 1,33Concentracin en % peso : mn. 53 %13.9.3 Debe satisfacer el insumo:- No debe contener impurezas.13.9.4 Embalaje:- Contenedores, envase resistente al medio ambiente y manipuleo- Debe tener todos los precintos de seguridad inalterados e identificados.13.10 Acido Actico Industrial13.10.1 Nombre del producto: ACIDO ACETICO INDUSTRIAL13.10.2 Propiedades:Frmula: CH3COOHAspecto fsico: Lquido incoloroGravedad especifica a 20C/4C mn. 1,049Concentracin en % peso: mn. 99,85 %13.10.3Debe satisfacer el insumo:- No debe contener impurezas.13.10.4Embalaje:- Contenedores, envase resistente al medio ambiente y manipuleo.- Debe tener todos los precintos de seguridad inalterados e identificados.13.11 Amoniaco lquido 26C Industrial13.11.1 Nombre del producto: AMONIACO LQUIDO INDUSTRIAL13.11.2Propiedades:Frmula: NH3Aspecto fsico: Lquido incoloroConcentracin en % peso: mn. 30,00 % (26Be)13.11.3 Debe satisfacer el insumo:- No debe contener impurezas13.11.4 Embalaje:- Contenedores, envase resistente al medio ambiente y manipuleo- Debe tener todos los precintos de seguridad inalterados e identificados.13.12 Soda custica Liquida 50% Ind13.12.1 Nombre del producto: SODA CAUSTICA LIQUIDA 50%13.12.2Propiedades:Frmula: NaOHAspecto fsico: Solucin clara y viscosaAlcalinidad total como (NaOH): mn. 48 %13.12.3 Debe satisfacer el insumo:- No debe contener de impurezas13.12.4 Embalaje- Camin cisterna- Debe tener todos los precintos de seguridad inalterados.Tanto los insumos Importados como los Nacionales deben cumplir nuestras especificacionestcnicas de control y seguridad.14. INGENIERIA GENERALLa produccin de perfiles de Aluminio Anodizado depende de un amplio conocimiento de latecnologa de anodizado, el tipo correcto de equipo y un balance de capacidad de procesocombinada con una buena direccin de produccin.Esto implica una gran aplicacin de la ingeniera Qumica desde suministros de airecomprimido , fuentes de energa, vapor. Insumos qumicos, Etc. Aunado a instrumentos decontrol y equipos para el manejo del material durante proceso.Para obtener ptimos resultados se aplicaran las actuales innovaciones en lo que respecta aanodizado, tratando de ahorrar en todos los campos del proceso.14.1 Equipos rectificadoresConsiderando los clculos en consumo de corriente tenemos que tener presente.Dependiendo de la tecnologa que utilice el rectificador debe garantizar en su lnea estandar87% de eficiencia y en su lnea automtica 93%Cuando se compra un rectificador de corriente se esta haciendo un contrato con la empresaproveedora de corriente elctrica.Un rectificador tpico de 10 000 A 25 V CD trabajando 16 horas al da a razn de $ 0.023 Kw-hconsumir $ 33 120 de energa elctrica en un ao. Esta cantidad puede representar variasveces el costo inicial del rectificador, de acuerdo con esta cifra cada 1% de eficiencia ganada operdida representa muchos dlares por ao por rectificador.Los parmetros afectan el costo de la energa.Eficiencia.- la relacin entre la potencia de entrada y de salida y la potencia de perdida enforma de calorFactor de potencia .- El porcentaje de corriente fuera de fase que no hace ningn trabajoefectivo.Las prdidas de eficiencia son causadas por cadas de voltaje debido al flujo de la corriente atravs de:Regulador de voltaje, transformador, diodos, alambrado, ensolerado, fusibles y corrientesrotatorias (Eddy) en las laminaciones del autotransformador y transformador. El reducir lasperdidas de voltaje, aumenta eficiencia, reducir el calor generado y permitir que todos loscomponentes trabajen a temperaturas reducidas y aumentara la duracin de los mismos.El regulador.- Una vez que se ha escogido el medio de regulacin no se puede hacer mucho para mejorar laeficiencia del mismo a menos que se cambie a otro sistema totalmente nuevo.Enseguida se mencionan los tipos usuales de regulacin que se emplean en electro deposiciny anodizado. Debe pensarse seriamente en el tipo a escoger para optimizar la seleccinTabla 8. - Factores de perdida de capacidad del rectificador

