Guía definitiva para el diseño de cerramientos metálicos: Los ingenieros deben tener

Una caja de chapa es una carcasa protectora fabricada con chapas finas y planas. Se utiliza mucho para almacenar y proteger artículos como componentes electrónicos, piezas mecánicas, sistemas eléctricos y otros. Estas cajas se utilizan en diversos sectores, como el médico, el de las telecomunicaciones y el de la automoción. Son populares porque son duraderas, versátiles y rentables. Las cajas de chapa también pueden fabricarse para cumplir determinados requisitos funcionales y de diseño, lo que las hace esenciales en la fabricación y la ingeniería modernas.

Una envolvente bien diseñada no sólo protege las piezas que contiene, sino que también cumple su función durante mucho tiempo. Aquí le explicaremos los detalles del diseño de una envolvente de chapa metálica y le daremos algunos consejos sobre las mejores prácticas. No importa si está trabajando en el desarrollo de nuevos diseños o en la mejora de los existentes, estamos aquí para ayudarle.

7 elementos fundamentales del diseño profesional de cerramientos de chapa metálica

El diseño global de la envolvente metálica define el tiempo que se tardará en completar el proyecto, su rendimiento, su coste y el grado de satisfacción del cliente. La mayoría de los proyectos no alcanzan los objetivos previstos por no tener en cuenta algunos aspectos en su proceso de diseño o por no trabajar con un fabricante profesional de fabricación de metal. Hay siete aspectos que debe tener en cuenta para diseñar un cerramiento de chapa de calidad:

Identificación de sus requisitos de diseño de armarios de chapa metálica

El primer paso, y el más importante, en el diseño de una envolvente de chapa es determinar qué se necesita en el proyecto. De este modo es posible definir las necesidades y asegurarse de que la envolvente funcionará como se pretende, será duradera y estará hecha para el uso previsto. De lo contrario, es posible que no se fije en algunas características o incluso que el diseño no sea adecuado para el uso previsto. Concéntrese en la función de la caja, dónde se va a utilizar y las características más importantes.

Finalidad y componentes internos: ¿Cuál es la finalidad de la caja? ¿Va a alojar piezas eléctricas como placas de circuitos y barras colectoras, equipos mecánicos o cualquier otro sistema sensible? Tenga en cuenta el tamaño, el peso, la posición y el número de componentes que contiene. Asegúrese de que hay espacio suficiente para el cableado, las conexiones o los recortes funcionales, como puertos o puntos de acceso.

Condiciones medioambientales: Piense en las condiciones en las que se instalará la caja. ¿Se utilizará en un entorno interior o exterior o en un entorno con altas temperaturas, alta humedad o corrosivo? Es posible que las aplicaciones de interior sólo requieran una protección básica, mientras que los entornos de exterior o industriales severos pueden requerir una mayor resistencia a la corrosión o un sellado ambiental.

Resistencia estructural: Evalúe las exigencias físicas previstas. ¿Estará la caja sometida a impactos, vibraciones o cargas pesadas? Esto repercutirá en el grosor de chapa necesario y en el diseño estructural general.

Necesidades térmicas y de ventilación: Decida si las piezas del interior producirán calor o no. Si es necesario controlar la temperatura, hay que estudiar las opciones de ventilación, disipadores de calor o recortes que ayuden a disipar el calor.

Accesibilidad: Considere la posibilidad de mantenimiento o mejora. ¿Los trabajadores accederán con frecuencia a las piezas del interior? Las puertas batientes, los paneles desmontables o incluso los diseños modulares pueden ayudar en este proceso.

Tipo de montaje: Determine cómo se fijará la caja. ¿Se fijará en la pared, se colocará en el suelo o será una combinación de ambas? Cree espacio para soportes, orificios de montaje o soportes adicionales.

Forma del recinto: Las distintas formas de la envolvente influyen en su funcionamiento y en el proceso de fabricación. También es más barato y fácil fabricar formas sencillas, como rectangulares o cuadradas. Sin embargo, para algunos requisitos especiales o debido a limitaciones de espacio, puede ser necesario tener una forma personalizada o irregular. Hay que tener en cuenta cómo se relaciona la forma con los componentes internos y los soportes externos, y si la forma puede afectar a factores como la ventilación o el aprovechamiento del espacio.

