Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema automático para soldadura orbital para tuberías de diámetros de 360 a 920 mm(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-21) Díaz Choque, César Steven; Sigüenza Astoquillca, MichelEl Perú tiene un déficit de soldadores calificados; en consecuencia, el país no se da abasto de soldadores ante la alta demanda de profesionales que se requieren para todos los proyectos; unos de estos es el desarrollo de los gaseoductos y oleoductos que se realizan en el país para una mejora energética. Por ello, las empresas encargadas de realizar los proyectos optan por contratar mano de obra extranjera aumentando los precios del proyecto; además, la falta de soldadores capacitados en el país conlleva a un retraso en la entrega de los proyectos. Los objetivos de la presente tesis son la elaboración del diseño mecánico, electrónico y de control del sistema automatizado de soldadura orbital para tuberías de 360 mm a 920 mm. Se utiliza la metodología VDI 2221 donde se desarrolla la Idealización, Desarrollo Conceptual y Desarrollo Avanzado. La presente tesis plantea el diseño del tractor soldador que se desplace por medio de un sistema de sujeción alrededor de la tubería; además, el sistema de sujeción debe permitir el acople de esta sobre un vehículo que lo desplace sobre los diferentes ductos. El resultado es el diseño de un tractor automatizado de bajo costo en comparación con los que se ofrecen en el mercado; esto se logró por medio de la integración de diferentes componentes mecánicos obtenidos del mercado nacional e internacional. Por otro lado, el sistema de sujeción es un diseño innovador que permite montar y desmotar todo el sistema de la tubería con facilidad reduciendo en un 90 % la asistencia de un operario. Además, se garantiza la resistencia del sistema de sujeción gracias al excelente desarrollo de las simulaciones de elementos finitos en comparación con otros trabajos realizados. En estas simulaciones se realizaron múltiples análisis estáticos, dinámicos, de pandeo y nodal lo que permitió reducir el peso de algunos componentes y validar la resistencia mecánica de los mismos. Por otro lado, se implementó un sistema electrónico, el cual permite accionar los actuadores para realizar las diferentes operaciones y detectar la junta de soldadura por parte del tractor. Finalmente, debido a que se conoce el modelo dinámico de los subsistemas, se desarrollaron sistemas de control PID en cascada para el tractor soldador lo cual le permite posicionarse automáticamente sobre la junta de soldadura. Por lo tanto, se concluye que es viable la implementación de la presente tesis para sistemas automatizados de soldadura orbital de ductos.Ítem Texto completo enlazado Soldadura a tope en tuberías de 2" Sch160 de material ASTM A106 grado B y ASTM A53 grado B, para estación de descomprensión de gas natural(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-12) Díaz Izarra, Jorge Luis; Lean Sifuentes, Paul PedroEl objetivo del presente trabajo fue elaborar el procedimiento de soldadura, calificar el procedimiento de soldadura, calificar al soldador y elaborar un programa de inspección para la fabricación de líneas de tuberías de acero de 2” SCH160, según ASTM A106 grado B y ASTM A53 grado B, unidas por soldadura utilizadas en estaciones de descomprensión de gas natural. Para la elaboración del procedimiento de soldadura, se utilizó el código de fabricación ASME B31.8-2018 y las recomendaciones de la norma API 1104-2018. El procedimiento de soldadura fue realizado, para el tipo de junta a tope, con el proceso TIG; además, para su calificación se utilizaron ensayos no destructivos como el visual, partículas magnéticas y ensayos destructivos: tracción, doblado de cara, doblado de raíz, Nick break y el ensayo de impacto Charpy. Este último ensayo fue necesario debido a la baja temperatura de operación de estas tuberías que llegan hasta los -20°C por lo que era necesario asegurar su tenacidad y su comportamiento de transición dúctil-frágil a tal temperatura. Todos los resultados fueron analizados bajo los criterios de aceptación según la norma API 1104. Para la calificación del soldador, se realizó según la norma API 1104-2018; además, se definió realizar su calificación en la posición de soldadura 6G mediante una inspección radiográfica al 100 % de la junta. Para el plan de puntos de inspección se hace referencias a todas las normas y códigos que se encontraron dentro del alcance para el trabajo actual. El procedimiento de soldadura propuesto, cumplió con los requerimientos de calificación de la norma API 1104 según lo