Nota. La conversin de reactor saturable a thyristores es fcil y econmica adicionalmente ala mayor ganancia en eficiencia habr un 10% en el voltaje de salida.14.1.1 El transformador principal.-Los transformadores generalmente se disean para una determinada elevacin de temperaturadada sobre el ambiente. Los transformadores que trabajan a baja temperatura son eficientes,por que tienen un rea grande de seccin transversal en los conductores de cobre de losbobinados primario y secundario por lo que reduce la conversin de potencia en calordesperdiciando al doblar la asignacin de corriente de un bobinado secundario por ejemploRequiera ms del doble del rea de cobre para mantener la misma elevacin de temperaturaLas corrientes de Eddy en las laminaciones del trasformador son causados por el campomagntico fluctuante de 60 ciclos.Las laminaciones de grados eficientes como M 14, M 10, M 6 de acero silicio reducirnestas perdidas.El tener sumo cuidado al armar las laminaciones mejora el acoplamiento magntico deltransformador. Si se emplea aluminio como material para bobinar se debe usar una seccin1,64 veces mayor para igualar la conductividad del cobre. Un transformador grande biendiseado tendr una eficiencia mayor del 97% .Los diodos.-Esta parte del transformador puede ser la ms eficiente dependiendo del voltaje de salidanecesitado. Asumiendo una perdida fija de 1 voltio, en esta parte de alta corriente el porcentajede perdida puede ser considerable.Casi todos los rectificadores modernos usan diodos de silicio.El equipo viejo en buenas condiciones que emplea selenio u otros materiales para larectificacin puede ser sometidos a diodos de silicio para una eficiencia optima . Esto puedereducir las perdidas en 50% o ms, tambin aumentando la cantidad de diodos o usarlo demayor capacidad disminuye la cada de voltaje.Un diodo que pase 200 amp puede tener una cada de 1,2 voltios (240 w), al doblar la cantidadde diodos baja la corriente a travs de cada uno a 100 amp con una perdida de 1 voltio parauna perdida se 100 watt o 200 watt los dos. Una ventaja adicional es que cada diodo trabajaraa temperatura reducida aumentando su capacidad para enfrentarse a sobrecargas accidentaleso cortos circuitos.Empleando los diodos de esta forma conservadora permite la eliminacin de fusibles,reduciendo an ms la perdida y los problemas de reemplazarlos, adems de la cantidad dediodos empleados debe proveerse un rea adecuada de radiadores de enfriamiento, as comomedios adecuados de ventilacin y enfriamiento para retirar el color generado.14.1.2 Alambrado, Ensolerado y fusibles .