PROCESO DE FABRICACIÓN DE LAS LLANTAS DE CAUCHO

PREPARACIÓN DEL PROCESO DE CAUCHOMuchas personas creen que una llanta es un pedazo de jebe puesto sobre una capa de lona. Como se verá en este breve artículo, esta explicación es demasiado simple. El compuesto de caucho es una mezcla que incluye muchos insumos. Se utilizan tanto cauchos sintéticos como cauchos naturales. Piensen en un momento el trabajo que una llanta tiene que realizar. Debe soportar pesadas cargas y tener la suficiente flexibilidad para resistir continuas deformaciones. Debe estar apta para resistir la dañina acción de las grasas, aceites, oxígeno y luz solar, enemigos principales del caucho, debe aportar seguridad al ser utilizada y al mismo tiempo rendir un buen kilometraje. Con el fin de lograr todas estas características, muchos ingredientes deben ser mezclados con el caucho para modificarlo y hacer de él un producto útil.

Entre los ingredientes más usados en los compuestos de caucho, tenemos:

Negro de humo. Añade consistencia y dureza.

Azufre. Sirve para vulcanizar o "curar" el jebe y convertirlo en un producto útil.

Cementos y pinturas. Para la construcción y el acabado.

Fibras de Rayón y Acero. Para fortalecer la llanta.

Caucho sintético natural. Materiales principales en la fabricación.

Antioxidantes y anti?ozonantes. Para resistir los efectos dañinos de la luz solar y del ozono, para hacer que la llanta tenga mayor durabilidad.

Aceites y grasas. Para hacer más maleable la mezcla y para ayudar en el mezclado de todos los ingredientes.

Estos insumos son mezclados según una fórmula o receta científica, después de haber pasado por muchas y diversas pruebas de laboratorio.

El mezclado de la "pesada" (así es como se llama a una receta de caucho) se hace en el segundo piso del Banbury (sistema donde se realiza el mezclado de la pesada). Se corta el caucho en cubos, se añaden los otros ingredientes y toda esta carga se deja caer en la recámara del mismo. El banbury es una recámara, la cual tiene en su interior dos rodillos en forma de espiral que sirven para mezclar todos los ingredientes. Cuando toda esta "pesada" ha sido mezclada (alrededor de 200 Kl.) se le deja caer a un molino ubicado en el primer piso. En este molino se termina de pesar de mezclar dicha pesada, que luego es pasada a través de una faja transportadora a otro molino. De este, último molino, el laminador automático extrae en forma continua el compuesto ya bien mezclado y homogenizado que, después de ser lubricado y enfriado por una línea de ventiladores, es almacenado sobre parihuelas para así ser transportado a las máquinas en las cuales será utilizado. Al llegar a este punto de la operación, se sacan muestras de cada pesada para ser examinadas en el laboratorio de la fábrica (ver Fig, Nº 1).

A continuación, se detalla los procedimientos de preparación de los diferentes

componentes de la llanta.

PREPARACIÓN DE LAS PESTAÑASSi se mira la sección de una llanta, podrá apreciarse que en el interior de cada filo de la llanta, hay un atado de alambres de acero bañado en bronce. Este lleva el nombre de pestaña.

Las pestañas se elaboran en la sección constituida por cuatro máquinas, cada una con una función distinta pero complementarias, éstas son:

Tubuladora de aros. Forra por extrusión el alambre de acero con caucho.

Formadora de aros. Enrolla el alambre ya forrado, según el número de vueltas y circunferencia interior especificados, formando propiamente el aro de la llanta.

Máquina encintadora. Envuelve el aro, en forma de espiral, con una cinta de tela cuadrada que servirá para mantener unidas las diferentes capas de alambre y evitar que se desenvuelvan durante su manipuleo.

Máquina colocadora de aletas. Coloca las aletas que son cintas preparadas de pliegos de tela cuadrada gruesa y que cubren el aro a lo largo de su circunferencia.

PREPARACIÓN DEL RODANTELa tubulación o extrusión es un proceso comúnmente usado en la industria del caucho.? La tubuladora es una máquina que está formada por un cuerpo cilíndrico, un tornillo sin fin y un cabezal, en el cual se instala un dado (matriz) con un diseño especial para cada pieza que se desee obtener.

