Con la estructura terminada el paso por seguir es manufacturar el forro del difusor. Que en unión con la estructura es el ducto por el cual se va a difundir el flujo desarrollado del ventilador. El forro fue cortado a medida para cada uno de los difusores en plástico de invernadero. Esto permite que el forro ajuste de la mejor manera a cada difusor por separado. La Ilustración 26 muestra cómo se realizó el corte de las piezas del forro.
Ilustración 26. Manufactura y soldadura de los forros.
Se propone realizar la sujeción entre los cortes de plástico por medio de una soldadura lograda de la siguiente manera: a cada corte se le deja un excedente de material de 1 cm de manera perimetral de tal forma que se junten los excedentes de los dos cortes que se van a soldar. El cordón de soldadura o costura se logra por medio de una pistola de calor que impulsa aire caliente a una temperatura superior a la temperatura de fusión del plástico (110°C) y menor a la temperatura de degradación térmica del polímero (190°C) (16). La acción de la temperatura en el plástico hace que este se recoja y cambia a fase líquida, al estar ambas pestañas o excedentes en fase líquido se funden en una sola y de esta manera se logra la soldadura como se muestra en la Ilustración 27.
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El proceso de soldadura presenta una resistencia adecuada en la mitad de la costura. Sin embargo se evidencia un punto débil en el inicio de la costura. Esta debilidad afecta el desempeño mecánico del forro porque cuando se monta en la estructura este se rasga en esa zona y la falla se propaga por el cordón de soldadura (ver Ilustración 28). Este problema se soluciona reforzando la costura con una cinta adhesiva plástica resistente a la radiación UV y con refuerzo de tela.
Ilustración 28. Falla en el inicio de la soldadura.
5.3.1 Manufactura de Deflectores Aerodinámicos
Los deflectores aerodinámicos son unas divisiones que se realizan dentro del ducto de manera que se obliga al aire a tomar caminos distintos. Estos deflectores son una forma de asegurar que el flujo se reparte a lo ancho de la sección transversal de entrada. El proceso de manufactura de los deflectores aerodinámicos se realizó en dos etapas: la primera fue una etapa de diseño y prueba de materiales. Inicialmente se planeó desarrollar estos deflectores aerodinámicos en el plástico de invernadero usado para la manufactura del forro. Sin embargo unas sencillas pruebas demostraron que el uso de este material dificultaba mucho el proceso de tensión del plástico. Entonces se pasó a utilizar un material más rígido como lámina de PET de 1 mm de espesor como se puede ver en la Ilustración 29.
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Esta etapa preliminar sirvió para desarrollar un diseño más robusto y definitivo. Los problemas asociados a los deflectores de PET son los siguientes: este material es enrollado para su almacenamiento y es muy rígido. Entonces cuando se desenrolla y se realiza el corte la pieza sigue enrollada como se muestra en la Ilustración 29. Inclusive si se usan medios de sujeción temporales como los hombre solos se puede ver que el deflector no queda del todo recto. Este detalle en principio se pensó que iba a ser despreciable. Sin embargo, se logró constatar por medio de medición directa que la forma curva que tomaba el deflector generaba un patrón de flujo no deseado. Mostrando valores cercanos a 0,2 m/s en casi toda el área transversal del difusor, pero con un punto de concentración del flujo con velocidades que rodean los 2,4 m/s.
Claramente este comportamiento es indeseado pues, si bien se espera que la velocidad no sea constante a través del área de salida del difusor, por lo menos se espera cierta simetría en el patrón de flujo. La Ilustración 30 muestra el montaje en laboratorio del difusor con la tubería de desarrollo y el ventilador. Obsérvese que el deflector aerodinámico presenta una trayectoria curva entre soportes y es este error de manufactura la causa del funcionamiento inadecuado de esta propuesta de deflectores. Otro error en el que se incurrió fue en la alineación de los soportes de los deflectores ya que los soportes fueron alineados con la platina y no con el deflector. Razón de más para generar una trayectoria curva entre los soportes y no recta como se había pensado.
Ilustración 30. Montaje de prueba para la verificación del campo de velocidades del difusor.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos con el PET se procede a la segunda etapa del proceso de manufactura de los deflectores. Esta etapa se concentra en corregir todos los errores detectados en la experiencia anterior. La primera corrección fue modificar el ángulo de los soportes de los deflectores con el fin de corregir su posición angular y que los soportes fuesen colineales. Esto se logró realizando un corte al soporte y generando una deformación plástica en el excedente del material del soporte como se evidencia en la Ilustración 31. También se cambió el material de los deflectores. Esta vez se utilizaron láminas alveolares de polipropileno (CARTONPLAST®) para realizar los deflectores. Este material viene en pliegos y es almacenado en gavetas características que certifica que la pieza conserva la forma después de cortarse. Además presentan una resistencia adecuada por los soportes estructurales que tienen dispuestos entre láminas emulando el cartón.
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Ilustración 31. Corrección del soporte de los deflectores aerodinámicos y sujeción por abrazaderas plásticas.
El cambio de los deflectores mejoró sustancialmente el perfil de velocidades dentro del difusor. Este perfil se desarrolla una forma más adecuada logrando así la difusión del flujo a la entrada de la cámara de colección dentro del secador. La Ilustración 32 a) muestra la instalación de los deflectores de CARTONPLAST en la estructura del difusor mientras que la Ilustración 32 b) muestra un montaje preliminar del difusor. Este montaje se logra con unos ángulos en acero agujereados puestos uno contra el otro. Estos agujeros en los ángulos permiten fijarlos a las estructuras tanto del difusor como del secador. Además cuentan con un agujero extra que permite montar un tornillo pasante que atraviesa ambos ángulos y la su tuerca permite ajustar las estructuras para asegurar el sello mecánico y evitar fugas.
a) b)
Ilustración 32. a) Montaje de deflectores en CARTONPLAST. b) Montaje preliminar del difusor en el secador.