-Siempre que una corriente fluye por un conductor habr una cada de tensin generalmente,las pequeas perdidas en los circuitos de control y alto voltaje son negligentes. Pero elEnsolerado (en aire entre el rectificador y el proceso ) . Y la colocacin de fusibles inapropiadosen la parte de bajo voltaje y alta corriente pueden resultar grandes perdidas.La regla aceptada para el Ensolerado en aire entre el rectificador y el proceso usar 645 mm2de seccin de cobre ( 1060 mm2 aluminio) por cada 1000 amp bajo estas condiciones:La resistencia del cobre causa una perdida de 0,008 voltios por cada 30 cm de largo de lasolera de cobre (0,0088 aluminio) bajo estas condiciones insignificantes para distancias cort as,para 60 metros de longitud de aluminio la perdida es de 1,76 voltios o 1760 watt por cada 1000amp debe tenerse cuidado de que el voltaje no caiga por debajo de lo requerido.Clculo los costos de la energaE CC x I = PDonde:E = Potencial (Voltios), CC (corriente continua)I = Intensidad de corriente (Amperios)- 63 -P = Potencia elctrica (watts)Watt/ 1000 = Kw (salida)Determinacin del consumo elctrico AC (Corriente Alterna)Kw/eficiencia % = Entrada AC KwhEstndar 87%Automtico 93%Kwh x (costo promedio KWh) x (hr /ao) = Costo Energa14.1.3 Panel para control de densidad de corriente.-Una eficiente relacin para el optimo consumo de energa el proceso. Est entre el tablero decontrol o controlador de corriente y el rectificador.Existe en el mercado tableros de control de alto rendimiento la cual viene con un PLC quecontrola los parmetros y muchas funciones ms. Que facilitan el trabajo de los operadores yhacen que se pueda seleccionar parmetros a voluntad y sean reproducibles.Entre las cuales encontramos diferentes factores con cual se puede trabajar, uno de ellos es elmodo de densidad de corriente. Con solo fijar la densidad de corriente y la capa deseada elequipo se encarga de programar lo dems parmetros: tiempo rea anodizada, corrienteconsumida. Controla el crecimiento de la capa andica Adems cuenta con un contador decorriente interno que se utiliza para una dosificacin de cido automtico manteniendo el baoen concentracin constante durante la jornada de trabajo, tambin controla el sistema derefrigeracin del bao.Estimacin de la cantidad y la capacidad de los rectificadores para cubrir el 70% del mercado al2010.Area por anodizar en la planta1.465.333,24 m2 146.533.324,00 dm2en peso 2.930,66 TMDIMENSION DE LOS RECTIFICADORESDias trabajados al mes 20,00meses trabajados al ao 12,00Total das 240,00horas por da 16,00Area por hora 38.159,72 dm2Area por media hora 19.079,86 dm2Tabla 9,- Seleccin de rectificadores

Del cuadro se determina que debe ser 4 rectificadores de 10 000 A cada uno.14.2 AgitacinEs muy importante para retirar el calor generado durante el proceso de anodizado en lasuperficie de la piezaLa agitacin frecuente es con aire la cual se aplicara para agitar los enjuagues y baos depreparacin de los perfiles en los baos de anodizado, esto implica que el aire ingresa a mayortemperatura que la solucin por lo tanto se vuelve un consumidor ms del equipo derefrigeracin. Para evitar esto se instala un sistema de agitacin por eductores que aprovechanel retorno del cido a la tina despus de ser enfriado en el intercambiador de placas. estesistema es muy efectivo y mantiene la temperatura con muy poca variacin.La fuente de aire comprimido es un compresor tornillo de 22,8 Kw- h, para mantener la lnea deaireen la planta con 100 psi, seguido de un secador frigorfico.14.3 RefrigeracinEl proceso de anodizado es un proceso exotrmico. Donde el calor es generado por la reaccina razn de 390 Kcal por cada molcula de Al 2O3 formado. Este calor debe ser retirado por elequipo de refrigeracin para mantener una temperatura constante en el electrolito.La Norma Qualanod (norma espaola para anodizado) indica una forma de determinar lacapacidad de refrigeracin.I x (E+3) x 0,86 = Kcal. h.Donde:I = Intensidad de corriente (Amperios)E = Potencial (Voltaje)0,86= factor de conversinComo tenemos dos unidades se requiere dos equipos de 