Estética del producto: Determine si el aspecto de la caja es relevante. Para algunas aplicaciones, el acabado de la superficie o la marca, como los logotipos de la empresa, pueden ser importantes.

Elegir el material de chapa adecuado

Una vez identificados los distintos requisitos del proyecto, el siguiente paso es seleccionar el material de chapa más adecuado. Esto debe corresponderse con diversos factores, como el entorno en el que se va a utilizar el producto, la resistencia necesaria, las limitaciones de peso y el factor coste. En TZR somos expertos en la fabricación de armarios de chapa de distintos materiales, como acero inoxidable, acero, aluminio, cobre y latón, entre otros. He aquí una lista de los materiales más utilizados en la fabricación de chapas metálicas:

Acero inoxidable: Este tipo de acero es muy resistente a la corrosión. Es ideal para su uso en armarios que se utilizan en entornos duros o en zonas expuestas a la humedad y a productos químicos. Gracias a su gran resistencia y durabilidad, se utiliza en diversos sectores, como el farmacéutico, el alimentario y el naval. Sin embargo, es más pesado y costoso que otras opciones.

Acero al carbono: El acero al carbono es relativamente más barato y tiene una gran resistencia y facilidad de fabricación. Se utiliza mucho para cerramientos de uso general en los que la resistencia a la corrosión no es un factor importante a tener en cuenta. Es posible mejorar su protección contra la oxidación aplicando acabados como la pintura en polvo o el cromado.

Aluminio: Este material es ligero y tiene la tendencia natural a no oxidarse fácilmente. Es adecuado para su uso en áreas en las que el uso de masa es un factor limitante, por ejemplo en el sector aeroespacial o en dispositivos portátiles. También es muy conductor eléctricamente y es una buena elección para aplicaciones que requieren el uso de piezas electrónicas. Sin embargo, puede ser menos duradero bajo cargas de alto impacto.

Acero galvanizado: Se trata de un acero recubierto con una capa de zinc que le ofrece una resistencia moderada a la corrosión a un precio más barato que el acero inoxidable. Es habitual en entornos exteriores o industriales donde se requiere cierto nivel de protección pero el coste no puede ser muy elevado.

Cobre: El cobre tiene una conductividad eléctrica estable y una excelente disipación del calor. Se utiliza mucho para cajas de aplicaciones electrónicas, como cajas de alimentación o cualquier caja eléctrica. Sin embargo, su principal desventaja es su elevado precio y su resistencia a la tracción comparativamente más baja que la del acero.

Determinación del espesor y las especificaciones de las chapas metálicas

El grosor del material es un factor importante que afecta a la resistencia, el peso y el coste del cerramiento. Si la chapa es demasiado fina, el cerramiento puede carecer de integridad estructural o volverse propenso a las vibraciones. Por otro lado, si la chapa es demasiado gruesa, resultará más costosa de lo necesario. Por tanto, es necesario encontrar un equilibrio a la hora de decidir el grosor de la chapa en función de los requisitos del proyecto, el peso del producto y las condiciones de uso.

Contabilización de las tolerancias dimensionales

Las tolerancias dimensionales son muy importantes a la hora de diseñar cerramientos de chapa. Garantizan que todos los componentes estén bien alineados y encajen correctamente durante el proceso de montaje. Si las tolerancias no se establecen correctamente, las piezas no encajarán como se supone que deben hacerlo. Esto puede provocar desalineaciones, fallos de funcionamiento o costosas reparaciones durante el proceso de fabricación. En los armarios eléctricos, es muy importante que las tolerancias sean estrechas para tener una buena conductividad eléctrica y evitar huecos que puedan dañar los componentes mecánicos.

Identificar las características críticas: Determine qué características son críticas para el proceso de montaje, por ejemplo, la ubicación de los orificios para los tornillos, la colocación de los componentes electrónicos o la alineación de los recortes. Es importante mantenerlos con determinadas tolerancias.

Tener en cuenta la variabilidad de los materiales: Factores como el grosor de la chapa o la flexibilidad del material pueden afectar a la estabilidad de las cotas tras el corte o el plegado. Ajuste las variaciones provocadas por procesos como el plegado en plegadora o el corte por láser.

Tolerancias estrictas pero realistas: Las tolerancias estrictas aumentan la precisión pero, al mismo tiempo, requieren mucho tiempo y son costosas. En otras palabras, no exagere las necesidades de tolerancia de su producto más allá de la capacidad de fabricación de su proceso de fabricación.