estipulado por el código ASTM B31.8. Los soldadores fueron calificados como aptos tras no presentarse defectos en los ensayos de radiografía de la junta al 100%. El programa de inspección se realizó conforme a las especificaciones, normas y códigos del alcance del presenteÍtem Texto completo enlazado Comparación de los procesos Smaw y Gtaw/Smaw en soldadura de tuberías con material api 5l x52 para una presión de diseño de 19 bares(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-16) Raza Avalos, Giacomo Brando; Rozas Gallegos, Aníbal FreddyEl siguiente trabajo toma como premisa la necesidad de contar con juntas soldadas de calidad para la unión de tuberías que transportan gas natural. La importancia de este trabajo va relacionado a la necesidad de masificar el uso de este hidrocarburo como fuente principal de energía para la población. Se realiza la comparación entre los procedimientos SMAW y mixto GTAW/SMAW para una tubería API 5L X52M de 152 mm. de diámetro y 7.11 mm. de espesor. Estas son dimensiones requeridas para obtener la presión de diseño de 19 bares. El estudio realizado consta de cuatro capítulos. El primer capítulo abarca las teorías fundamentales para la elaboración de este, entre ellos resalta la Norma API 1104, la cual ha sido fundamental para establecer los criterios de aceptación a los dos procedimientos comparados. El segundo capítulo abarca la metodología realizada para poder obtener el WPS preliminar de ambos procedimientos. Se justifica la selección de los electrodos de aportes, corriente, temperatura de precalentamiento, entre otras variables esenciales más. Todo lo anterior considerando las mejores prácticas, recomendaciones de fabricantes y la Norma API 1104. El tercer capítulo toca en mayor profundidad los requisitos establecidos para calificar los procedimientos de soldadura. Se identifica el número de probetas y ensayos a realizar a cada uno de estos. Asimismo, se procede con la soldadura de los cupones el corte de probetas para someterlos a los ensayos requeridos. Finalmente, en el cuarto capítulo se analiza los resultados obtenidos del ensayo y se concluye si las discontinuidades son aceptables o no. Asimismo, se realiza el cálculo y comparación de costos asociados para obtener una junta soldada.Ítem Texto completo enlazado Determinación de deformaciones y tensiones residuales en tuberías unidas por soldadura utilizando simulación numérica para su aplicación en gasoductos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-17) Curi Grados, Osmar Giordano Adolfo; Franco Rodríguez, Rosendo; Valverde Guzmán, Quino MartínEl objetivo principal de la presente tesis es presentar un procedimiento que permita calcular las deformaciones y tensiones residuales que se producen en las tuberías en el proceso de soldadura. Este análisis se realiza mediante simulación numérica, basada en el método de los elementos finitos y para ello se utilizan las herramientas del software ANSYS. El procedimiento considera los parámetros del proceso de soldadura, las dimensiones de las tuberías y de la junta, las propiedades físicas, térmicas y mecánicas del material, dependientes de la temperatura y las condiciones de contorno, tanto térmicas como estructurales. Se aplicó la técnica del birth and death o técnica del elemento quieto para modelar la deposición del material de aporte. Asimismo, se empleó el modelo del doble elipsoide de Goldak para simular el efecto de la fuente de calor. En primer lugar, se resuelve el problema térmico y se obtiene un campo de temperaturas para cada paso de tiempo. Los resultados obtenidos son los datos de entrada para la solución del problema estructural, es decir, para determinar las tensiones residuales y deformaciones, ya que éstas se producen debido a los cambios de temperatura durante la soldadura. Todos los resultados obtenidos fueron comparados con datos de resultados experimentales disponibles en la literatura para validar el procedimiento. Se observa que los resultados obtenidos por simulación tienen una correlación cercana con los resultados experimentales. Finalmente, se aplicó el procedimiento a un caso de estudio, la soldadura en un gasoducto. Se obtuvieron resultados de temperaturas, de tensiones residuales axiales y circunferenciales y de deformaciones axiales. Los resultados de las tensiones residuales se compararon con los valores estimados según la norma API 579 / ASME FITNESS FOR SERVICE y demuestran que el procedimiento desarrollado en la presente tesis puede ser utilizado como una herramienta alternativa en el diseño y el control de la integridad de uniones soldadas en gasoductos basados en normas.