140 tons.El intercambio de calor ser externo, quiere decir que el cido es bombeado hacia unintercambiador de placas y retorna fro. Este sistema es muy eficiente y mantiene el bao conbastante agitacin.14.4 HerramentalSe considera todo los accesorios para armar las cargas desde los electrodos, platinas, ganchospara tubos alambre y accesorios. Con el objetivo de bajar costos se utiliza accesorios paraperfiles de alta rotacin, se utiliza la mxima capacidad de los equipos.DETERMINACIN DEL EQUIPO DE REFRIGERACINConsideraremos el conjunto siguiente:2 tinas de anodizado y 1 de color

Factor de conversin:1 ton 3024 Kcal - hEsto representa en toneladas de refrigeracin

Como tenemos dos unidades se requiere dos equipos de 140 tons.El intercambio de calor ser externo, quiere decir que el cido es bombeado hacia unintercambiador de placas y retorna fro. Este sistema es muy eficiente y mantiene el bao conbastante agitacin.14.4 HerramentalSe considera todo los accesorios para armar las cargas desde los electrodos, platinas, ganchospara tubos alambre y accesorios. Con el objetivo de bajar costos se utiliza accesorios paraperfiles de alta rotacin, se utiliza la mxima capacidad de los equipos.14.4.1 Uso de abrazaderas para la sujecin de las platinas disminuyendo la renovacin delos electrodos por desgaste solo se dar mantenimiento a las abrazaderas, los contactos ylos ganchos. Los pernos de presin ya no salen de la abrazadera hasta terminar su vida til.14.4.2 Uso de platinas de seccin cuadrada para accesorios de aluminio y platinas con 4venas para sujetar los perfiles con los clamp (prensas de polipropileno). Aplicado ahora haperfiles que requieren caractersticas especificas. No se utiliza alambre y no se requiereperforar los perfiles.

Fig. 21.- Vista de la forma de sujetar las platinas Fig. 22.- Perfiles sujetados por accesorios14.4.3 Para el transporte de las cargas de considera dos puentes gras con una capacidad decarga de 1 000 Kg por polea con dos velocidades, robusta para medio cido y alcalino.14.5 Agua tratadaPara la preparacin de las soluciones tales como el anodizado, color, sellados, y algunosenjuagues se requiere se agua tratada libre de toda impureza.Aqu se presenta una informacin sobre la purificacin del agua.El agua como H2O es un compuesto puro no conductor de corriente elctrica. Pero tiene unaparticularidad. Es un solvente universal, es decir puede captar, gases, lquidos, metales, poreso en la naturaleza no se encuentra puro.En el ciclo natural del agua que recordamos: Slido Lquido - Gas. En cada cambio de fase elagua se presenta como un agente que no viene solo. Viene con todo lo que disolvi en sutrayecto.

Existen varios mtodos de purificacin del agua, aqu le mencionamos un resumen1) Filtracin.- Se usa como un pre-tratamiento el agua pasa a travs de un filtro de terminadaporosidad y a una determinada presin. El filtro retiene las partculas y el agua pasa a travsde l.2) Adsorcin. - El carbn activado liga al cloro y materiales orgnicos en el agua dealimentacin inmovilizndola y removiendo estas impurezas.3) Destilacin.- Es el proceso en que el agua es calentada hasta estado gaseoso y luegocondensado en un recipiente separado.4) Oxidacin Ultravioleta (UV).- Luz UV (menor de 280 nm) pasa a travs del agua destruyendobacterias virus, y trazas de material orgnico.5) Desmineralizacin.- Remueve los iones minerales por intercambio inico con resinassintticas. Las resinas catinicas remueven los iones cargados positivamente; las resinasanionicas remueven los iones cargados negativamente.6) Ultrafiltracin.