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lrHI.RIAL PIOYBTO DE IIIOVACION TECIOLOCICA 201-2 YCAP PARA LA EJECUTOR COBRE BOTES DE PLÁSTICO" INPPA S.A• RESPONSABLE ANTE FONTEC RODRIGO CARRACEDO M• FECHA OCTUBRE DE 2003 / /

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lrHI.RIAL PIOYBTO DE IIIOVACION TECIOLOCICA

201-2 •

YCAP PARA LA

EJECUTOR

COBRE BOTES DE PLÁSTICO"

INPPA S.A •

RESPONSABLE ANTE FONTEC RODRIGO CARRACEDO M •

FECHA OCTUBRE DE 2003

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PRESENTACIÓN

En el último decenio, se constata que el pais h:1 >abido ~ilir~mar .:0n éxito el desafío impuesto por la política de apertura en ¡_,, mercJdos internacionales, alcanzando un crecumento y desarrollo económico sustentable, con un sector empresarial dinámico, innovador ,. capaz de adaptarse rápidamente a las señales del mercado .

Sin embargo, nuestra. estrategia de desarrollo, fundada en el mayor esfuerzo exportador y en un esquema que principalmente hace uso de las ventajas comparativas que dan los recursos naturales y la abundancia relativa de la mano de obra, tenderá a agotarse rápidamente como consecuencia del propio progreso nacional. Por consiguiente, resulta determinante afrontar una segunda fase exportadora que debe estar caracterizada por la incorporación de un mayor valor agregado de inteligencia, conocimientos y tecnologías a nuestros productos, a fin de hacerlos más competitivos .

Para abordar el proceso de modernización y reconvers10n de la estructura productiva del país, reviste vital importancia el papel que cumplen las innovaciones tecnológicas, toda vez que ellas confieren sustentación real a la competitividad de nuestra oferta exportable. Para ello. el Gobierno ofrece instrumentos financieros que promueven e incentivan la innovación y el desarrollo tecnológico de las empresas productoras de bienes y servicios .

El Fondo Nacional de Desarrollo Tecnológico y Productivo FONTEC, organismo creado por CORFO, cuenta con los recursos necesarios para financiar Proyectos de Innovación Tecnológica, formulados por las empresas

·del sector privado· nacional para la introducción o adaptación y desarrollo de productos, procesos o de equipos. ·

Las Líneas de financiamiento de este Fondo incluyen, además, el apoyo ·a la ejecución de proyectos de Inversión en Infraestructura Tecnológica y de Centros de Transferencia Tecnológica a objeto que las empresas dispongan de sus propias instalaciones de control de calidad y de investigación y desarrollo de nuevos productos o procesos .

De este modo se. tiende a la incorporación del concepto "Empresa -País", en la comunidad nacional, donde no es sólo una empresa aislada la que compite con productos de calidad, sino que es la "Marca -País" la que se hace presente en los mercados internacionales .

El Proyecto que se presenta, constituye un valioso aporte al cumplimiento de los objetivos y metas anteriormente comentados .

FONTEC - CORFO

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IFORMEFIAL PROYECTO DE INOVACiiN TECNOLOGIA 201-2D5

~do TecriDIIQaS y-~ p;ra la Prolb:clón 118 RldadorBs Au--. de Cobra • Botes da Plástico"

EMPRESA INPPA S.A .

INICIO ABRIL 2002 TÉRMINO SEPTIEMBRE DE 2003

A) RESUMEN EJECUTIVO

La innovación objeto del proyecto se enmarca dentro de la categoría de Desarrollo de Nuevos Productos y Servicios e Incorporación de Nuevos Procesos Productivos . La empresa fabrica radiadores automotores para el merado de reposición con panales de cobre y botes de latón. El gran Know-How adquirido por la empresa en estos 51 años de trayectoria en la fabricación de radiadores de cobre, le ha permitido desarrollar y producir, en pequeña escala, alrededor de 45 de modelos de radiadores de diversos formatos. Además, la empresa comercializa radiadores importados, unos 355 modelos de radiadores diferentes. La fabricación propia de radiadores emplea una gran cantidad de procesos de fabricación (embutido, plegado y soldadura) y de armaduría, que culminan con el ensamblaje, por soldadura blanda o por medios mecánicos, del haz de tubos, los rizos, el panal y los estanques, lo que hace compleja su fabricación. Además, se requiere una intensiva participación de mano de obra calificada, de modo que la calidad y las dimensiones finales del radiador y elementos varios dependen notablemente del arte de los operarios .

Los modernos motores de combustión interna son compactos, deben disipar altas densidades de energía y generalmente, están equipados con radiadores de aluminio, con botes y accesorios de plástico. En Chile no se produce aluminio y aún no es posible producir láminas y tubos de aluminio para radiadores. Sin embargo, Chile es el principal productor mundial de cobre, existiendo en el mercado gran disponibilidad de chapas y tubos de cobre, a precios razonablemente bajos. En consecuencia, este proyecto se orientó al desarrollo de tecnologías y capacidades para la producción industrial de radiadores automotores de cobre con botes de plástico, con prestaciones y capacidades similares a las que exhiben los radiadores originales de aluminio-plástico .

La introducción de botes de plástico a panales de cobre, favorece la estandarización de partes y piezas y mejora considerablemente la calidad y la productividad. Pero, también disminuye considerablemente la superficie soldada del radiador; favoreciendo una mejor resistencia a la fatiga .

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B) EXPOSICIÓN DEL PROBLEMA

Los radiadores de automóviles y de maquinaria de combustión interna en general, son unidades de intercambio térmico destinadas a evacuar el calor remanente, generado por el funcionamiento del motor. Un radiador está constituido, principalmente, por un panal, dos botes o estanques colectores, un set de elementos estructurales y una serie de accesorios de control, destacando los sensores de temperatura, los cuales son asistidos generalmente por un electroventilador •

El panal es el elemento principal del radiador, donde se realiza el proceso de intercambio térmico. Es una estructura formada por un haz de tubos aplastados con aletas o rizos, anclados en las placas colectoras superior e inferior. Tanto los tubos como las aletas están finamente distribuidos en el panal, de manera de alcanzar una gran densidad de superficie de transferencia de calor. Tanto tubos como rizos se fabrican en materiales de alta conductividad térmica, K, como tales como cobre y aluminio (kcu= 400 Wjm·K y k.>J= 230 W/m"K) .

Los botes son recipientes que se acoplan en las placas colectoras superior e inferior del panal y cumplen la función de sellar la circuladón de agua al interior del radiador. En los botes se instalan todos los accesorios de control y se fabrican en materiales ligeros como: acero laminado, latón, aluminio, cobre y plástico, prindpalmente .

La producción propia de la empresa procede a un ritmo promedio de unas 850 unidades/mes, con una productividad de unas 10 unidades por día y por armador. Por otro lado, la comercialización de radiadores originales importados involucra unos 355 modelos de diferentes marcas y diseños .

La fabricación propia de radiadores emplea una gran cantidad de procesos de fabricación (embutido, plegado y soldado) y de armaduría, que culminan con el ensamblaje, por soldadura blanda o por medios mecánicos, del haz de tubos, los rizos, el panal y los estanques, lo que hace complejo su fabricación. Además, se requiere una intensiva participación de mano de obra calificada; por lo cual, la calidad y las dimensiones finales del radiador y elementos varios dependen mucho del arte de los operarios .

Por otro lado, los diseños de radiadores que la empresa fabrica, en cuanto a tamaño, forma, material, espesores de los rizos y ventiletes, prindpalmente, tienen más de veinte años de existencia. Por tanto, estos diseños están desactualizados. Esto se ha visto reflejado en estos últimos años, porque los motores de automóviles modernos, se calientan más de lo normal cuando se usa un producto de reposición de la empresa, lo cual se ha puesto en evidencia por más de un cliente especializado .

En vista que los diseños actuales de la empresa han quedado obsoletos, la necesidad de incrementar el número de modelos de fabricadón propia, de ofrecer un radiador acorde con las necesidades actuales de los motores y de disminuir las importaciones, hace necesario el desarrollo de tecnologías de producción de radiadores, que involucre; principalmente: 1) El diseño y formato de rizos, ventiletes y panales de manera de tener un flujo de aire turbulento (Re>2300) en el radiador y maximizar la transferenda de calor; 2) La fabricación de tubos, rizos, ventiletes, placas colectoras y panales, con introducción

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de equipos de ensamble de última generación; 3) Nuevos mecanismos de ensamble y fijación, del panal con los botes de plástico; y 4) la caracterizadón de los nuevos radiadores, de manera de garantizar su correcta funcionalidad en los motores de automóviles modernos .

Los principales objetivos técnicos alcanzados en este desarrollo son los siguientes:

• Analizar el mercado de radiadores automotores de reposición, sobre la base del crecimiento esperado del parque automotriz y definir un segmento de productos a desarrollar en Cobre-Plástico .

• Diseñar en detalle un conjunto de panales de cobre, con rizos y ventiletes para aplicaciones de alta densidad de calor a disipar .

• Desarrollar formatos y procesos de producción de tubos de cobre, rizos, placas colectoras y panales para los radiadores propuestos .

• Desarrollar procedimientos y formatos de armaduría de los panales de cobre con los botes plásticos .

• Producir una muestra representativa de radiadores de Cobre-Plástico con las innovaciones de diseño y producdón indicadas, para evaluar y calificar los procesos de producción y armaduría propuestos .

• Certificar y garantizar la calidad del producto desarrollado. Los indicadores de éxito considerados incluyen el desarrollo de las siguientes pruebas para garantizar la perfomance del producto desarrollado: estanqueidad, resistencia a la fatiga y eficiencia térmica .