Una forma sencilla de visualizar la operación de tubulación sería compararla con al acción de presionar un tubo de pasta dental, al hacer esto forzamos a la pasta a través de la boca del tubo.? Generalmente la pasta sale redonda a través de la boca, pero si se cambiara la forma de ésta la pasta adquirirá una forma distinta.

A diferencia del tubo de pasta dental que posee una cantidad limitada de pasta, en el caso de la tubuladora, debemos alimentarla continuamente con caucho a medida que avanza el proceso de extrusión, esto se realiza desde un par de molinos alimentadores.

Caucho en láminas proveniente del banbury es cargado en el primer molino con el propósito de ser calentado, luego pasa al segundo molino en donde se le da un espesor determinado y desde donde se alimenta la tubuladora con una tira continua de ancho especificado, a través de una faja transportadora.A medida que la lámina de rodante va saliendo de la boca de la tubuladora es llevada a través de una tina de enfriamiento, cortándose luego en piezas de longitud especificada, las cuales son almacenadas en carros especiales que las mantienen libres de suciedad y deformaciones.

El último paso en la preparación de los rodantes consiste en cortar sus extremos con una inclinación (sesgo) determinada que facilitará su utilización en la construcción de la llanta (ver Fig. Nº 2).

PREPARACIÓN DE PLIEGUESLos pliegos son piezas de tejidos (rayón, nylon, fibra de vidrio o acero) que inicialmente viene en forma de rollos de 1,000 metros de largo, que luego es recubierto de caucho en la calandria y cortado en tamaños y ángulos variables en la mesa cortadora y empalmados para su almacenamiento.

CONSTRUCCIÓN DE LA LLANTAEs la sección de la llanta donde se utiliza el material ya preparado en las secciones anteriores.

Para las llantas de automóvil, este trabajo se hace aplicando sobre un tambor giratorio los diferentes componentes de la llanta con el auxilio de un "castillo" donde se colocan los pliegos y otros materiales que se van a utilizar en la construcción.

Para las llantas de camión se utilizan las bandas ya preparadas, por lo tanto, no existe "castillo" auxiliar para este tipo de construcción.

Las bandas OTR son construidas en una mesa especial de 9 metros de largo por 2 de ancho, ya que debido a su gran tamaño, no se pueden trabajar en un tambor. Figura 3 

a.- Carcasa.- O conjunto de pliegos que soportan la presión interna y tienen gran resistencia para soportar los impactos que reciben al rodar y las torsiones internas, provocadas por el manejo y el frenado.

b.- Pestaña.- Forma parte integrante de la carcasa y tiene como función fijar la llanta al aro del vehículo.

c.- Rodante.- Llamada también banda de rodamiento es la parte que va en contacto con el suelo. Está formada de un compuesto de caucho resistente al desgaste con un diseño adecuado al servicio que prestará la llanta.

VULCANIZACIÓNTodas las llantas son vulcanizadas en las prensas de vulcanización en donde se transforma químicamente las características de los compuestos, haciendo reaccionar el azufre con el caucho por medio de factores físicos como son: tiempo, temperatura y presión.

Las llantas son colocadas en las prensas unas a mano y otras automáticamente mediante dispositivos especiales. En estas prensas están instalados los moldes que serán los que proporcionarán los diseños ("colocadas") en la banda de rodamiento y las dimensiones finales de las llantas.

Tipos de neumáticos

Por su construcción existen tres tipos de neumáticos:

Diagonales: en su construcción las distintas capas de material se colocan de forma

diagonal, unas sobre otras.

Radiales: en esta construcción las capas de material se colocan unas sobre otras en línea

recta, sin sesgo. Este sistema permite dotar de mayor estabilidad y resistencia a la

cubierta.

Autoportante: en esta construcción las capas de material se colocan unas sobre otras en

línea recta, sin sesgo, también en los flancos. Este sistema permite dotar de mayor

resistencia a la cubierta aunque es menos confortable por ser más rígida, se usa en

vehículos deportivos y tiene la ventaja de poder rodar sin presión de aire a una velocidad

limitada, sin perder su forma.

Igualmente y según su uso de cámara tenemos:

Neumáticos tubetype: aquellos que usan cámara y una llanta específica para ello. No

pueden montarse sin cámara. Se usan en algunos 4x4, y vehículos agrícolas.