- Usado para remover pirogenos y bacterias, bajo presiones. El agua esforzada a travs de una membrana con un poro menor que 0,005 m, las part culas sonretenidas y el agua sola pasa.7) Osmosis Inversa.- Una presin externa es aplicada en el lado de la alimentacin, lamembrana semipermeable permite el paso del agua sin sales. Y el agua concentrada esdrenada como subproducto.QUE ES LA PRESION OSMOTICA?El fenmeno de osmosis representa la respuesta de un sistema discontinuo cuando dosrecipientes con soluciones a diferentes concentraciones se ponen en contacto por medio deuna membrana semipermeable. El flujo osmtico se origina del recipiente de la solucindiluida al recipiente de la solucin concentrada.Es un proceso espontneo para llevar al sistema a su estado de equilibrio, ello ocurre cuandoel flujo osmtico eleva una columna de lquido sobre la solucin concentrada cuyo pesoproduce la Presin Osmtica de equilibrio.Cualquiera de nosotros puede interpretar la osmosis como la originada por un efecto desuccin de una solucin concentrada hacia una solucin diluida, tal efecto de succin no seproduce mecnicamente como se absorbe el jugo de naranja con la boca; Sino que se trata deun efecto de succin por una diferencia de energas qumicas.La segunda ley de la termodinmica asegura que este proceso es irreversible, en vista de quepara reintegrar el sistema a su estado inicial tiene la necesidad de realizar un trabajo mecniconeto.Esta labor mecnica se realizar en la solucin concentrada de tal manera que el flujo delsolvente ocurre en direccin opuesta al flujo osmtico original, para que tal cosa ocurra esobligatorio que la presin aplicada tenga una valor mayor a la diferencia de presin osmticaentre los recipientes a esto se llama OSMOSIS INVERSASeleccionamos un equipo de Osmosis Inversa por las siguientes ventajas:a) Disminucin de las contaminaciones por arrastre de las soluciones de proceso en anodizadob) Mayor duracin de las soluciones de proceso.c) Disminuye el consumo de agua en los enjuagues.d) Se obtiene perfiles limpios.e) Se evita la formacin de aureolas en los perfiles por la evaporacin del aguaf) Disminuyo el tiempo que utiliza el personal de embalaje en limpiar los perfilesg) Disminuye el tiempo de entrega del producto al clienteh) Disminuye del consumo de cido clorhdrico en la planta (producto fiscalizado por elministerio de la produccin)i) Eliminacin de los riesgos por quemaduras con cido Clorhdrico (Ya no se utilizara paratratar el agua)j) Disminucin de tiempos de preparacin de soluciones.k) Mayor cantidad de horas disponibles para produccin.l) Disponibilidad de agua tratada las 24 horas del da.EQUIPO OSMOSIS INVERSAEl equipo ha sido seleccionado tomando en cuenta nuestra necesidad de la planta y lascaractersticas de nuestro proceso.

Fig 23.- Equipo de Osmosis InversaSe ha puesto bastante nfasis en las propiedades del agua pura por lo que nuestro equipoesta preparado, para controlar la reaccin, que hace aumentar la conductividad del agua.Estas reacciones gobiernan la qumica de CO2 y el agua:CO2 + H2O H2CO3(cido carbnico)H2CO3 H+ + HCO3-(ion bicarbonato)Donde: PKa = 6.38HCO3- H + CO32-(Ion carbonato)Donde PKa = 10,37Un dosificador de soda custica antes del segundo equipo de osmosis nos regula el PH delagua a la salida del equipo y disminuye el CO2. Bajando an ms la conductividad.Nuestra agua tratada se almacena en tres grandes tanques de 10 000 L de capacidad, para eluso respectivo. Las lneas de conduccin a los puntos de uso estn tendidas en un materialadecuado hasta el lugar requerido.