C) METODOLOGÍA

La metodología de investigación y desarrollo aplicada para la consecución de los objetivos planteados es la siguiente:

a) Revisión de antecedentes de diseños y producción de radiadores de metal-plástico . Consiste en investigar el estado del arte de los radiadores modernos, con relación a materiales, diseños, procesos de fabricación, mecanismos y procesos de ensamblaje, productividades y perfomance de los mismos. Con el fin de examinar los más redentes avances, se estima necesario efectuar una visita técnica a un centro de excelencia de nivel mundial en la materia .

b) Estudio de mercado de los radiadores y definición de la muestra de radiadores a desarrollar en el proyecto de IT. Para ello se requiere caracterizar el universo muestra de radiadores, identificar los diseños más complejos y los modelos más frecuentes y definir una muestra de 40 modelos de radiadores tipo a desarrollar en el proyecto .

e) Diseño de radiadores tipo. Consiste en establecer las configuraciones más adecuadas del radiador, de manera que rizos, ventiletes, placas colectoras y panales, garanticen un producto de calidad acorde con las necesidades de los automóviles modernos. El diseño debe considerar los mecanismos de anclaje de los botes plásticos al panal de cobre. Todo lo anterior para la muestra de radiadores definida en (b) la cual considera los radiadores más comunes, que se emplean en el país. Se considera el empleo de técnicas CAD para visualizar las diferentes configuraciones de radiadores de cobre-

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plástico, la aplicación de modelos de cálculo estructural para verificar la resistencia del acople panal-bote. Las respuestas que se espera obtener están contenidas en planos y memorias de dimensionamiento preliminar. La necesidad de estudiar in situ la influenda del tamaño del paso del rizo y el diseño de ventiletes en el coeficiente de transmisión de calor del radiador, se hace necesario: i) fabricar y evaluar iterativamente los diseños en estudio, hasta alcanzar parámetros óptimos; y ii) adquirir al menos tres matrices de rizo (pasos de 8, 10 y 15 mm) y una prensa de estampado .

d) Diseño de procesos de producción para los radiadores tipo. Consiste en el establecimiento de las configuraciones más adecuadas para desarrollar el producto en planta, para ello se requiere establecer el diseño/adaptación de: procesos de fabricación de tubos, rizos, placas colectoras y panales, matricería de apoyo, mecanismos de ensamblaje y procedimientos de control de calidad. Se considera el desarrollo de proveedores externos a la empresa, tanto para la adquisición de botes plásticos como de accesorios .

e) Desarrollo y pruebas de marcha blanca de una unidad piloto de producción. Consiste en el desarrollo de las instaladones productivas para producir la muestra de radiadores, determinada en el ítem (b). Para ello se requiere de adquisición de al menos: una matriz de estampado de colectores de contorno cerrado ajustable (largo y ancho), tres perforadores de colectores (para desarrollar al menos tres modelos diferentes: MD, M8 y MQ) y una máquina de ensamblado de botes. Además, se requiere el desarrollo de mesones de soldadura, machinas de montaje, utillajes, para la producción. Instalada la planta piloto, se pone a punto y se produce en "Marcha Blanca" por un periodo de al menos dos meses, de manera de verificar, corregir e integrar los procesos productivos con la gestión de producción. En la Marcha blanca de la instalación piloto se producirá una partida de radiadores de Cobre-Plástico consistente de 840 unidades (21 unidades por modelo) .

f) Análisis del desempeño de los productos desarrollados. Un conjunto de al menos 120 radiadores (3 radiadores por modelo desarrollado) se ensaya en un banco de pruebas experimental, especialmente acondicionado. Dichos ensayos y evaluaciones incluyen la determinación de la estanqueidad del conjunto, la resistencia a la fatiga y la prueba de la eficiencia térmica. Las pruebas de estanqueidad se realizan en un banco hidráulico, el cual usa agua como fluido de prueba, hasta alcanzar una presión de unos 25 Psi, un 50 % mayor que la presión de trabajo del radiador en condiciones normales y luego se mantienen a esta presión por un periodo de 20 minutos. Los ensayos de fatiga se realizan en una instalación que consta de una banco de prueba, donde se instala el radiador y en la cual se reproducen los parámetros de trabajo normal de un radiador automotor; a su vez el sistema se somete a un proceso de vibración continua de baja frecuenda, evaluándose cada radiador por un periodo de 106 ciclos. Mientras que, las pruebas de eficiencia térmica, se realizan empleando un túnel de viento, espedalmente diseñado para análisis de intercambiadores de calor. La empresa cuenta con dicha instalación. Estos datos de laboratorio permiten evaluar y caracterizar, las bondades de los productos desarrollados. Se espera, con esto, tener una completa visión de la performance y eficiencia de los productos desarrollados .

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g) Pruebas de introducción al mercado. Consiste en la ejecución de una campaña de

difusión de los productos y procesos desarrollados, que abarca a los clientes exclusivos de la empresa, principalmente distribuidores. Se cursan invitaciones presentando los

productos a un grupo de empresas importantes en el rubro, donde se pone a

disposición a sus clientes, los productos desarrollados para probarlos in situ y se invita a visitar las instalaciones de los nuevos procesos productivos de la planta piloto •

También se definen y coordinan pruebas de campo y evaluaciones de los usuarios •

El programa de trabajo de este proyecto consistió de las siguientes actividades:

NO ACTMDAD DESCRIPCIÓN Plazo Actividad Meses Previa

1 Análisis del estado del Estudios Bibliográficos recientes, búsqueda de 1 arte sobre radiadores e información por Internet, contacto con proveedores y

intercambiadores de usuarios, visitas industriales. Visita a centro de

calor . excelencia en desarrollo de radiadores y examinar los más recientes avances, en tecnología de componentes y

1 equipos de control. 2 Estudio de Mercado y Caracterización del universo muestra de radiadores, 2 1

definidón de la identificar diseños más complejos y modelos más

muestra de radiadores frecuentes. Definir 40 modelos de radiadores a

a desarrollar. desarrollar (un 10% de los modelos existentes en el mercado nacional) .

3 Diseño de radiadores Diseño del producto, diseño de rizos, ventiletes, placas 2 2 tipo. colectoras y panales. Definición de formatos y

configuraciones para el desarrollo de panales. Simulaciones CAD, cálculo estructural. Preparación de

1 alanos de fabricación . 4 Diseño de procesos de Diseño de los procesos de fabricación de tubos, rizos, 2 3

producdón para placas colectoras y panales. Diseño de matricería de

radiadores tipo. apoyo. Diseño y/o adaptación de mecanismos de ensamblaje. Diseño de procedimientos de control de calidad. Desarrollo de proveedores de materias primas y subcontratos .

5 Desarrollo y pruebas Desarrollo de instalaciones. Adquisición de máquina de 4 4 de marcha blanca de rizo, tres perforadoras de colectores y una máquina de

una unidad piloto de ensamblado de botes. Desarrollo de mesones de

producdón de soldadura, machinas de montaje, utillajes, para la

radiadores de Cobre-producción. Puesta a punto de la planta piloto. Marcha

Plástico. blanca de la instalación piloto y producción de una partida de radiadores de Cobre-Plástico consistente de 840 unidades (21 unidades oor modelo\ .

6 Análisis de la Desarrollo de la unidad de pruebas experimentales para 2 5 perfomnance de los los radiadores desarrollados. Conducción de

productos experimentos y pruebas de los radiadores. Evaluaciones

desarrollados. de estanqueidad, resistencia a la fatiga y eficiencia térmica .

7 Pruebas de Ejecución de una campaña de difusión de productos y 1 6 introdua:ión de procesos desarrollados entre distribuidores exclusivos

mercado de la empresa. Definición y coordinación de pruebas de campo . Ejecución de pruebas. Evaluaciones de los usuarios .

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D) RESULTADOS

Los resultados del proyecto se informan en el anexo Informe Técnico adjunto .

E) IMPACTOS DEL PROYECTO

Los principales impactos del proyecto son los siguientes:

• Desarrollo de una unidad piloto de producción de radiadores de cobre con botes de plástico, que es fácilmente escalable a niveles productivos • Desarrollo propio de matricería para la producción de colectores cerrados, un importante avance en la técnica productiva de radiadores automotores • Aumento de la productividad de armado de panales y de radiadores, con una disminución significativa de los costos directos de producción • Sustancial mejora de la calidad de los radiadores, por efecto de operaciones con menor cantidad de soldadura que promueven un producto mas limpio • Obtención de una notable mejora de posicionamiento de mercado atribuible al nuevo estatus tecnológico de la compañía

El proyecto se encuentra en una fase primaria de implementación de los resultados obtenidos, que se canaliza a través de las siguientes acciones:

• Fabricación y comercialización de una partida de radiadores con botes de plástico para las líneas Nissan D 21 y Daewoo • Producción de radiadores multimarca con botes plásticos recuperados desde radiadores importados • Preparación de una propuesta de Escalamiento Productivo, Línea S de Fontec, para estudiar y analizar la estrategia de implementación productiva del proyecto

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INFORME FINAL PROYECTO DE INNOVACION TECNOLOGICA

201-2885

INFORME TÉCNICO

"DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS Y CAPACIDADES PARA LA

PRODUCCIÓN DE ..v DE CON

BOTES PLÁSTICO"

EJECUTOR INPPA S.A •

RESPONSABLE ANTE FONTEC RODRIGO CARRACEDO M •

FECHA OCTUBRE DE 2003

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PROYECTO FONTEC 201-2895 DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS Y CAPACIDADES PARA LA PRODUCCIÓN DE

RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO 1

1. ANALISIS DEL ESTADO DEL ARTE SOBRE RADIADORES E INTERCAMBIADORES DE CALOR

1.1 ESTUDIOS BIBUOGRÁFICOS

La problemática mundial en desarrollo de radiadores automotores se centra en producir radiadores cada vez más eficientes, compactos y de bajo costo, compatibles con los requisitos de los modernos automóviles y vehículos a combustión interna. Para ello los líderes mundiales de la tecnología de radiadores centran sus esfuerzos en el desarrollo de materiales ad-hoc, procesos productivos y tecnologías de alta productividad para la producción en masa a bajo costo .

Una tendencia que data de hace unos cinco años dice relación con la actualización del cobre como material para la fabricación de radiadores, en desmedro de los radiadores de aluminio tan profusamente empleados en los automóviles modernos .

Los nuevos radiadores de cobre que vienen al mercado mundial, son más livianos, más baratos y más ecológicos que los de aluminio. Además, poseen eficiencias entre 10 a 15% superiores que las de estos últimos .

La tecnología que permite producir estos nuevos radiadores emplea tubos de latón y aletas de cobre unidas mediante un proceso de soldadura denominado Brazing (soldadura fuerte con aporte de aleaciones de cobre) .

