Fabricación de “porta-vainas” para la producción de durmientes de hormigón

Abstract

El Estado Nacional Argentino, a través de su Agencia de infraestructura ferroviaria ADIF, en el año 2014, inicia el desafío de acondicionar los caminos donde se encuentran emplazadas las vías, así como la sustitución de los antiguos durmientes de hormigón por nuevos y actuales Durmientes de hormigón pretensados. Sin una normativa vigente, ni experiencia en el área se iniciaron las obras en todo el país. Ante la imposibilidad de importar, las empresas fomentaron la producción nacional de los insumos necesarios para la producción, fabricados en su mayoría en Europa, e importados a la Argentina. Dentro de estos accesorios encontramos a los Porta Vaina (Porta Vaina). El reemplazo de este accesorio de máquina importado, fundamental para la producción de durmientes de hormigón, fue entonces la motivación principal este trabajo final. Estos elementos de máquina resultaron ser un desafío a nivel de ingeniería. La caracterización y selección del material fue compleja por la poca información disponible acerca de piezas similares. El diseño de la pieza, del inserto y la adhesión adecuada entre ambos requirió considerar aspectos estructurales críticos. El diseño de la matricería y puesta a punto de los parámetros de inyección requirió el uso de herramientas numéricas y analíticas de carácter predictivo; la planificación y estrategia de mecanizado y el acondicionamiento adecuado de la materia prima. El objetivo de este trabajo, fue la sustitución de los Porta Vaina de origen importando, por los mismos de origen nacional con una calidad superior. Dada la urgencia del pedido, se exploraron alternativas de fabricación que abordaron desde el mecanizado, hasta la impresión 3D, donde cada enfoque aportara sus aspectos positivos y negativos, para dar lugar de manera definitiva al camino del moldeo por inyección. Los aspectos más importantes que se abordaron en este trabajo final se detallan a continuación: Se analizó la estructura de diseño en un modelo de Flujo de proceso, para llevar un diseño factible y real. Se estudió, por simulación que configuración de enfriamiento era la más productiva para reducir el ciclo inyección. Se diseñó cada sección de la matriz por solid work (Solid Work), y se explicó por qué se toma una decisión frente a otra, se propuso el uso de insertos para la inyección del Porta Vaina. Se analizó la contracción del material para definir las tolerancias dimensionales del mecanizado. Una vez inyectado se verificaron estas dimensiones y se re-mecanizaron las secciones en conflicto. Se definieron los materiales necesarios para la fabricación de la matriz, su adquisición, tratamientos térmicos y mecanizado. En cuanto al material de partida, originalmente se desconocía su origen y configuración, para esto y mediante ensayos como FT-IR, DSC y Ensayos de Tracción, se determinó el polímero con el que se fabrican los importados. Se explicó como varían las propiedades del producto y sus dimensiones con el paso de los días y la temperatura de acopio. Se generó un estudio emprendedor, para minimizar los riesgos del proyecto, en conjunto con el estudio de costos. Por último, se vendieron los productos a las diferentes empresas y se verificó la vida en servicio (Cuyos resultados ya no son motivo de este Trabajo Final)