Neumáticos tubeless o sin cámara: estos neumáticos no emplean cámara. Para evitar la

pérdida de aire tienen una parte en el interior del neumático llamada talón que, cómo tiene

unos aros de acero en su interior, evitan que se salga de la llanta. La llanta debe ser

específica para estos neumáticos. Se emplea prácticamente en todos los vehículos.

135/80 R 14 80P:135 milímetros de ancho; 80% de perfil; neumático radial; 14 pulgadas; 450kg de carga

máxima; 150km/h de velocidad máxima.

Las dimensiones de los neumáticos se representan de la siguiente forma:

225/50R16 91W

Dónde:

El primer número es la anchura seccional nominal del neumático en milímetros, desde un

borde de la banda de rodadura hasta el otro.

El segundo número indica la altura del perfil y se expresa en porcentaje respecto de la

anchura. En algunas cubiertas se prescinde del mismo, considerando que equivale a un

perfil 80.

La "R" indica que la construcción de la carcasa del neumático es de tipo "Radial". Si por el

contrario, la construcción fuese de tipo "Diagonal" (habitual en algunos ncos. agrícolas e

industriales), se utilizaría el símbolo "-".

El tercer número es el diámetro de la circunferencia interior del neumático en pulgadas, o

también, el diámetro de la llanta sobre la que se monta.

El cuarto número indica el índice de carga del neumático. Este índice se rige por unas

tablas en que se recogen las equivalencias en kg del mismo. En el ejemplo el índice "91"

equivale a 615 kg por cubierta.

Finalmente la letra indica la velocidad máxima a la que el neumático podrá circular sin

romperse o averiarse. Cada letra equivale a una velocidad y en el ejemplo el código W

supone una velocidad de hasta 270 km/h.

Es vital para la seguridad, respetar estrictamente las medidas de las cubiertas, así como el

índice de carga y código de velocidad. Instalar cubiertas con menores índices puede ser causa

de accidente.

En las indicaciones en los laterales de los neumáticos, también se puede leer la fecha de

fabricación. Junto a la marca DOT, un grabado de cuatro cifras indica cuando fue creado. Los

dos primeros números indican la semana del año, y los dos siguientes, el año de fabricación.

Así, un neumático con el código DOT 4905, fue fabricado en la 49ª semana del año 2005.2

Rangos de carga máxima

Código de carga Carga máxima (kg)

20 80

30 106

35 121

40 136

45 165

50 190

55 218

60 250

65 290

70 335

75 387

80 450

85 515

90 600

95 690

100 800

105 925

110 1060

115 1215

Rangos de velocidad

Símbolo de Rango

Velocidad (km/h)

A1 5

A2 10

A3 15

A4 20

A5 25

A6 30

A7 35

A8 40

B 50

C 60

D 65

E 70

F 80

G 90

J 100

K 110

L 120

M 130

N 140

120 1400

Los códigos no se limitan a los presentes aquí, existen otros muchos códigos

intermedios graduales.

P 150

Q 160

R 170

S 180

T 190

U 200

H 210

V 240

W 270

(W)Más de 270

Y 300

(Y)Más de 300

ZRMás de 240

[editar]Neumáticos equivalentes

Dos neumáticos de distinta medida son equivalentes si se cumplen las siguientes tres

restricciones: 3

Índice de capacidad de carga igual o superior al indicado por el fabricante.

Código de velocidad igual o superior a los tomados en la ficha técnica del vehículo.

Igual diámetro exterior, con una tolerancia de +-3% con respecto al neumático original.

[

[editar]Banda de rodadura

Señal de zona de control de desgaste.

Truco del euro. Neumático en buen estado.

Truco del euro. El neumático tiene que sustituirse.

La banda de rodadura de un neumático es aquella parte plana que entra en contacto con la

superficie. Es, por tanto, la zona que más desgaste sufre de todo el neumático. En neumáticos

comunes, el dibujo de la banda de rodadura no debe ser inferior a los 1,6 mm de profundidad; y

tampoco debe ser inferior a los 3 mm en neumáticos de invierno.

Los neumáticos deben incorporar una serie de indicadores de desgaste a lo largo de su banda

de rodadura. (Según CE92/23). Si nos fijamos en sus laterales, podremos ver unos

códigos, TWI ("Treadwear indicator", en inglés.); aunque algunas marcas las cambian por

triángulos o su logotipo, como Bibendum. Al ver la banda de rodadura a la altura de dichos

símbolos, veremos una zona alzada en la banda de rodadura. Cuando el taco del dibujo se vea

al mismo nivel que dichos indicadores, podemos considerar que el neumático ha alcanzado el

momento de su sustitución.