Los nuevos diseños son más compactos y livianos que los de aluminio, aún cuando el cobre tiene mayor densidad que este último metal. Los principales cambios de diseño radican en una mayor superficie de transferencia de calor, gracias a la disminución del paso de las aletas, y en un mayor tiempo de residencia del refrigerante dentro del radiador. Para este último efecto, se modificó la sección de los tubos, introduciendo una mayor resistencia al flujo, lo que brinda menores velocidades de circulación .

La tecnología fue lanzada por ICA en conjunto con Outokompu, gracias a una investigación de alrededor de 6,8 millones de dólares que se desarrolló durante doce años . Los productores de cobre esperan, gracias a esta tecnología, recuperar este mercado que había quedado en manos de los productores de aluminio. En efecto, si bien los vehículos pesados vienen equipados con radiadores de cobre; sólo un 30% de los automóviles modernos posee radiador de cobre de diseño antiguo, el resto posee radiador de aluminio . En el segmento de reposición, un 70% de los radiadores es de cobre y solamente un 30% de aluminio; ya que es más sencillo reparar los radiadores de cobre que los de aluminio . En el mundo ya hay unas 25 empresas que posen la tecnología de Cobre brazado, en América Latina sólo hay una fábrica en Brasil.

La conquista del mercado de radiadores puede ser compleja, pero se piensa que siendo los radiadores de cobre de menor impacto ambiental que los de aluminio; se podría acelerar el acceso al mercado. En efecto, producir una tonelada de cobre requiere de unos 30 MWh en tanto que producir una tonelada de aluminio requiere unos 75 MWh; un 150%

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RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO

superior. Por otro lado, si bien el cobre y el aluminio se reciclan con mucha frecuencia; el mayor valor de la chatarra de cobre impulsará el uso de los nuevos radiadores .

Con un diseño innovador estos radiadores son 35-40% más livianos que los tradicionales de cobre-latón no optimizados y correspondientemente de inferior costo. Su bajo peso se relaciona con el espesor de las aletas y tubos de cobre empleadas en su construcción, además de emplear un proceso de soldadura que ocupa una pequeña cantidad de aleación de Cu-Ni-Sn-P, en comparación con la gran cantidad de soldadura de Pb-Sn que empleaban los radiadores tradicionales .

Los radiadores de cobre-latón desarrollan caídas de presión del aire 30% inferiores a las desarrolladas por los radiadores de aluminio, ya que sus tubos y aletas son máas finos que los correspondientes en aluminio .

Las pruebas de durabilidad los nuevos radiadores de cobre-latón, muestran que estos han sobrevivido por máas de 6.000 horas, equivalentes a unos 480.000 km de servicio. En comparación, los radiadores de cobre-latón soldados con Pb-Sn tienen una vida media de unos 120.000 km. Aunque un modelo, el Nippondenso NSR ha desarrollado una vida del orden de 320.000 km .

Los radiadores de cobre-latón brazados pueden configurarse para ajustar su capacidad a los diversos requerimientos de los fabricantes de automóviles .

En el desarrollo de los radiadores de cobre-latón brazados se han considerado, en particular, el empleo de dos tecnologías de fabricación de avanzada: La soldadura fuerte sin fundente (brazing sin fundente) y los recubrimientos electroforéticos (pintura electrostática en polvo) .

La soldadura por brazing confiere a los radiadores de cobre-latón una resistencia en las aletas y en los tubos que es varias veces superior a la de los radiadores soldados con Pb­Sn. Aún más, con adecuados diseños los nuevos radiadores quedan con una estructura reforzada. Los tubos y las aletas empleadas en estos radiadores poseen finos espesores . Las aletas de cobre típicamente tienen 0.05 mm de espesor, en tanto que los tubos de latón tienen 0.127 mm de espesor. En el caso de los radiadores de aluminio, las aletas son de 0.127 mm y los tubos de 0.4 mm de espesor .

Los bajos espesores de aleta promueven pequeñas caídas de presión en el lado del aire, inferiores a las de radiadores comparables de aluminio. Esto produce radiadores muy eficientes, con módulos de enfriamiento da bajo costo, inferiores pérdidas parásitas de energía de los motores y gran economía de combustible .

El brazado emplea un aporte de bajo punto de fusión, no tóxico, que trabaja muy bien en hornos convencionales de vacío o en hornos eléctricos con atmósfera de nitrógeno. La temperatura típica de brazado está en el intervalo de 620-635 °C. El proceso no requiere fundentes ni operaciones posteriores de limpieza. Después del brazing, las uniones cobre­latón son más resistentes que las uniones producidas con Pb-Sn y no sufren de corrosión galvánica •

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RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO

Como resultado de esto, los panales son de dos a tres veces más resistentes a torsión y a tracción que los correspondientes soldados con Pb-Sn. Por otro lado, las pruebas de cámara de niebla ácida muestran un limitado ataque en las uniones brazadas, en cambio las uniones Pb-Sn exhiben corrosión severa .

La pintura electrostática con curado a temperatura, permite lograr notables aumentos de resistencia a la corrosión de los radiadores, debido a que logra una distribución muy pareja de pintura, incluso en áreas poco accesibles del aparato. Extensas pruebas de corrosión de radiadores de cu-latón brazados electropintados, han mostrado que estos desarrollan una excelente resistencia a la corrosión, incluso en las mismas uniones de soldadura o en bordes muy afilados. Adicionalmente, la tasa de transferencia de calor es muy poco afectada .

Durante el electropintado, una pequeña película de pintura, con espesor de un tercio a un medio del espesor que producen los procesos convencionales, crece alrededor del radiador provocando su aislación eléctrica; proceso que restringe el crecimiento posterior de la película de pintura. Después de la aplicación, la pintura es curada en horno a temperaturas del orden de 150-175 °C. El electropintado tiene ventajas adicionales relacionadas con su gran capacidad para automatizarse, cualidad que permite integrar el proceso con otras operaciones productivas. Por otro lado, el proceso tiene una gran eficiencia de utilización de pintura, del orden de 95-99% comparado con un 30-50% de los procesos spray convencionales. Las pinturas en polvos empleadas en el electropintado no requieren solventes, son a prueba de fuego y a prueba de explosiones .

A la luz de esta discusión, se aprecia que la iniciativa de desarrollar tecnologías y capacidades para la producción de radiadores de cobre-latón con botes plásticos, es moderna y coherente con los dictámenes de mercado y con las tendencias relativas a producción limpia. Sin embargo, la actual aproximación se sustenta más bien en el desarrollo de radiadores compactos y eficientes empleando la tecnología convencional de soldadura con Pb-Sn. La etapa de adaptación y desarrollo de la tecnología de cobre-latón brazado dista aún de ser objeto de trabajo de la compañía, ya que conlleva una gran cuota de inversión en tecnologías y en investigación .

No obstante lo anterior, es válido sustentar el desarrollo de este proyecto en los parámetros de diseño tan diversos que determinan la configuración de un radiador y que tienen relación con la gama de posibilidades existentes para las siguientes variables:

• Geométricas: dimensiones generales y altura del radiador, ancho y espesor del panal; tamaño, material, espesor, separación, área interior y cantidad de tubos en el panal; tamaño, material, espesor, separación, forma y área de aletas o rizos; tamaño, forma y disposición de ventiletes (orificios en las aletas o rizos) .

• Mecánicas: materiales y espesores empleados. • Hidráulicas: pérdidas de carga lado de agua y pérdidas de carga lado de aire . • Térmicas: calor disipado, conductividad térmica, temperatura y presión .

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PROYECTO FONTEC 201-2895 DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS Y CAPACIDADES PARA LA PRODUCCIÓN DE

RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO

Manejando estas variables es posible ajustar la capacidad de los radiadores a la gran gama de motores de combustión interna hoy existentes, cumpliendo las exigencias de resistencia mecánica, estanqueidad, presión y temperatura de trabajo en condiciones óptimas de funcionamiento .

En consecuencia, el arte del diseño de un radiador alternativo que sustituya a un radiador original, se fundamenta en lograr satisfacer que:

• La capacidad de disipación de calor sea igual a superior a la del radiador original • • La pérdida de carga en el lado de agua sea igual o inferior a la del original . • La pérdida de carga en el lado de aire sea igual o inferior a la del original . • El panal y el radiador tienen que cumplir con los requisitos de resistencia mecánica. • El radiador tiene que cumplir con la resistencia hidráulica correspondiente . • El radiador tiene que ajustarse al espacio disponible, a los dispositivos, accesorios y

puntos de anclaje existentes en el vehículo automotor

Referendas Consultadas

• L. Duery, Radiadores de Cobre para Automóviles Desplazarán a los de Aluminio, Competencia Tecnológica, El Mercurio, 01/10/2001

• http://automotive.copper.org!reciclability.html, Reciclability and energy efficiency: The Case for Copper in Car and Truck Radiator

• Cupro Braze Executive Report, New Tubes Simplify Assembly of Mobile Heat Exchangers, Int Copper Assoc, Ltd

• Brazed Copper-Brass Radiators Design Innovations: Technological Advances for Tomorrow's Cars & Trucks, http://automotive.copper.orgldesign-innovations.html

1.2 CONTACTO CON PROVEEDORES, USUARIOS Y VISITAS INDUSTRIALES

Se establecieron interesantes contactos de nivel técnico-comercial con diversas empresas, en su mayoría extranjeras. La Tabla 1.1 resume los principales resultados obtenidos en términos de contactos establecidos y actividades realizadas .

Tabla 1.1: Contactos con proveedores de insumos y de tecnologías de producción de radiadores de cobre .

@:1;~ :r~ , "--'e......_ J).~L"' ~:..- 1')~~-::;'0 !-. - 0-('~..t.-;;,)_-;:.~g

Santiago Horacio Rafart, Gerente • Definición de soldaduras especiales. Coalmet Ltda. General Chile Fono: ne 3220 • Desarrollo como p...-Jor de soldaduras .

• VISión de tecnologlas de producción de Dalias StEMl Coffey, Sen.icio al radiadores.

Therm Processes lnc Estados Cliente. Unidos Fono: 800 433 6309 • Adquisición de catálogos de botes plásticos .

