Investigación de Moldeo en Autoclave

Investigación de Moldeo en Autoclave

Procesos 1, Ingeniería Mecánica, Universidad Escuela Colombiana de Carreras Industriales UECCI, Bogotá, Colombia.
21/10/2014
Resumen
Este es un artículo investigativo, para conocer los métodos de fabricación, técnicas, procedimientos y principales elementos moldeados por el método de autoclave.

Palabras claves: Autoclave, Fabricación, Moldeo.Abstract

This is a research article, for manufacturing methods, techniques, procedures and molding elements by Autoclave method.


1. ¿Qué es y para qué sirve?
Básicamente un autoclave de materiales compuestos es un recipiente o vasija (normalmente en forma cilíndrica) con un sistema de temperatura y presurización, utilizado para curar y consolidar materiales compuestos. El tamaño y eldiseño del autoclave depende de la aplicación o, lo que es lo mismo, del tipo de piezas a procesar. Uno de los sectores que más utiliza esta técnica es el aeronáutico, por lo que en ocasiones estos sistemas tienen dimensiones muy grandes. [1]

Un autoclave es una cámara cerrada que está diseñada para aplicar calor y presión a niveles controlados. En el procesamiento de compuestos de FRP, usualmente esun cilindro grande horizontal con puertas en ambos extremos. Algunas veces se usa el término moldeo en autoclave para referirse al curado de un laminado con productos pre-impregnados en autoclave. [2]

1.1 Los componentes principales de un autoclave de materiales compuestos son [1]:

1.1.1 Cámara presurizada: Es la vasija propiamente dicha, en la que se introducen los componentes a curar.1.1.2 Dispositivos de calentamiento: Son los encargados de conseguir las distintas temperaturas de curado para cada tipo de material introducido.

1.1.3 Sistema de aplicación de vacío: Es uno de los componentes más importantes en este tipo de autoclaves, ya que es una parte fundamental para el proceso de fabricación de un laminado de material compuesto. Se encarga de la primera compactación dellaminado, elimina componentes volátiles de la resina y permite que se aplique presión sobre la pieza a conformar sin que ésta permanezca en contacto con la atmósfera de la autoclave. Consiste en una membrana delgada plástica, no reutilizable, y una serie de elementos que eliminan la cantidad de resina sobrante y consiguen buenos acabados superficiales de la pieza.

1.1.4 Sistema de control delos parámetros de curado: Asegura en todo momento, mediante sistemas monitorizados, que las condiciones de presión y temperaturas son las adecuadas para el proceso.

Todos estos elementos y partes, se describen de manera visual y detallada en la figura 1.

Figura 1. Diagrama de Autoclave [1]



Imagen 1. Autoclave Industrial. [1]

1.2 funcionamiento
Las autoclaves funcionan permitiendo laentrada o generación de vapor de agua pero restringiendo su salida, hasta obtener una presión interna de 103 kPa por encima de la presión atmosférica, lo cual provoca que el vapor alcance una temperatura de 121 grados Celsius. Un tiempo típico de esterilización a esta temperatura y presión es de 15-20 minutos. Las autoclaves más modernas permiten realizar procesos a mayores temperaturas ypresiones, con ciclos estándar a 134 °C a 200 kPa durante 5 min para esterilizar material metálico; incluso llegan a realizar ciclos de vacío para acelerar el secado del material esterilizado. [2]
El hecho de contener fluido a alta presión implica que las autoclaves deben ser de manufactura sólida, usualmente en metal, y que se procure construirlas totalmente herméticas.
Las autoclaves son ampliamenteutilizadas en laboratorios, como una medida elemental de esterilización de material. Aunque cabe notar que, debido a que el proceso involucra vapor de agua a alta temperatura, ciertos materiales no pueden ser esterilizados en autoclave, como el papel y muchos plásticos (a excepción del polipropileno). Si se puede esterilizar papel en bolsas de nylon, eso se hace en odontología para esterilizar...