Un truco usado a menudo para realizar una prueba sencilla de profundidad es utilizar diversas

monedas. En países de la Zona Euro, al introducir una moneda de 1 € en las acanaladuras, si

se pueden ver las estrellas del reverso completamente, el neumático ha de ser sustituido. En

los EEUU, también se puede realizar la prueba con una moneda de un centavo. Colocada boca

abajo la imagen de Abraham Lincoln, si se tapa, al menos parcialmente la cabeza, el neumático

tiene un nivel de desgaste admisible por ley.

Al igual que con el consumo de combustible, el desgaste de un neumático se puede reducir

haciendo una conducción eficiente. De todos modos, la duración media de un neumático de

calle con un uso correcto ronda entre los 40000 y los 60000 km, pero su uso se puede extender

más allá de los 80000 km.

[editar]Recauchutado

Los neumáticos gastados se pueden recauchutar, que en otros lugares se nombra también

Renovado, Recapeado, Vitalizado, Reencauchado pero que escencialmente son lo mismo. El

recauchutado es el proceso de retirado de la banda de rodadura o rodamiento remanente o

gastada y aplicación de una nueva. El recauchutado resulta económico para grandes

neumáticos, puesto que su precio es muy bajo; pero no para neumáticos pequeños, ya que el

ahorro no es significativo con respecto a un neumático nuevo, eventualmente el precio de un

recachutado de un neumático pequeño igualaría al de uno nuevo, de ahí que no sea una

práctica común. Los estándares de calidad, certificados bajo normas de organismos

gubernamentales internacionales (Ej. DOT en los Estados Unidos de Norteamérica) establecen

parámetros de control del proceso de recauchutado.

Proceso de producción de pinturas anticorrosivas

3.1 Materias primas

Genéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas:

Pigmentos

Aglutinantes

solventes

aditivos menores.

Los pigmentos son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura; sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos. Entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos en base a cromo y plomo, zinc en polvo, dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de humo, aluminio en polvo y óxido de hierro, como ejemplos. Dentro de la formulación de las pinturas se encuentran también las llamadas "cargas", que cumplen el objetivo de extender el pigmento y contribuir con un efecto de relleno. Entre estos materiales se encuentran sustancias de origen mineral como baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talcos, etc., y de origen sintético como creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado.

Los agentes aglutinantes son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Entre los aceites secantes, el más utilizado es el aceite de linaza.

Las resinas naturales en su mayoría son de origen vegetal, con excepción de la goma laca; actualmente, su uso ha declinado considerablemente debido al desarrollo de un gran número de resinas sintéticas. Estas últimas normalmente se utilizan en combinación con los aceites antes mencionados siendo más resistentes al agua y agentes químicos. Entre las resinas sintéticas más utilizadas se encuentran las resinas alquídicas, acrílicas, fenólicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de poliuretano y de silicona. De todas éstas, la primera es la más utilizada.

Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. La variedad de solventes que ocupa este tipo de industria es muy amplia pero, a pesar de ello, su uso se ha visto disminuido en los últimos años, debido a restricciones de tipo ambiental y de costo, especialmente en el caso de los solventes clorados.

Los aditivos menores son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran los materiales secantes, plastificantes y antisedimentables.

Las sustancias secantes permiten controlar la velocidad de secado. Normalmente se utilizan sales orgánicas de elementos metálicos (cobalto, manganeso, plomo, calcio, zinc, hierro, vanadio, cerio y zirconio).

Las sustancias plastificantes, por su parte, proporcionan flexibilidad y adherencia a los recubrimientos de superficie. Se clasifican en: aceites vegetales no secantes (derivados del aceite de ricino), monómeros de alto punto de ebullición (ftalatos) y polímeros resinosos de bajo peso molecular (poliéster).

Las sustancias antisedimentantes previenen o disminuyen la precipitación de los pigmentos, reduciendo la fuerza de atracción entre partículas (ej.: lecitina) o formando geles (ej.: estearato de aluminio, anhídrido de silicio).