• Prospección corno p...-Jor de botes plásticos .

Mats G. Berglund, • Visión de tecnologlas de producción de Outkumpu Copper Suiza Representante para radiadores. StribAB Latinoamérica en Uruguay • Prospección corno pr<l'Je<ldor de cintas de cobre

Fono: 596 2 903 2224 para tubos. Ganadian Autornotive Debert Brian Somberger

Prospección corno p...-Jor de botes plásticos Plastics Canadá Fono: 902 662 3080 •

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RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO

en Poliamida PA 66 (Nytoo) .

Sao Paulo Roberto Mansur Visión de tecnologlas de fabricación Radiadores Viscoode Gerente de División de •

Brasil EJ<oortaciooes radiadores de cobre.

Fernando Feal Visión de tecnologlas de fabricación •

de

de Sao Paulo Gerente Equipamiento Comaque Brasil Industrial maquinari¿m y dispoafiivos para conformado, Fono: 6480 0731 armado y soldado de radiadores.

Ferramentaria e Sao Paulo Claudia Mazzoni • Visión de tecnologlas de fabricación de Estamparia Ros Ltda. Brasil matrices especiales .

EPRGMBH S-1 Joachim Classen • Visión de tecnologlas de fabricación de matrices Alemania Fono: 484105 83121 de colectores.

Industrias Barcelona Joaquln Moren Visión de tecnologlas de fabricación de rodillos Metalúrgicas JEM S. • Espalla Fooo: 34 93 5440090 A. para rizos y tubos.

Dae Yoo Radiator Kyunggi-Do Kyung Jung Youn Vis~a técnica a instalaciooes productivas . lnd. Co. Ud. Korea Fooo: 82 31494 9021 •

1.3 VISITA TÉCNICA A CENTRO DE EXCELENCIA EN DESARROLLO DE RADIADORES

Entre el 13 y el 15 de mayo de 2002 se realizó una gira técnica a Dae Youn Radiator Ind. Co. Ltd., en Ansan City, Kyunggi-Do, Korea, donde se visitaron las Instalaciones de producción de radiadores y se contactaron proveedores de materia prima .

En esta gira participaron los señores Rodrigo Carracedo y Carlos Espínola. En coordinación con el señor Kyung Jun_g Youn, de Dae Youn Radiator Ind. Co. Ltd, se había organizado una intensiva agenda. Esta incluyó visitas y entrevistas en fábrica y talleres, entre las que destacan la División de Exportación (After Market), División de Montadoras (Assembling) y División de Intercambiadores de Calor (Heat Exchangers) de la compañía .

En el ámbito de acción de este proyecto de innovación tecnológica destaca la verdadera transferencia tecnológica que se dio en la visita, que en términos generales, permitió observar las operaciones de producción y gestión de una planta de clase mundial en fabricación de radiadores, desde la recepción de materias primas hasta que los productos son enviados a los clientes. Destacándose las tecnologías de fabricación de rizos, tubos, colectores, panales, radiadores de cobre con botes de latón y botes plásticos, sistemas de control de la producción y calidad de materias primas, productos en proceso y productos terminados .

En las instalaciones visitadas se observó un alto nivel tecnológico, en especial en las operaciones de estañado de tubo-colector y horneado de panales convencionales de Cu­Latón. Las principales conclusiones de la visita se resumen a continuación:

• E proceso de producción de radiadores procede de la siguiente forma: a) Los tubos se fabrican a partir de flejes de latón . b) Las láminas planas se fabrican a partir de flejes de cobre . e) Las láminas de rizos se fabrican a partir de flejes de cobre . d) Se arman los panales ya sea de láminas planas o rizos, en mesas de armado

manuales o semiautomáticas . e) Se colocan los colectores de latón manualmente al panal armado .

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f) Se hornea el panal en una línea de horneado automático . g) Se estaña la unión tubo colector en forma semiautomática . h) Los estanques plásticos de colocan engrapándose los colectores automáticamente,

mientras que los estanques de latón se sueldan semiautomáticamente • i) Los radiadores se pintan en una línea automatizada . j) Los radiadores se empacan en cajas de cartón .

• Los principales controles que se realizan son: a) Carga de soldadura por peso de los flejes estañados para tubos . b) Espesor de los tubos utilizando reloj comparador (CEP) . e) Altura de los rizos utilizando reloj comparador (CEP) . d) Prueba de estanqueidad por inmersión para radiadores cobre latón. e) Prueba de estanqueidad neumática para radiadores cobre plástico . f) Control compresión goma de sello en unión estanque colector en radiadores cobre

plástico .

• Las materias primas cuentan con certificación de calidad de origen. La empresa visitada cuenta con un excelente Laboratorio Físico-Químico para ensayos de materiales. Los principales ensayos disponibles son composición, dureza y embutibilidad .

• Las aleaciones de soldaduras más usadas son: a) Tubo: 20% Sn- 80% Pb . b) Unión Tubo- Colector: 2,5% Sn- 0,5% Ag- 97% Pb . e) Unión Estanque- Colector: 30 % Sn - 70 % Pb . d) Unión Escuadra - Estanque: 30 % Sn - 70 % Pb .

• La aleación de latón es 70 % Cu - 30 % Zn . a) El espesor del latón para tubos es 0,10 a 0,12 mm para radiadores automotrices y

0,14 mm para radiadores industriales . b) El espesor del latón para estanques y colectores es de 0,63 mm .

• Las principales máquinas que integran las líneas de producción son: a) Tuberas y Estañadoras: Classen . b) Estampadoras de láminas planas y rizos: Jem y Classen . e) Mesas de armado de panales: Comaque . d) Línea de estañado Tubo- Colector: Comaque . e) Línea de unión Estanque- Colector: Comaque . f) Matrices: Shtieler, ROS . g) Conformadora de Tensores: Comaque . h) Punzonadora: Amada

• El proceso de enzunchado de panales usando enzunchadora neumática es útil para panales de 4 o más filas. Además requiere de una escuadra apropiada para que el zuncho se deslice y que sea capaz de soportar la fuerza de apriete del zuncho •

• El proceso de perforado de colectores se realiza en tres pasos:

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a) Embutido de cuellos . b) calibrado de los cuellos . e) Perforado del colector manteniendo los cuellos calibrados .

2. ESTUDIO DE MERCADO Y DEFINICIÓN DE LA MUESTRA DE RADIADORES A DESARROLLAR

2.1 CARACTERIZACIÓN DEL UNIVERSO DE RADIADORES

En el parque automotor nacional1, existen al menos 41 marcas de vehículos e incluyendo

las versiones de automóviles, camionetas y/o camiones suman 58, como se aprecia en la Tabla 2.1. De este universo de marcas y versiones de vehículos que circulan en el país, se cuantificaron 628 modelos de autos diferentes (ver resumen en Tabla 2. 2 e in extenso en el Anexo 1). Dentro cada modelo, se encuentran versiones adicionales en los vehículos por el año de fabricación, por la cilindrada y por el sistema de transmisión de potencia (mecánico y automático), especialmente. Todas estas variables tienen incidencia directa en los parámetros de trabajo de los radiadores y determinan por lo tanto, la existencia de al menos 628 radiadores diferentes .

En efecto, a la fecha la empresa2 comercializa 423 radiadores diferentes para vehículos automotores, como se aprecia en la Tabla 2.2. De este universo de radiadores un 78% de los modelos diferentes son importados como radiadores originales o alternativos y sólo un 22% de los modelos son fabricados por la empresa (94 modelos). En esta misma tabla, también se aprecia que la empresa importa radiadores originales y alternativos, en diversas combinaciones de material para panales y botes, alternando materiales como aluminio, cobre, latón y plástico .

Tabla 2.1: Número de modelos diferentes de vehículos por marca existentes en el parque automotor nacional .

' Importaciones de Radiadores de Vehírulos, glosa NO 87089100, del Servido Nadonal de Aduana . 2 Bases de Datos de los Departamentos de Importaciones, IngenierÍa y Comerdalización ele lnppa .

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12 CITROEN Automóvil 9 41 MITSUBISHI Camioneta 1 13 DAEWOO Automóvil 19 42 NISSAN Automóvil 16 14 DAIHATSU Automóvil 6 43 NISSAN Camioneta 4 15 DAIHATSU Camioneta 3 44 OPEL Automóvil 17 16 DATSUN Automóvil 9 45 PEUGEOT Automóvil 23 17 DODGE Camión 1 46 PEUGEOT Camioneta 1 18 EUROPEAN 1 47 PORSCHE 3 19 FIAT Automóvil 25 48 PROTON 1 20 FIAT Camión 1 49 RENAUL T Automóvil 18 21 FORO Automóvil 26 50 SCANIA Camión 4 22 FORO Camión 17 51 SEAT Automóvil 7 23 FORO Camioneta 18 52 SUBARU Automóvil 15 24 FORO Tractor 2 53 SUZUKI Automóvil 16 25 GENERAL MOTORS 29 54 TOYOTA Camioneta 5 26 HONDA Automóvil 14 55 TOYOTA Automóvil 25

27 HYUNDAI Automóvil 25 56 VOLKSWAGEN 27 Automóvil

28 INDUSTRIAL APPS 2 57 VOLVO Automóvil 16 29 ISUZU Jeep 9 58 VOLVO Camión 2

628

Tabla 2.2: Tipos de radiadores comercializados por la empresa, caracterizados por los materiales de panales y botes

1' "r · ·¡ i . D HJ · '' . ·~l:.. ..... 1 ~- \.: _;L 1 ~~ '.....!<.:.... 1 ' "'< ¡> • } • ';, • J.," ' "'- "----' ;. '.._ _J ~'

• . '~

ro";') :Qr~fu 1 '--¡ ~__..__.., ~ j

Aluminio Plástico ALTERNATIVO 58 14 Importado

Aluminio Plástico ORIGINAL 113 27 Importado Cobre Latón 94 22 lnppa Cobre Latón ORIGINAL 63 15 Importado

Cobre Plástico ALTERNATIVO 56 13 Importado

Cobre Plástico ORIGINAL 39 9 Importado Totales 423 100

Como la capacidad de trabajo de un radiador depende directamente de la superficie de transferencia efectiva, la gran variedad de dimensiones generales de los panales permiten visualizar mejor la gran variedad de modelos diferentes de radiadores. En efecto, en los radiadores nacionales los panales tienen alturas que oscilan entre 240 y 970 milímetros y anchos de panal que oscilan entre 250 y 1030 milímetros. Así, en la Figura 2.1 se muestra

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que para cada altura de panal encontrada puede existir diferentes anchos de panal o viceversa .