Fuente: Cortesa de Aluminios PFKFig. 23.- a) Distribucin de costos Osmosis InversaEn la fig. 23.- a) Se puede apreciar los diferentes costos en la produccin de agua tratada porel equipo de osmosis Inversa.14.6 CalefaccinEl calor requerido para llevar las soluciones a temperatura de operacin se determinaAplicando la ecuacin de calor par cada uno de los baos.Q = m cp (T2 -T1)Est ecuacin en unidades consistente obtenemos Kcal.En la tabla 10 se muestra la cantidad de calor necesario para acondicionar los baos a latemperatura de operacin, cabe recordar que la mayor demanda de vapor se da en el procesode calentamiento de los baos, mientras que durante la el proceso el consumo de vapor esmnima, solo para el mantenimiento.Este calor se requiere en un tiempo de nueve horas, por lo que en 1 hora se requiere 1 293888 Kcal S esto representa el 60% del combustible utilizado para generar el vapor se tieneque producir en la combustin 2 15 64 480 Kcal.Un caldero de 9 600 lb/h con residual 6 satisface esta cantidad de calor.Tabla 10.- Calor necesario para acondicionar los baos

14.7 Instalacin de los secadoresUno de los grandes inconvenientes es que cuando los perfiles salen del sellado se demoran ensecar y permanece buen tiempo para que se evapore el agua. Los perfiles eran colocados enmesas inclinadas para facilitar su escurrimiento. Con el objetivo es que los perfiles salganlimpios y secos para evitar la humedad del rea y el personal no moje los guantes y a su vezdure ms. Se coloca un secador de aire caliente suministrado por un quemador a gas losperfiles se obtienen secos en 15 minutos, facilitando el trabajo para la seccin de Embalaje,apreciablemente.La fuente de calor es un quemador a GLP, tiene recirculacin interna manteniendo latemperatura en 50C.14.8 ProcesoSe establece el siguiente diagrama de flujo para el proceso de anodizado

Fig 24.- Diagrama de flujo del proceso de anodizado14.9 Los parmetros de operacin se listan a continuacinTabla 11.-Parametros del proceso

14.10 Caractersticas de las tinas del procesoTabla 12.- Dimensiones de las tinas de proceso

14.12 Tratamiento de agua residualLa planta de tratamiento diseada tiene como objetivo obtener agua clarificada y lodos quesean considerados como no peligrosos segn la reglamentacin de los residuos slidos parauna adecuada disposicin final.Con esta planta estamos satisfaciendo las reglamentaciones sobre el medio ambiente,participando activamente en la preservacin de la naturaleza y dando a nuestro personal mayorseguridad en el ambiente de trabajo.14.12.1 Generalidades.Los estudios se realizan para tratar los efluentes de la planta Anodizado los cuales sonsoluciones cidas y alcalinas y como principal componente tenemos la presencia se Aluminiodisuelto, producto de la disolucin superficial de los perfiles en el los diferentes procesos.Utilizaremos las soluciones que ya cumplieron su periodo de uso, tambin se realizara unaneutralizacin o lavado del lodo generado en el decapadoPara romper la estabilidad de las partculas coloidales y poderlas separar, es necesario realizarlas siguientes operaciones:Almacenamiento de las soluciones usadas en el proceso de anodizado deperfilesAcidificacinNeutralizacinCoagulacin,FloculacinDecantacinFiltradoAlmacenamientoDespus de acidificar la muestra empieza la neutralizacin y esto lleva a la coagulacin cuyofundamento terico se describe a continuacin14.12.2 Coagulacin.La coagulacin consiste en desestabilizar los coloides por neutralizacin de sus cargas, dandolugar a la formacin de un floculo o precipitado.La coagulacin de las partculas coloidales se consigue aadindole al agua un productoqumico (electrolito) llamado coagulante. Normalmente se utilizan las sales de hierro y aluminio.Se pueden considerar dos mecanismos bsicos en este proceso:14.12.2.1 Neutralizacin de la carga del coloide.El electrolito al solubilizarse en agua libera iones positivos con la suficiente densidad decarga para atraer a las partculas coloidales y neutralizar