Las materias primas utilizadas en las industrias nacionales son similares a las de uso común a nivel mundial. Respecto de los solventes, el aguarrás se utiliza de preferencia en las pinturas de tipo decorativas, en tanto que en las pinturas de tipo industrial se utilizan productos más específicos.

De acuerdo a la información recopilada en visitas técnicas, se puede establecer que las principales materias primas utilizadas y sus factores de consumo son los siguientes:

3.2 Proceso de producción

3.2.1 Producción de pintura

La gama de productos elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua o baja viscosidad (látex) y en base a solventes (óleo) o alta viscosidad (incluyen masilla de barniz, tintas para impresión, pintura para el marcado de calles, pintura base anticorrosiva de color rojo) y media viscosidad (tales como pinturas para interiores, lacas, pintura emulsiva, pintura de poliuretano, recubrimiento de madera, varios esmaltes).

A nivel nacional, la industria de pinturas sigue el mismo esquema de procesamiento que se utiliza a nivel mundial, considerando similares etapas de proceso para ambos tipos de pinturas.

Pinturas en base agua

Las pinturas basadas en agua generalmente están compuestas de agua, pigmentos, extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes antiespumantes y una emulsión de resina.

La elaboración de pinturas al agua se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes dispersantes a un estanque de premezcla.

Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores. Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina. Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 m), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado.

Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento.

Pinturas en base a solventes

Las pinturas basadas en solventes incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y agentes plastificantes.

Los pasos en la elaboración de pinturas cuyo vehículo es un solvente son similares a los descritos anteriormente. Inicialmente, se mezclan los pigmentos, resinas y agentes secantes en un mezclador de alta velocidad, seguidos de los solventes y agentes plastificantes. Una vez que se ha completado la mezcla, el material se transfiere a un segundo estanque de mezclamiento, en donde se adicionan tintes y solventes. Una vez obtenida la consistencia deseada, la pintura se filtra, envasa y almacena. Cabe hacer notar que en este proceso también es posible usar un estanque de premezcla y un molino en lugar del mezclador de alta velocidad.

La Figura A presenta un diagrama general del proceso de fabricación de pinturas. Otros aditivos menores, usados con propósitos especiales, en ambos tipos de pinturas son las sustancias antibacterianas, estabilizantes, tensoactivos y agentes para ajuste de pH.

Dentro del proceso de producción de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en función del producto final que se quiera obtener (ver Figura b), a saber:

a) Sub-Proceso A: Producción de base incolora (pintura blanca)

En la elaboración de este producto, se distinguen las siguientes operaciones:

Dispersión de la base concentrada incolora (30% concentración de sólidos).

Mezclado de terminación de base incolora.

Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de fabricación de pintura color.

b) Sub-Proceso B: Producción de pintura color

Este se caracteriza por las siguientes operaciones:

Dispersión del pigmento para formar una pasta coloreada (45% concentración de sólidos).

Molienda de la pasta coloreada para formar empaste.

Mezclado del empaste con resinas y solventes formando un concentrado coloreado.

Una vez que se obtiene el concentrado coloreado terminado, la base incolora se mezcla con éste, obteniéndose pintura color. Por último, se envía a envasado, pasando previamente por control de calidad.

Con respecto a la operación de envasado, este puede ser manual o automático.

Dependiendo de las características técnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de diafragma) o una combinación de ambas

3.2.2 Tipos de pinturas

En las Tablas 6 y 7 se presenta una caracterización de los tipos de pinturas con sus respectivos vehículos sólidos y volátiles, pigmentos y usos, tanto para pinturas como solvente como para pinturas al agua.

3.3 Productos

Se presenta a continuación, una descripción general de productos de la industria de pinturas a nivel nacional, basada tanto en el tipo de productos, su aplicación y sus componentes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

AGUSTÍN

DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUIMICA

100 ejercicios

DOCENTE:

ING. L. SALAZAR

PRESENTADO POR: DAVID CRISTIAN CARI TURPO

CUI: 20111180

GRUPO : “B”

AREQUIPA- PERÚ

2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

AGUSTÍN

DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUIMICA

Fabricación de pinturas y llantas

DOCENTE:

ING. L. SALAZAR

PRESENTADO POR: DAVID CRISTIAN CARI TURPO

CUI: 20111180

GRUPO : “B”

AREQUIPA- PERÚ

2012