35

"' 30 CD .. e CD 25 .. .! :S 20

"' o .e 15 u e

" CD 10 , o z 5

o

Universo de alturas de panales (cm)

Figura 2. 1: Número de ancho diferentes de panal por cada altura de panal existente

En resumen existe tanta variedad de radiadores como marcas, modelos, versiones y año de fabricación existen. De la experiencia de la empresa se estima que son muy pocos los casos en que dos o más vehículos, de una marca determinada y diferente modelo, tienen el mismo radiador .

2.2 IDENTIFICACIÓN DE DISEÑOS MÁS COMPLEJOS Y MODELOS MÁS FRECUENTES

Quizás los automóviles reflejan mejor que nada el progreso material que hemos experimentado los chilenos en las últimas tres décadas. Hasta entonces, por las calles del país circulaban pocos autos y, encima, siempre los mismos modelos, una sucesión de Citronetas, Fiat 600 ó 125, Austin Mini. De la escuálida producción chilena salía la mayoría de los autos que se vendían en el país. Las armadurías más importantes eran Automotriz Arica (la Citroneta), Automotores Franco Chilena (Peugeot y Renault), Fíat Chile, General Motors Chile y Ford Motor Chile .

Entre 1975 y 1981, Chile importó 226.700 automóviles (en promedio 33.000 automóviles al año) y en 1977, puntualmente (cuando comenzaban las importaciones masivas), entraron unas 20 mil unidades .

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En 1976 bajan los aranceles y Chile se abre a la importaciones de automóviles, comienzan ciclos en que los vehículos de moda cambiaban así como cambia el año y termina el reinado de autos como la Citroneta, Renoleta, Fíat 600 o Peugeot 404, y comienza el de los compactos como el Fiat 147 (el más vendido en 1979), el Daihatsu Charade (de los que habrían ingresado unos 85.000 a fines de los '70 e inicios de los '80) y del Chevette . El Chevette es el portaestandarte de General Motors, la firma líder en ventas contando todas sus marcas y modelos (Chevrolet, Opel, Isuzu). Nissan, sin embargo, se posiciona inmediatamente atrás .

Hacia fines de los '80 llegaron los Lada, que se ganaron un espacio gracias al bajo precio de sus modelos. Pero de entre todos estos ejemplos destaca un caso, no es precisamente un auto, aunque lo utiliza como tal una gran proporción de conductores: la camioneta Chevrolet LUV, armada por General Motors en su planta de Arica. Por 19 años ha sido el vehículo comercial más vendido, e independientemente de su uso, es frecuente que supere al automóvil de más venta del año .

Hoy se venden en el país sobre 100 mil unidades al año y Chile se ha convertido en un mercado-laboratorio, donde los fabricantes prueban el éxito de un modelo. Para ilustrar las variaciones de los modelos de autos que ingresan al país, en la Tabla 2.3 se muestra en detalle de los modelos más frecuentes en las tres últimas décadas .

Tabla 2.3: Estadísticas de los modelos de autos más vendidos en el país

~-{; .:_.~;~, 'Tr [~~' r ':""~·>1~~~ .. ~ \•í hl~ 1971-1976 • CITROEN AX (CITRONETA)

• PEUGEOT404

• RENAUL T 4 (RENOLETA)

• FIAT600

• FIAT 125

• AUSTIN MINI. 1977-1982 • FIAT 147

• DAIHATSU CHARADE

• DAIHATSU MAX CUORE

• RENAULT5

• SUZUKI FRONTE

• FIAT 126

• SUBARU600 1983-1989 • CHEVY CHEVETTE

• DAIHATSU CHARADE

• RENAULT5

• CITROEN VISA

• NISSAN SUNNY

• TOLLOTA COROLLA

• SUZUKI FRONTE 1990 • TOYOTA COROLLA (2.322 UNIDADES\ 1991 • NISSAN SENTRA 1.6 (4.625 UNIDADES) 1992 • NISSAN SENTRA 1.6 (5.354 UNIDADES) 1993 • DAEWOO RACER (7.278 UNIDADES) 1994 • NISSAN V16 (7.822 UNIDADES) 1995 • NISSAN V16 (15.981 UNIDADES)

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1996 • NISSAN V16 (11.614 UNIDADES) 1997 • HYUNDAI ACCENT (9.325 UNIDADES) 1998 • TOYOTA TERCEL (6.444 UNIDADES) 1999 • CHEVROLET CORSA (4.597 UNIDADES) 2000 • CHEVROLET CORSA (4.597 UNIDADES)

Cada modelo de radiador tiene su complejidad inherente, la cual tiene relación con la diferencia entre una y otra marca, modelo, versión y año de fabricación. Estas diferencias no sólo involucran a la capacidad de disipación térmica, que indirectamente dependen de los tamaños y materiales de los panales, tubos y aletas, de los regímenes de trabajo, de los materiales de los botes y placas colectoras, sino que también influyen los diversos equipos auxiliares y accesorios de control que se instalan en el radiador. Por ello, del análisis de universo de modelos de radiadores que la empresa ofrece al mercado, se puede concluir que cada uno es un caso especial .

2.3 DEFINICIÓN DE 40 MODELOS A DESARROLLAR

Del análisis exhaustivo del universo de modelos de radiadores existentes en el parque automotor nacional, se seleccionó una muestra representativa de 40 unidades para desarrollarlas en el proyecto, según se detalla en la Tabla 2.4. Esta selección tomó en consideración las siguientes variables: • Incidencia del modelo de radiador en las ventas de la empresa, estimadas en función

de las proyecciones de ventas para el año 2002 • Incidencia del modelo en el parque automotor, representado por los volúmenes

importados en la última década y en el año 2001. • Combinaciones representativas de altura-ancho del panal.

Tabla 2.4: Detalle de las 40 unidades relacionadas con el desarrollo del proyecto

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15 DAEWO RACER LEMAN 1000 3500 640 390 16 DAEWO POINTER 600 1800 640 390

17 DAEWO ESPERO HEAVEN 600 1800 640 390 18 TOYOTA HYLUX 2.4 500 o 450 520 19 TOYOTA HYLUX 2.2 700 o 450 520

20 TOYOTA TERCEL TWIN-CAM 400 1000 330 640 AUTOMATICO 21 TOYOTA COROLLA XL 1.3 /1.6 300 700 330 670 22 TOYOTA TERCEL 600 1400 330 640 23 SUBARU LEGACY 1.8 1 2.0 600 1500 670 370

24 SUBARU LEGACY 1.8 1 2.0 400 1000 670 370 AUTOMATICO 25 SUBARU LEGACY 2.2 400 1000 670 370 26 SUBARU LEGACY 2.2 AUTOMATICO 300 800 670 370 27 SUBARU LOYALE 1.8 300 o 640 330 28 HYUNDAY ACCENT 1.5 250 800 340 600 29 SUZUKI BALENO 1.6 300 800 350 530 30 SUZUKI ST90 200 700 240 420 31 SUZUKI SWIFT 1.3 200 500 330 330 32 SUZUKI SWIFT 1.6 200 o 350 320 33 MERCEDES BENZ 608 D 250 1000 430 550 34 MERCEDES BENZ 708 E 200 850 430 550 35 MERCEDES BENZ 1114 150 500 570 590 36 PEUGEOT505 300 o 490 360 37 PEUGEOT 205 GT/GRISR 200 o 610 270 38 MAZDA B-2000 300 800 380 570 39 FORD F-14000 150 600 610 670 40 LADA SAMARA 2108/2109 500 o 480 340

20.750 37.100

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3. DISEÑO DE RADIADORES TIPO

3.1 DISEÑO DEL PRODUCTO, DISEÑO DE RIZOS, VENTILETES, PLACAS COLECTORAS Y PANALES

La aproximación que se empleó para el desarrollo de modernos radiadores de Cu-Latón con botes de plástico, proviene de las tendencias que rigen el diseño de los automóviles y de los motores de combustión interna modernos. En efecto, se desarrolló una muestra de radiadores compactos, de alta densidad de energía, gran eficiencia y capaces de trabajar a temperaturas superiores a las usuales en motores de hace 10-15 años .

Los parámetros constructivos que determinan compacidad y eficiencia están directamente relacionados con la superficie efectiva de transferencia de calor del panal y el flujo de aire que atraviesa el panal. La superficie efectiva depende del número de filas de tubos, lado mayor del tubo, paso de los rizos, forma de los ventiletes, densidad de rizos por decímetro lineal y espesores de estos componentes. En la Figura 3.1 se muestran los parámetros principales que caracterizan un panal .

RIZOS POR DECIMETRO

LINEAL

RIZOS

TUBOS

Figura 3.1: Parámetros principales que caracterizan las dimensiones de un panal

Al fijar el número de filas de tubos, el largo y ancho del tubo y el paso del rizo, quedan determinadas los parámetros constructivos de las placas colectoras y del panal en general. Estas valores tienen que adecuarse a las dimensiones típicas del panal del radiador original, de manera que el bote plástico, la placa colectora y los diversos accesorios de anclaje y¡o de control del radiador encajen correctamente. En la Figura 3.2 se muestra un panal de dos filas de tubos .