su carga.Se ha observado que el efecto aumenta marcadamente con el nmero de cargas delin coagulante. As pues, para materias coloidales con cargas negativas, los iones Ba yMg, bivalentes, son en primera aproximacin 30 veces ms efectivos que el Na,monovalente; y, a su vez, el Fe y Al, trivalentes, unas 30 veces superiores a losdivalentes.Para los coloides con cargas positivas, la misma relacin aproximada existe entre el incloruro, Cl-, monovalente, el sulfato, (SO4)-2, divalente, y el fosfato, (PO4)-3, trivalente.14.12.2.2 Inmersin en un precipitado o flculo de barrido.Los coagulantes forman en el agua ciertos productos de baja solubilidad que precipitan.Las partculas coloidales sirven como ncleo de precipitacin quedando inmersasdentro del precipitado.Los factores que influyen en el proceso de coagulacin:a) pH.-EL pH es un factor crtico en el proceso de coagulacin. Siempre hay un intervalo depH en el que un coagulante especfico trabaja mejor, que coincide con el mnimo desolubilidad de los iones metlicos del coagulante utilizado.Siempre que sea posible, la coagulacin se debe efectuar dentro de esta zona ptimade pH, ya que de lo contrario se podra dar un desperdicio de productos qumicos y undescenso del rendimiento de la planta.Si el pH del agua no fuera el adecuado, se puede modificar mediante el uso decoadyuvantes o ayudantes de la coagulacin, entre los que se encuentran:Cal viva.Cal apagada.Carbonato sdico.Sosa Custica.cidos minerales.b) Agitacin rpida de la mezclaPara que la coagulacin sea ptima, es necesario que la neutralizacin de los coloidessea total antes de que comience a formarse el flculo o precipitado.Por lo tanto, al ser la neutralizacin de los coloides el principal objetivo que se pretendeen el momento de la introduccin del coagulante, es necesario que el reactivoempleado se difunda con la mayor rapidez posible, ya que el tiempo de coagulacin esmuy corto (1sg).14.12.3 Floculacin.La floculacin trata la unin entre los flculos ya formados con el fin aumentar su volumen ypeso de forma que pueden decantar. Consiste en la captacin mecnica de las partculasneutralizadas dando lugar a un entramado de slidos de mayor volumen. De esta forma, seconsigue un aumento considerable del tamao y la densidad de las partculas coaguladas,aumentando por tanto la velocidad de sedimentacin de los flculos.Bsicamente, existen dos mecanismos por los que las partculas entran en contacto:a) Por el propio movimiento de las partculas (difusin browniana). En este caso se hablade Floculacin pericintica o por conveccin natural. Es muy lenta.b) Por el movimiento del fluido que contiene a las partculas, que induce a un movimientode stas. Esto se consigue mediante agitacin de la mezcla. A este mecanismo se ledenomina Floculacin ortocintica o por conveccin forzada.Existen adems ciertos productos qumicos llamados floculantes que ayudan en el proceso defloculacin.Un floculante acta reuniendo las partculas individuales en aglomerados, aumentando lacalidad del flculo (flculo ms pesado y voluminoso).Hay diversos factores que influyen en la floculacin:a) Coagulacin previa lo ms perfecta posible.b) Agitacin lenta y homognea.La floculacin es estimulada por una agitacin lenta de la mezcla puesto que as sefavorece la unin entre los flculos. Un mezclado demasiado intenso no interesaporque rompera los flculos ya formados.c) Temperatura del agua.La influencia principal de la temperatura en la floculacin es su efecto sobre el tiemporequerido para una buena formacin de flculos.Generalmente, temperaturas bajas dificultan la clarificacin del agua, por lo que serequieren periodos de floculacin ms largos o mayores dosis de floculante.d) Caractersticas del agua.Un agua que contiene poca turbiedad coloidal es, frecuentemente, de floculacin msdifcil, ya que las partculas slidas en suspensin actan como ncleos para laformacin inicial de flculos.e) Tipos de floculantes Segn su naturaleza, los floculantes pueden ser:Minerales: por ejemplo la slice activada. Se