Consulte a su fabricante: Comunique al fabricante sus requisitos de diseño y tolerancia al inicio del proyecto. Su experiencia puede ayudarle a conseguir las mejores tolerancias para la producción sin afectar al diseño.

Diseño del radio de curvatura adecuado

El radio de curvatura es uno de los factores críticos que determinan la resistencia y utilidad de la envolvente. Un radio pequeño puede provocar grietas, deformar el metal o debilitar su superficie. Por otro lado, una curvatura demasiado grande hará que el diseño sea menos compacto y puede plantear algunos problemas durante el montaje. Los materiales responden de forma diferente al doblado: los metales más blandos, como el aluminio, pueden doblarse con radios más cerrados que otros materiales más duros, como el acero inoxidable.

Las chapas más gruesas requieren radios proporcionalmente mayores para evitar fracturas por tensión. En general, el radio mínimo suele oscilar entre 1 y 2 veces el espesor del material en el caso del aluminio y entre 2 y 4 veces en el del acero inoxidable. El radio de curvatura debe calibrarse adecuadamente para que la envolvente sea estructuralmente sólida y siga siendo práctica y factible de fabricar. Es aconsejable trabajar con un fabricante experimentado para afinar estos valores y evitar errores que resulten costosos.

Selección de métodos de montaje adecuados

Hay muchas formas de unir cosas, como remachar, atornillar, soldar por puntos o utilizar pestañas de enclavamiento. No existe el mejor método para todas las situaciones. La elección debe basarse en lo que necesite específicamente. Estos son los métodos de montaje más comunes y sus principales características para ayudarle a decidir cuál es el mejor para su proyecto:

Acabados superficiales que mejoran el rendimiento y la estética

Un buen acabado superficial mejora el rendimiento del producto y también su valor estético. Si la caja va a estar expuesta a sustancias corrosivas, es aconsejable utilizar una superficie duradera, como pintura en polvo, estañado o anodizado. Para aplicaciones menos exigentes, puede preocuparle su aspecto mediante la personalización, por ejemplo, eligiendo determinados niveles de brillo o paneles planos.

También afecta a las propiedades funcionales, como la resistencia al desgaste, gestión térmicay apantallamiento electromagnético. En las envolventes que contienen componentes eléctricos delicados, son muy útiles los acabados antiestáticos o los mejores acabados aislantes. Estos son los toques finales que ponen la guinda al pastel tanto en lo que respecta a la funcionalidad del diseño de su envolvente de chapa. Para ayudarle a tomar una decisión más acertada, le ofrecemos una guía completa sobre los tipos habituales de acabados superficiales de las chapas metálicas. Pulse aquí para leer el artículo y tomar decisiones que se ajusten a sus necesidades específicas.

Trabajar con TZR: Un fabricante profesional de fabricación de chapa metálica

TZR se especializa en convertir ideas en realidades diseñadas con precisión. Independientemente de si tiene dibujos detallados o sólo una idea sobre el papel, nuestro equipo se asegura de que la envolvente de chapa metálica sea de la mejor calidad y rendimiento. Contamos con más de 30 años de experiencia en ingeniería e identificamos y abordamos los problemas de diseño que pueden suponer un aumento de los costes.

Nuestros servicios incluyen la creación de prototipos, el diseño para fabricación (DFM) y los servicios de fabricación. Desde la selección de materiales hasta los ajustes finales de la estructura, TZR colabora con usted durante todo el proceso. Con la ayuda de herramientas como SolidWorks y el software CAD, podemos trabajar con gran precisión y sin complicaciones. Colabore con TZR para diseñar y desarrollar armarios duraderos, prácticos y asequibles que le ayudarán a hacer realidad sus ideas.

Reflexiones finales sobre el diseño de armarios de chapa metálica

Para crear una envolvente de chapa metálica eficaz, hay que pensar muy bien todos los pasos. Desde la elección del material adecuado hasta el grosor correcto, pasando por el control de las dimensiones, los márgenes de curvatura y los acabados superficiales, todos estos elementos de diseño contribuyen al rendimiento y la durabilidad de la envolvente. Por lo tanto, la próxima vez que le encarguen el diseño de una envolvente de chapa, siga las directrices presentadas en esta guía y podrá crear un producto que no sólo cumplirá las expectativas, sino que las superará.