6.1 DESCRIPCION DE ACTIVIDADES Y VARIABLES DE CONTROL
6.1.1 Cálculo de PCS Se calcula el PCS para el espesor de la junta a
( ) 6.1.2 Escaneo
El escaneo de juntas mitradas se realizará con un dispositivo que se acondiciona a los cambios de la superficie cóncava y convexo el esquema de escaneo de la superficie cóncava y convexo se muestran en la figura 83 y 84.
Figura Nº 82: Presentación de soldaduras mitradas
Figura N°57. Junta mitrada
126
Figura Nº 83: Escaneo en superficie convexo.
Fuente: Elaboración propia
Figura Nº 84: Escaneo en superficie cóncava.
127
Figura Nº 85: Esquema de escaneo en lado convexo de juntas mitradas.
Fuente: Elaboración propia
Nota. Apparent depth D is less than the wall thickness.
Figura Nº 86: Esquema de escaneo en lado cóncava de juntas mitradas
Fuente: Elaboración propia
Nota. Apparent depth D is greater than the wall thickness.
6.1.2.1 Escaneos adicionales
Se realizarán escaneos adicionales en el volumen 1 de la superficie convexa (ver figura 87).
128
Figura Nº 87: Esquema de escaneo en lado convexo de juntas mitradas
Fuente: Elaboración propia.
Figura Nº 88: Escaneo adicional en superficie convexo. . F u e n t e : E l a b elaboración propia
Sensibilidad. - La sensibilidad de calibración se basarán sobre el nivel de ruido, el cual no deberá superar el 10%. Se realizará la corrida sobre el block de calibración recto, antes del inicio de la
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examinación, al final, cada cuatro horas de trabajo ó 10 juntas, cual quiera que sea menor.
Dimensionamiento. - El dimensionamiento de la discontinuidad se realizará como el estipulado en el Capítulo V del Item 5.8 DIMENSIONES DE LAS DISCONTINUIDADES Empleando la técnica ultrasónica de tiempo de Vuelo de la Onda Difractada.
Criterios de aceptación. Serán de acuerdo a lo descrito en el ítem 5.9mencionados anteriormente.
Reporte de examinación. El reporte será realizado al final de elaboración del plan de escaneo, calibraciones correspondientes del equipo, linealización, Inspección en campo para su aprobación o rechazo correspondiente de la soldadura.
Se incluirá las corridas adicionales en el reporte con sus datas correspondientes
130 CAPITULO VII
COSTOS
Como uno de los aportes profesionales, presento el siguiente análisis económico con la finalidad de dar una descripción general de todos los gastos realizados para obtener el valor de la inversión realizada en el diseño y construcción propia de un escáner semiautomático (SAUT) para realizar el ensayo de UT-TOFD y UT-PA (Phased Array) como complemento.
7.1 COSTOS DIRECTOS
En el análisis de costos directos se toman en cuenta, los gastos por materiales, mano de obra, equipo o maquinarias utilizados y transporte, los mismos que se detallan en los literales siguientes.