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Figura 3.2: Panal tipo de dos filas de tubos con colectores cerrados

Para fundamentar la elección de los valores de los parámetros constructivos de un modelo en particular, se evaluó la eficiencia térmica y la pérdida de carga de los prototipos resultantes de combinar dichos parámetros. Como ejemplo de las evaluaciones de perfomance de las diversas combinaciones de parámetros de los panales en desarrollo, en la Figura 3.3, se muestran los resultados de la Potencia Disipada para cuatro prototipos en desarrollo de un radiador para un vehículo Chevrolet Luv 2.300, ítem 9 de la lista de la Tabla 2.4 (en el Anexo 2 se presentan en detalle los resultados obtenidos en el túnel de viento). Las combinaciones constructivas mostradas son:

Prototipo Paso rizo, mm N° Filas tubos Lomos/dm Lado mayor tubo 1 8 1 29 15 2 10 2 20 12 3 10 2 35 12 4 15 2 19 12

70 -o--MS-1F-29L-15

60 -Q-M10-2F-20l·12

~ --ir- M10-2F-35L-12

50 -M-M15-2F-19L-12

• " • 40 ,!!. J! e • 30 . ü e

~ 20 .. 10

o 10 16 22 28 34 40 46

Velocidad del Aire (Kmlh}

Figura 3.3: Potencia disipada en función de la velocidad del aire para cuatro prototipos en desarrollo de un radiador de vehículo Chevrolet 2.300 .

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Así también en la figura 3.4, se muestran los resultados de pérdida de carga del flujo de aire que atraviesa el panal en función de la velocidad del aire, para los cuatro prototipos antes mencionados .

10 16 22 28 34 40 46 Velocidad dol Airo (Km/h)

Figura 3.4: Pérdida de carga en función de la velocidad del aire para cuatro prototipos en desarrollo de un radiador de vehículo Chevrolet 2.300 .

La elección del prototipo más adecuado para un modelo determinado en desarrollo se determinó conjugando la capacidad de disipación térmica requerida y la pérdida de carga del aire al atravesar el panal. Así, por ejemplo, de los cuatro prototipos presentados el que mejor se ajusta al radiador original corresponde al panal con paso de rizo 10 mm, 2 filas de tubos, 35 lomos de rizos por decímetro lineal y 12 mm de largo de tubo, debido a que este prototipo presenta la mejor capacidad de disipación en todos los regímenes de trabajo del sistema de refrigeración, sin aumentar considerablemente las pérdidas de carga del aire .

Del desarrollo de los cuarenta modelos se han evidenciado resultados muy interesantes que permiten generalizarse a todos los modelos de radiadores que integran el universo de radiadores diferentes. Los principales resultados observados son:

• La disipación térmica de un radiador moderno, se hace en un 70 o/o por el lado del aire y un 30% por el lado del agua .

• Si bien el espacio disponible en el vehículo automotor, las dimensiones estándar de los botes plásticos y los accesorios de anclaje y control, limitan la cantidad de filas de tubos y número de tubos por fila que puede contener el panal, la densidad lineal de los rizos constituyó un parámetro clave para incrementar la superficie de transferencia efectiva de manera de obtener los valores óptimos de potencia disipada. Sin embargo,

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no se puede incrementar considerablemente esta densidad pues a valores mayores a 50 rizos por decímetro lineal, la pérdida de carga en el lado del aire se incrementa considerablemente mermando la disipación térmica .

• El conjunto de pasos de rizos (o de tubos) para placas colectoras de 8, 10 y 15 mm, con las tres dimensiones de lado mayor del tubo 12, 15 y 19 mm permitió configurar en forma óptima los 40 panales desarrollados .

• En la inspección de los radiadores originales, de los 40 radiadores desarrollados, se constató que los tubos que mejor se adaptan al desarrollo de los procesos de fabricación de colectores son aquéllos de geometría rectangular con lado mayor de 12, 15 y 19 mm .

En consecuencia, el diseño de nuevos radiadores de Cu-latón con botes de plástico y tecnología de soldadura blanda (Pb-Sn) queda determinado por las siguientes especificaciones:

Tabla 3.1: Especificaciones de diseño de los panales desarrollados

' ~:t' ,;: :~..::-=- ~·~~ó;-;~~:~,:.-- ~·:::~r~~_:-.::; ~- -

Dimensiones generales: Ancho x Altura (mm) 250x240 hasta 1.030x970

Número de filas 1 mínimo, 5 máximo

Paso de tubos en el oolector (mm) 8, 10 y 15

Tipo de tubos Rectangulares, oon lado mayor de 12, 15y 19 mm

Altura de rizos 8, 10 y 15 mm

Densidad de rizos (Lomos/dm) 20 hasta so

La Figura 3.5 muestra diseños de radiadores de Cu-latón con botes de plástico, que cumplen las configuraciones indicadas arriba .

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Figura 3.5: Dos radiadores desarrollados Nissan 06 (izquierda) y Toyota Tercel El desarrollo productivo de estas configuraciones impone exigencias a la calidad de los procesos de fabricación de tubos y colectores, particularmente relacionados con la precisión de los componentes y con los procesos de ensamblaje mediante soldadura blanda. Estos se analizan y discuten en la sección 4.1.

3.2 DEFINICIÓN DE FORMATOS Y CONFIGURACIONES PARA EL DESARROLLO DE PANALES

En el desarrollo de cada modelo de panal, se estableció una configuración mínima de parámetros de diseño, los más relevantes, con el objetivo de tener un abanico de combinaciones que permitan determinar los parámetros de diseño que hacen que un modelo desarrollado tenga iguales parámetros de trabajo a los del modelo original. Las variables que se consideraron para el desarrollo de cada modelo, fueron:

• Tres (03) alturas diferentes de rizos: 8, 10 y 15 mm. Con estas variables se desarrollaron 3 superficies de transferencia diferentes .

• Tres (03) tubos de sección rectangular diferentes: 12, 15 y 19 mm de lado mayor. Con estas opciones se lograron 3 variables que inciden principalmente en la pérdida de carga en el lado del agua, en la superficie de transferencia y en número de ventiletes .

• Hasta 3 hileras de tubos: estas variaciones del número de tubos, inciden directamente en la superficie de transferencia y en la pérdida de carga del lado del agua, principalmente .

Por lo tanto, en el proceso iterativo del desarrollo de un modelo de panal, se compatibilizaron estas tres variables, de manera que además sean compatibles con los materiales para aletas y tubos (distintas aleaciones), con durezas distintas y sean reproducidos los parámetros de trabajo óptimo del modelo original en desarrollo .

Esta metodología para el desarrollo de un modelo se hizo extensiva para los 40 modelos desarrollados en este proyecto. En la Tabla 3.2 se muestran los parámetros de diseño óptimos para los 40 modelos desarrollados .

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Tabla 3.2: Configuraciones finales de diseño para el paso del rizo, largo de tubo y filas de panal de los 40 modelos seleccionados a desarrollar

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38 MAZDA B-2000 380 570 10 15 2

39 FORO F-14000 610 670 15 12 5 40 LADA SAMARA 2108/2109 480 340 15 15 2

3.3 SIMULACIONES CAD Y CÁLCULO ESTRUCTURAL

En el desarrollo de los 40 modelos de radiadores, cuyos planos generales se muestran en el Anexo 3, se procedió a analizar, mediante simulaciones CAD de interferencia, el proceso de ensamblaje de los panales con sus respectivas placas colectoras y con los respectivos botes superior e inferior. Los resultados de estos análisis indican que la precisión de los colectores constituye un factor crítico en el ensamblaje, pues determina la cantidad de soldadura empleada en el proceso e incide fuertemente sobre la facilidad y rapidez de instalación de los botes .

La resistencia y la rigidez de los radiadores se evaluó empleando un modelo empírico­teórico que permite analizar el comportamiento torsional y flexura! de los prototipos. Los principales resultados obtenidos indican que la resistencia de los prototipos es controlada principalmente por el marco soportante y por su sistema de anclaje al vehículo. Pruebas de flexión y torsión de prototipos muy esbeltos indican que ellos son capaces de resistir elevadas cargas estáticas antes de exhibir fallas que afecten a su estanqueidad .

3.4 PREPARACIÓN DE PLANOS DE FABRICACIÓN

En el Anexo 3 se muestra una colección de planos de fabricación de radiadores, preparados con objeto de este proyecto de innovación tecnológica .

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4. DISEÑO DE PROCESOS PRODUCCIÓN PARA RADIADORES TIPO

El diseño de los procesos de producción de los radiadores tipo, involucra tanto a los procesos de fabricación repetitiva de los panales desarrollados como a los procesos de armado del radiador .

La producción de un panal requiere contar con procesos repetitivos de alta estandarización, que sean compatibles con las aleaciones seleccionadas para tubos y aletas. Un factor crítico de proceso es la determinación de los parámetros óptimos de horneado para la soldadura de tubo-rizo, los cuales están relacionados con la masa del panal y con el ciclo de fusión-solidificación del aporte de Pb-Sn. Lo que se busca es desarrollar un proceso optimo que garantice el emballetado de los tubos y la fijación de los rizos a los tubos .

Una vez que se ha logrado la fabricación estandarizada de panales, se requiere definir los parámetros de ensamble del panal, de los laterales, de los tensores y de los estanques plásticos. Por otro lado, también es necesario compatibilizar los tipos de laterales y tensores con los materiales empleados, de manera de que se permita absorber la dilatación y las variaciones de presión de agua al interior del radiador .

En resumen, las claves para el desarrollo de fabricación de cada modelo de radiador quedan determinadas por las siguientes variables:

• Ajuste de laterales y tensores • Parámetros de ensamble en la máquina de ensamblado de estanques • Compatibilidad del bote plástico con las placas colectoras del panal, que permitan

garantizar la hermeticidad del conjunto .

4.1 DISEÑO DE PROCESOS DE FABRICACIÓN DE TUBOS, RIZOS, PLACAS COLECTORAS Y PANALES .

La discusión anterior permite introducir el diseño de los procesos de fabricación por medio de diagramas de proceso, según se muestra a continuación .