le ha considerado como el mejorfloculante capaz de asociarse a las sales de aluminio. Se utiliza sobre todo en eltratamiento de agua potable.Orgnicos: son macromolculas de cadena larga y alto peso molecular, de origennatural o sinttico.Los floculantes orgnicos de origen natural se obtienen a partir de productos naturales comoalginatos (extractos de algas), almidones (extractos de granos vegetales) y derivados de lacelulosa. Su eficacia es relativamente pequea.Los de origen sinttico, son macromolculas de cadena larga, solubles en agua, conseguidaspor asociacin de monmeros simples sintticos, alguno de los cuales poseen cargas elctricaso grupos ionizables por lo que se le denominan polielectrolitos.Segn el carcter inico de estos grupos activos, se distinguen:Polielectrolitos no inicos: son poliacrilamidas de masa molecular comprendida entre 1y 30 millones.Polielectrolitos aninicos: Caracterizados por tener grupos ionizados negativamente(grupos carboxlicos).Polielectrolitos catinicos: caracterizados por tener en sus cadenas una carga elctricapositiva, debida a la presencia de grupos amino.La seleccin del polielectrolito adecuado se hace mediante ensayos de la jarra en ellaboratorio.En general, la accin de los polielectrolitos puede dividirse en tres categoras:En la primera, los polielectrolitos actan como coagulantes rebajando la carga de las partculas.Puesto que las partculas del agua residual estn cargadas negativamente, se utilizan a tal finlos polielectrolitos catinicos.La segunda forma de accin de los polielectrolitos es la formacin de puentes entre laspartculas. El puente se forma entre las partculas que son adsorbidas por un mismo polmero,las cuales se entrelazan entre s provocando su crecimiento.La tercera forma de actuar se clasifica como una accin de coagulacin formacin de puentes,que resulta al utilizar polielectrolitos catinicos de alto peso molecular. Adems de disminuir lacarga, estos polielectrolitos formarn tambin puentes entre las partculas.14.12.4 Desarrollo del proyectoConociendo las caractersticas de los efluentes de la planta de anodizado consideramos losiguiente:Los productos elaboradosCantidad de aluminio disueltoEl sistema de fabricacinLos esquemas del procesoEl rgimen de trabajoVolumen de lquidos residualesEs importante resaltar que todas las soluciones tienen como principal constituyente loscompuestos de aluminio producto de las reacciones en los baos de preparacin de lasuperficie del perfil y el proceso de anodizado.As podemos encontrar en las soluciones alcalinas las siguientes reacciones.2 AL + 2 NaOH + 2H2O ----- 2NaAlO2 + 3H22NaAlO2 + 2H2O ------ Al(OH)3 + NaOHAl(OH)3 ------ Al2O3 + 3H2OY en las soluciones cidas los compuestos formados por la disolucin del aluminio y el oxido dealuminioAl2(SO4)3 y H2SO4La disolucin del sulfato de aluminio trae como consecuencia, la hidrlisis del mismo:Al2(SO4)3 + H2O ------- 2Al+3 + 3SO4-2 + OH 2Al+3 + 3SO4-2 + H2O ---------- 2Al(OH)3 + H2SO4Lo mismo ocurre con el cido sulfricoH2SO4 ------------- 2 H+ + SO4-2Por esta razn las soluciones de sulfato de aluminio presentan un PH cido.14.12.5 Descripcin del procedimiento para tratar las aguas residuales14.12.5.1 Identificacin de efluentes:1. Las soluciones del proceso usadas por ser ms concentrados se almacenan entanques independientes los cuales se utilizaran para regular el PH en primerainstancia.2. Los efluentes lquidos provenientes de los enjuagues3. Los lodos que se obtienen en el decapante aportan alcalinidad y deben serneutralizados.14.12.5.2 EcualizacinLos tres efluentes llegan a un tanque de regulacin primaria, luego previa homogenizacin sonbombeados hacia un tanque de acidificacin con cido sulfrico usado, agitado fuertementeregulando el PH a menor que 2.14.12.5.3 NeutralizacinPara lograr la mayor precipitacin del hidrxido de aluminio se neutraliza con solucin sodacustica usada, tambin entra en esta etapa el lodo obtenido en el decapante con unaagitacin rigurosa y lechada de cal. Para mejorar l