Encargo profesional con recursos mínimos. Proyecto de diseño e implementación desde cero.

Objetivo:

Diseñar, construir y validar un sistema físico de medición del ángulo de reposo para materiales sólidos a granel según el método de caja basculante descrito en el Código IMSBC (International Maritime Solid Bulk Cargoes Code) y referenciado por el BOE, aplicable en entornos de laboratorio o inspección portuaria.

Estructura física:

Construcción de una caja metálica o de madera contrachapada con dimensiones reguladas (p. ej., 300x300x150 mm) con base lisa y homogénea. Montada sobre una plataforma giratoria o articulación basculante, tipo bisagra o eje rotatorio, fabricada con elementos de uso general (caja de herramientas y CNC personal).

Mecanismo de inclinación:

Uso de un husillo roscado manual o mecanismo de manivela para inclinar progresivamente la caja con control. Alternativamente, un sistema de palanca calibrada con goniometría casera (transportador o sensor angular si se dispone).

Sistema de medición del ángulo:

Transportador físico acoplado al eje o uso de inclinómetro digital barato (DIY o comprado). Registro del ángulo exacto en el momento en que el material comienza a deslizarse. Normativa aplicada Se siguieron las indicaciones del IMSBC Code, Sección 4 – “Angle of Repose” test method: Tilting Box Method. Adaptación del procedimiento y criterios indicados en el BOE (España) que transcribe las directrices del código IMSBC.

Diseño orientado a garantizar:

Reproducibilidad del resultado. Precisión en el ángulo medido. Condiciones controladas (vibración mínima, superficie limpia y seca, inclinación progresiva). Validación experimental Pruebas con diferentes materiales a granel (arena seca, grano, pellets). Comparación con ángulos teóricos esperados. Registro fotográfico y documentación de cada ensayo para trazabilidad. Innovación y limitaciones superadas Diseño low-cost sin renunciar a la precisión. Uso de materiales reutilizados y fabricación propia. Sustitución de sensores profesionales por soluciones propias (p. ej., inclinómetro con microcontrolador si se dispone de Arduino/ESP32, o app móvil para ángulos). Versión fácilmente desmontable y portátil para uso en inspecciones de campo o laboratorios móviles.

Análisis técnico del equipo construido

Estructura y materiales:

Bastidor principal metálico, pintado con esmalte protector (color verde), dotado de una estructura firme, simétrica y estable. Esto reduce al mínimo las vibraciones y garantiza la precisión en la medición del ángulo de reposo. Equipado con patas con pies niveladores, fundamentales para asegurar una base perfectamente horizontal antes de cada ensayo, cumpliendo así con los requerimientos de referencia cero según el método del Código IMSBC.

Cuba o caja de ensayo Fabricada en acero inoxidable, lo que proporciona:

Resistencia a la corrosión y facilidad de limpieza entre pruebas, ideal para materiales higroscópicos o contaminables. Superficie lisa y uniforme, condición imprescindible para obtener mediciones reproducibles del comportamiento del material. Asas laterales visibles que permiten un manejo y transporte ergonómico y seguro.

Sistema de basculación

El sistema de inclinación se basa en un eje central articulado y un brazo mecánico acoplado a un actuador, probablemente un motorreductor que permite el control fino del movimiento. Dos tirantes metálicos simétricos refuerzan la estabilidad del sistema durante el giro, asegurando una inclinación progresiva sin vibraciones ni torsiones indeseadas.

Control y registro:

Incluye un controlador digital tipo speed controller, que regula la velocidad del actuador o motor, permitiendo inclinar la caja a ritmo constante y controlado. Dispone de una pantalla digital de ángulo (inclinómetro) montada directamente sobre la caja basculante, que proporciona: Lectura directa y precisa del ángulo de inclinación respecto a la horizontal. Registro exacto del momento en que el material comienza a deslizarse. Eliminación de errores de paralaje o estimaciones visuales.

Diseño CAD y metodología:

Todo el sistema fue diseñado previamente con Autodesk Inventor, lo que permitió validar el funcionamiento cinemático del mecanismo de inclinación. Asegurar el ensamblaje preciso de las piezas, evitando interferencias y optimizando los puntos de apoyo. Generar planos técnicos, simulaciones y despieces para una fabricación eficaz con medios propios.