Retiro de Fleje de CObre

de Bodega

Conformado de Conformado de Tubo en Classen 11 Tubo en Classen 1

para tubos 12 para tubos 15

Entrega de Tubos al Proceso de Armado

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Figura 4.1: Procesos de fabricación de tubos

Retiro de Fleje de Cobre

de Bodega

Estampado de Rizos

Entrega de Rizos a las Mesas de Armado

Figura 4.2: Procesos de estampado de rizos

Retiro de Fleje de Cobre

de Bodega

Estampado de Colector de acuerdo a Modelo

Entrega de Colector a las mesas de Armado

Figura 4.3: Procesos de estampado colectores

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Armado del Panal

Postura de Colectores

Horneado de Panal

Estanado de Colectores

Secado y Peinado

Control

Bodega

Reparación Manual

Figura 4.3: Armado de panales

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El armado de radiador con estanque plástico requiere contar con una prensa ensambladora con su respectivo operador. Dicho equipamiento permite instalar y sellar los botes sobre los extremos superior e inferior de los panales •

La secuencia de ensamblado consiste en fijar el panal a la máquina insertar el o' ring correspondiente al modelo de radiador fabricado y luego, accionar el avance de los cilindros superiores para la fijar el estanque. Luego, se acciona manualmente el sellado estanque-colector, doblando las grafaduras en todo el contorno. Procediendo de la misma manera se sella el otro extremo del radiador. Finalizadas estas operaciones se debe verificar las cotas generales del radiador. Luego se realiza una prueba de estanqueidad, para verificar que no existan fugas. En caso de detectar fugas se procede a reapretar el radiador .

Annadode Radiador

Bodega

Figura 4.4: Armado de un radiador Cu-Latón con bote plástico

4.2 DISEÑO DE MATRICERÍA DE APOYO

La matricería de apoyo que se debe emplear en el desarrollo del proyecto consiste de los siguientes elementos o partidas:

a. Matrices de rizo de pasos 8, 10 y 15 mm: Consisten de un par de ruedas dentadas, que permiten formar continuamente el fleje de cobre previamente cortado, para dar origen a los rizos. Se diseñaron de acuerdo a la experiencia anterior de la fábrica en desarrollo de este tipo de elementos. Los principales elementos de diseño a considerar

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se relacionan con el número de dientes, el paso a conseguir, el diseño de ventiletes y la altura del diente. Habitualmente se fabrican de aceros endurecibles de alta aleación .

b. Matrices para corte y perforación del colector cerrado: Incluye matricería para corte del desarrollo del colector y para la perforación de los agujeros del colector. Se desarrolló con un proveedor alemán como indica la factura preforma que se adjunta en la rendición de gastos del proyecto .

Por otro lado, también se efectuaron desarrollos locales de matricería para acondicionar los equipos conformadora de tubos y debobinadora cortadora, según se detalla a continuación:

La Tubera Classen que opera actualmente en planta, es una máquina conformadora de tubos emballetados con un recubrimiento externo de soldadura estaño/plomo. Esta máquina consta de:

• Unidad conformadora de tubos, toma la lámina de cobre y la pasa a través de los rodillos conformadores que le dan forma y lo emballetan .

• Unidad de decapado con fundente el cual prepara la superficie para recibir el estaño . • Unidad de estañado, en donde se produce la capa de recubrimiento en el tubo de

acuerdo a los espesores requeridos • • Unidad de enfriamiento del tubo a temperatura controlada, con el fin de evitar un

choque térmico inadecuado que pueda fracturar la soldadura . • Unidad de corte y dimensionado de tubo a través de un carro tirador y cortador móvil.

Para efecto del proyecto se fabricaron tres rodillos conformadores para pasos 10, 15 y 19 mm y el respectivo eje ah-doc porta rodillo. Además se optimizó el diseño actual logrando que la soldadura de estaño plomo, penetre toda la unión, asegurando un emballetado casi 100% libre de fugas. Los detalles de fabricación de los rodillos conformadores y eje se adjuntan en el Anexo 4 .

La Debobinadora Cortadora se preparó a partir de una unidad existente en la fabrica, para lo cual fue necesario diseñar y desarrollar nuevos juegos de rodillos de corte, rodillos guías, ejes y separadores ad-hoc de acuerdo al ancho de los flejes requeridos para rizos y tubos .

4.3 DISEÑO Y /0 ADAPTACIÓN DE MECANISMOS DE ENSAMBLAJE

Se desarrollaron mesas de armado de panales para altura de rizo en 8, 10 y 15 mm, tomando como referencia las matrices artesanales que actualmente operan en planta . Para ello se eliminaron los calibres de armado los que se reemplazaron por tensores, livianos, fáciles de fabricar y de rápido ensamblaje para el panal. Se fabricó una machina para fabricar tensores y se adaptaron las mesas para alojar los tensores, mediante el fresado de ranuras en ella. Se fabricaron martillos de montaje para los colectores matrizados de rizos MS, M10 y M15 una fila, con el fin de que el montaje del colector sea

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estándar en su altura. En el Anexo 5, se muestran los detalles de estos desarrollos para el caso de la mesa de armado de rizo MS •

4.4 DISEÑO DE PROCEDIMIENTOS DE CONTROL DE CAUDAD

Durante el desarrollo de los 40 cuarenta modelos involucrados, la alta repetibilidad de fabricación de prototipos para cada uno de ellos, permitió hacer una síntesis de los procedimientos más adecuados para el control de calidad tanto para el desarrollo como para la fabricación de radiadores de Cu- latón con botes plásticos. Estas indicaciones de Control de calidad se presentan en el Anexo 6 .

4.5 DESARROLLO DE PROVEEDORES DE MATERIAS PRIMAS Y SUBCONTRATOS

El desarrollo comercial de este proyecto involucra trabajar con proveedores de materias primas, componentes y servicios especialistas .

Las materias primas esenciales corresponden a cobre, latón, soldaduras y consumibles . Los proveedores de estos materiales se han identificado o se mantiene una relación comercial anterior con ellos, de manera que este segmento proveedor no presenta importantes problemas de desarrollo .

El segmento de proveedores de componentes se vislumbra un poco más complicado, ya que se requiere desarrollar proveedores de: Botes plásticos, o'rings (arosellos) y piezas metálicas de montaje. Los proveedores de componentes de goma y de piezas metálicas que se encuentran en el país, no presentan problemas en cuanto a disponibilidad y calidad de sus productos. El problema que podría hacerse crítico en la fase productiva de este proyecto corresponde a la provisión de botes plásticos, ya que los proveedores que a la fechas se han contactado pueden suministrar partidas mínimas que exceden la demanda máxima local de radiadores. Esto eventualmente complicaría las operaciones futuras, sin embargo, surge la alternativa de desarrollar un proveedor local de botes plásticos inyectados. No obstante, esta posibilidad debe enfrentarse con una especial estrategia ya que para cada modelo de bote requerido se necesita una matriz, en consecuencia para el universo de radiadores considerado se requeriría una considerable inversión en matricería .

Tabla 4.1: Proveedores potenciales de materias prima e insumos para la producción de radiadores de cobre con botes plásticos

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Coalmet S.A. Chile En desarrollo como proveedor exclusivo de soldaduras

Therm Processes lnc USA Potencial proveedor de botes plásticos

Outkumpu Copper Strib AB Suiza Potencial proveedor de cintas de cobre para tubos

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Canadian Automotive Plastics Canadá Potencial proveedor de botes plásticos en Poliamida PA 66 (Nylon) Potencial proveedor de matriceria para botes

Geoplas Chile de plástico

Para el suministro de servicios especialistas, esencialmente desarrollo de matricería para colectores y otros componentes de latón, se cuenta con una red muy eficiente de nivel local e internacional (Brasil, Argentina, Alemania, España) .

En la tabla 4.1 se aprecia un listado de proveedores potenciales de materias prima e insumas, que han sido contactados con objeto de este proyecto .

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5. DESARROLLO Y PRUEBAS DE MARCHA BLANCA DE UNA 1

UNIDAD PILOTO DE PRODUCCION DE RADIADORES DE COBRE-PLÁSTICO

La unidad piloto de producción de radiadores de cobre-plástico fue integrada por los siguientes procesos y sus respectivos equipos:

5.1 Procesos de fabricación de tubos

Se preparó una tubera Classen, que integra las siguientes unidades productivas, según muestra la figura 5.1:

• Unidad conformadora de tubos, toma la lámina de cobre y la pasa a través de los rodillos conformadores que le dan forma y lo emballetan

• Unidad de decapado con fundente, el cual prepara la superficie para recibir un recubrimiento protector de estaño

• Unidad de estañado que aplica recubrimientos de acuerdo a los espesores requeridos • Unidad de enfriamiento controlado, que permite minimizar el choque térmico y

disminuir el riesgo de fisuración de las soldaduras • Unidad de corte y dimensionado de tubo a través de un carro tirador y un cortador

móvil

1

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Figura 5.1.1: Unidad de preparación de tubos de cobre empleada en el proyecto

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5.2 Procesos de estampado de rizos

Para desarrollar este proceso se acondicionó una estampadora continua de fleje, con matrices de paso 8, 10 y 15 mm, ver figura 5.1.2 .

Figura 5.1.2: Proceso de estampado de rizos y detalle de matrices de estampado continuo

5.3 Procesos de estampado colectores

Este proceso se desarrolla en prensas mecánicas e incluye matricería para corte del desarrollo del colector y para la perforación de los agujeros. Se desarrolló en las instalaciones de la compañía, con ingeniería propia y personal especializado destinado al proyecto, figuras 5.1.3 y 5.1.4 .

Figura 5.1.3: Proceso de estampado de colectores y matricería ad-hoc

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Figura 5.1.4: Colectores de latón en estados intermedios de proceso

5.4 Armado de panales

Para realizar este proceso se acondicionaron mesas de armado, para integrar las operaciones de manera que el proceso de armado incorpore las escuadras y los colectores. La figura 5.1.5 muestra una partida de seis panales armados a la salida del proceso de horneado .

Figura 5.1.5: Ejemplo de armado y horneado de panales de cobre con colectores de latón, integrando escuadras de acero .

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5.5 Armado de radiadores Cu-Latón con botes de plástico

Este proceso se lleva a cabo en una prensa neumática especialmente desarrollada para el ensamblaje de botes, como se muestra en la figura 5.1.6. A continuación el radiador armado es sometido a una prueba de estanqueidad .

Figura 5.1.6: Ensamblaje de botes y prueba de estanqueidad del radiador armado

Esta secuencia productiva fue calibrada proceso por proceso, hasta obtener un nivel satisfactorio de repetibilidad con una baja tasa de defectos en cada estación de trabajo . Una vez lograda esta condición, se efectuó un proceso de marcha blanca, llevando a la unidad a una condición de continuidad en la que cada estación era alimentada por el producto de la estación anterior. En general, estas pruebas señalan que es posible operar la unidad en régimen continuo con una eficiencia aceptable. Sin embargo, en régimen de lotes las operaciones individuales son más eficientes y ·la productividad global de la unidad es considerablemente más alta que en régimen continuo .

Concluidas estas evaluaciones de marcha blanca, se efectúo un piloto de producción, para desarrollar radiadores de cobre con botes de plástico que fueron empleados en las restantes fases del proyecto, la Figura 5.1.7 muestra algunos productos desarrollados en esta etapa del trabajo .

Figura 5.1.7: Ejemplos de radiadores de cobre con botes de plástico desarrollados en el proyecto

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El principal resultado de esta fase es que la empresa logró desarrollar una línea piloto de producción de radiadores automotores de cobre con estanques de plástico, sin interferir en la producción normal de radiadores de cobre con estanques de latón. Dicha unidad piloto presenta notables innovaciones en:

• Técnica de engrampado independiente . • Sistema de panal con escuadras incorporadas a los rizos • Sellado mecánico por medio de arosellos de goma

Las innovaciones incorporadas han permitido obtener productos de un alto estándar de limpieza y se prevé un importante aumento de la productividad, a medida que los operadores comiencen a familiarizarse con ésta nueva forma de armado de radiadores. Como resultado de ésta mejora de productividad, en el mediano plazo, se proyecta una reducción de los costos directos de producción de, al menos, un 25% .

, 6. ANALISIS DE LA PERFORMANCE DE LOS PRODUCTOS

DESARROLLADOS

Para evaluar el desempeño de una muestra representativa de prototipos de radiadores de cobre con estanques de plástico, se configuró una unidad de pruebas experimentales compuesta por las siguientes facilidades:

• Banco de pruebas de estanqueidad (Figura 5.1.6) • Banco de pruebas de resistencia a la fatiga (Figura 6.1) • Túnel de viento con capacidad para evaluar la perdida de carga y la eficiencia

térmica de los radiadores (Figura 6.2)

Respecto de la estanqueidad, en general se aprecia que ésta es dependiente de la calidad del ensamble de los estanques y que representa una variable critica dentro del proceso .

Ensayos de fatiga de una muestra seleccionada se realizaron en un Banco de Fatiga especialmente acondicionado para radiadores, ver Figura 6.1. Esta instalación consta de una banco donde se instala el radiador y en la cual se reproducen los parámetros de trabajo normal de un radiador automor y a su vez el sistema se somete a un proceso de vibración continua de baja frecuencia, evaluándose cada radiador por un periodo de 106

ciclos. Los resultados de los ensayos fueron satisfactorios en un 99% del total de radiadores ensayados. En los pocos casos en que el ensayo arrojó falla, en general éstas se localizaron preferentemente en las uniones más débiles o más deterioradas por el uso, tales como niples de entrada y salida de agua o en los soportes exteriores. La conclusión general de estos ensayos es que el proceso de producción y la incorporación de botes de plástico mejora ostensiblemente la integridad estructural del radiador y en consecuencia no afecta de manera apreciable su resistencia a la fatiga .

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Figura 6.1: Ensayo de fatiga de radiadores

Empleando un túnel de viento TEMA para análisis de intercambiadores de calor, se desarrolló un programa de evaluación del desempeño térmico de radiadores de cobre con estanques de plástico. Dicho programa permitió evaluar una muestra significativa de radiadores automotores de diversos tamaños y capacidades. En general, el procedimiento para efectuar estas pruebas considera la siguiente secuencia de actividades:

• El radiador se monta en el Túnel de Viento, instalación que simula los parámetros de trabajo del radiador en condiciones reales, tanto para el flujo de agua como del aire refrigerante. Esta instalación también permite la lectura directa de la información requerida para evaluar la eficiencia .

• Para un caudal de aire prefijado, cuando el radiador alcanza sus parámetros de trabajo de régimen permanente, se registran las variables: caudal de agua (1/min), presión estática (psi) y temperatura (0 C) del agua a la entrada y a la salida del radiador, velocidad del aire (Km/h) y la temperatura (0 C) del aire a la entrada y salida del radiador. Esta información permite estimar en forma directa el Calor Intercambiado por unidad de tiempo (en KW), al evaluar la diferencia de entalpía entre la salida y la entrada del radiador (KJ). En todas las pruebas y evaluaciones el caudal de agua se mantiene constante en 75 ± 0,5 litros por minuto (1/min) .

En la Figura 6.2, se muestran resultados típicos de ensayos en túnel de viento para cinco prototipos desarrollados en el proyecto .

----------------------~I~NuP~P~ALS~.~Ak•-----------------------32

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... .. ""' "'"' . .. .... '

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" .. Figura 6.2: Montaje experimental para ensayos de eficiencia térmica de radiadores de

cobre con botes de plástico y resultados típicos de ensayo .

La conclusión general de estas evaluaciones es que los radiadores de cobre con botes de plástico presentan iguales o superiores capacidades térmicas que los radiadores originales con panal de aluminio, por otro lado debido a las innovaciones relativas a armado del panal, se estima que los nuevos radiadores exhiben un desempeño global superior a los radiadores con panal de aluminio .

, 7. PRUEBAS DE INTRODUCCION DE MERCADO

A la fecha de emisión de este informe, se ha logrado desarrollar una interesante prueba de introducción al mercado que está potenciando negocios con radiadores de Cobre­Plástico para vehículos Daewoo y Nisan D-21.

Los lineamientos generales de esta prueba se encuentran en la estrategia comercial de la compañía, cuyas bases se resumen a continuación:

______________________ JI~N~P~P~ALS~.~Ak. _______________________ ,13

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La relación de la compañía con sus distribuidores se rige por los siguientes paradigmas:

1 Repuesteros 1 _._ •Precio •Disponibilidad •Calidad

1 Talleristas 1 _._ •Disponibilidad •Precio ·Calidad

1 Emp.Servicio 1 _._ •Disponibilidad •Precio •Calidad

Los productos que la compañía ha decidido comercializar a través de su cadena de distribución son los siguientes:

• Radiadores Matrizados INPPA • Radiadores Matrizados Alternativos • Radiadores Importados (Mejora de mix de productos) • Mix de accesorios para talleres (estanques + panal, fundentes, soldadura, planchas

de cobre, etc.)

En este marco, se han realizado las siguientes acciones tendientes a mostrar los resultados de este proyecto:

• Generación de ofertas especiales • Muestra de nuevos modelos matrizados • Posicionamiento de la marca INPPA a través de merchandising en los locales de

venta de repuestos • Desarrollo de charlas técnicas y visitas de los distribuidores a planta, almuerzo

con distribuidores, regalo corporativo • Instalación de radiadores Cu-Piástico en vehículos Nissan 021 y línea Daewoo

Los resultados de esta campaña indican una notable aceptación de estos nuevos productos (Panales, botes y radiadores completos) por parte de la cadena de distribuidores y de la clientela .

______________________ JI~NuP~P~ALS~.~Ak. _______________________ 3A

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8. CONCLUSIONES

El trabajo desarrollado permite extraer las siguientes conclusiones respecto del desarrollo de radiadores de Cu-latón con botes de plástico:

8.1 A escala mundial, la producción de radiadores de Cu-latón con botes de plástico constituye un negocio estratégico debido a la creciente importancia del cobre como material reciclable y de bajo impacto ambiental. INPPA S.A. estima que con el desarrollo de este proyecto ha desarrollado las bases tecnológicas del futuro negocio de radiadores Cu-latón en el país, logrando un significativo adelanto respecto de sus competidores nacionales .

8.2 No obstante lo anterior, se estima que el desarrollo de este cambio tecnológico tiene complicadas aristas relacionadas, por un lado, con emergentes tecnologías de producción de radiadores de Cu-latón, que será necesario adaptar a futuro y por otro, con la gran diversidad de modelos de automóviles y radiadores que se comercializan en el país. Este segundo aspecto incorpora complicaciones mayores relacionadas con la magnitud de las inversiones necesarias para implementar productivamente un proyecto que permita llegar a satisfacer la mayoría de la demanda nacional de reposición de radiadores con equipos de Cu-latón con botes de plástico .

8.3 La demanda nacional de radiadores es compleja y diversificada, ya que el parque automotor está compuesto por unos 628 modelos diferentes de vehículos que generan una multitud de modelos diferentes de radiadores. La diversificación constituye un gran problema para el fabricante de radiadores, asociado a un elevado parque de activo fijo en matricería diversa. Este es un problema no resuelto, que en el futuro deberá tratarse para tender a la estandarización .

8.4 Se diseñaron 40 modelos de radiadores Cu-latón con botes de plástico, integrando la tecnología de soldadura blanda con Pb-Sn y los conceptos de compacidad y alta eficiencia térmica, que permiten producir un radiador alternativo para el mercado de reposición de radiadores automotores .

8.5 Se diseñaron los procesos de producción y se desarrollaron los equipamientos necesarios para integrar una línea de producción de radiadores de Cu-latón con botes de plástico, con capacidad para efectuar un pilotaje productivo sobre una muestra representativa de 40 radiadores .

8.6 Un aspecto crítico del desarrollo propuesto, que inicialmente no se había previsto debido a ofertas muy optimistas de proveedores extranjeros, radica en la disponibilidad de botes de plástico para el universo de radiadores que se encuentran en el país. En efecto, los proveedores que a la fecha se han contactado pueden suministrar partidas mínimas que exceden la demanda máxima local de radiadores. Esto eventualmente complicaría las operaciones futuras, sin embargo surge la alternativa de desarrollar un proveedor local de botes plásticos inyectados .

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PROYECTO FONTEC 201-2895 DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS Y CAPACIDADES PARA LA PRODUCCIÓN DE

RADIADORES AUTOMOTORES DE COBRE CON BOTES DE PLÁSTICO

No obstante, esta posibilidad debe enfrentarse con una especial estrategia ya que para cada modelo de bote requerido se necesita una matriz, en consecuencia para

- el universo de radiadores considerado se requeriría una considerable inversión en matricería .

8.7 La campaña de introducción al mercado, en el marco de la estrategia comercial de INPPA S.A., señala que es posible desarrollar una creciente aceptación de los productos desarrollados lo que augura una rápida penetración de mercado .

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