a) Costos de materiales y accesorios mecánicos
Tabla Nº 21: Costos de materiales y accesorios mecánicos de escáner SAUT
Fuente: Elaboración propia. b) Costos de accesorios eléctricos
1 2 110.00 220.00 2 2 220.00 440.00 3 4 140.00 560.00 4 4 450.00 1800.00 5 4 6.50 26.00 6 2 165.00 330.00 7 1 15.00 15.00 8 5 4.00 20.00 9 1 18.00 18.00 10 1 480.00 480.00 11 2 10.00 20.00 12 12 5.00 60.00 13 6 50.00 300.00 14 1 85.00 85.00 15 2 22.00 44.00 16 6 4.00 24.00 17 1 35.00 35.00 18 1 30.00 30.00 19 10 4.50 45.00 20 1 28.00 28.00 21 1 70.00 70.00 22 1 20.00 20.00 23 4 4.50 18.00 4688.00 TOTAL Acero Inoxidable de 110x65x30mm Acero Inoxidable de 62x32x1.5mm Perno de Acero Inox.M4x25mm
Acero plata de Ø6x70mm Tuerca Hexagonal M4 Acero Inoxidable de 90x30x16mm Acero Inoxidable de 80x40x20mm Perno de Acero Inox.M4x10mm Perno de Acero Inox.M4x55mm Acero Inoxidable de 77x12x3mm Accesorio de Registro 32 steps/mm
Acero Inoxidable de 85x12x1mm Perno de Acero Inoxidable M6x25mm
Acero Inoxidable Ø7.5x34mm Bronce SAE 64
Cola de Milano Soporte de Transductores
Perno para Transductor
Barra de Aluminio 25x25x200mm Duraluminio de 85x53x38mm Iman de Neodimio de Ø42x27mm
Perno de Acero Inox.M6x70mm Acero Inoxidable Ø19x140mm Acero Inoxidable 60x34x6mm Perno de Acero Inox.M4x6mm
Pin guia Tuerca de seguridad Soporte de Guia Soporte de Flexión Perno de soporte Perno Transversal Soporte de encoder Encoder Guia lineal Perno para Asas
Resorte Guia de Bronce Soporte de rueda Rueda Magnetica Perno de rueda Asa 1 y 2 Soporte de encoder Perno de soporte P.UNIT. S/. COSTO S/. Nº ELEMENTO
Distanciador Placa de aluminio de 115x32x7mm
Barra Estructural
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Tabla Nº 22: Costos de materiales y accesorios eléctricos de escáner SAUT
Fuente: Elaboración propia. c) Costos de mano de Obra
Tabla Nº 23: Costos de mano de Obra
Fuente: Elaboración propia. d) Costos por Transporte
Tabla Nº 24: Costos por transporte
Fuente: Elaboración propia. e) El valor total por costos directo es:
1 2 330.00 660.00 2 1 580.00 580.00 3 2 520.00 1040.00 4 2 450.00 900.00 5 1 450.00 450.00 6 5 18.00 90.00 3720.00
Zapatas Tx/Rx Zapatas ST1-60L-IHC
Preamplificador Marca Olympus
TOTAL
Sistemas de Irrigacion mangueras de circulación agua
COSTO S/.
Cable de Transductores Cable conector tipo LEMO 0 de 5m.
Cable de Encoder Cable de encoder de 5m.
Transductores Tx/Rx Transductores C542 de 2.25MHz
Nº
ELEMENTO ELEMENTO DESCRIPCION CANTIDAD P.UNIT. S/.
1120.00 640.00 224.00 1984.00 Maestro eléctrico 7 32.00 TOTAL COSTO S/. Operador Maestranza 7 160.00 Asistente de Mecánica 4 160.00
TRABAJADOR SALARIO / HORA HORAS HOMBRE
240.00 80.00 50.00 370.00 COSTO S/. TOTAL Otros Compra de materiales 80 3 Material a Taller 40 2
132
Tabla Nº 25: Valor total por costos directos
Fuente: Elaboración propia.
7.2 COSTOS INDIRECTOS
Tabla Nº 26: Valor total por costos indirectos
Fuente: Elaboración propia.
7.3 COSTOS TOTALES
Los costos totales equivalen a la suma de costos directos más los costos indirectos, sumados estos dos valores se tiene el valor de 13560.12 soles (trece mil quinientos sesenta con doce centavos).
4688.00 3720.00 1984.00 370.00 10762.00 Mano de Obra Transporte TOTAL COSTO VALOR S/.
Materiales y Accesorios Mecánicos Accesorios Eléctricos 538.10 107.62 2152.40 2798.12 DE CANTIDAD (%) VALOR S/. Ingenieriles (Diseño) 5% Imprevistos 5% Utilidad 20% TOTAL
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8. CONCLUSIONES
Se realizó la descripción de aseguramiento y control de calidad del proceso correcto de soldaduras termofusionadas HDPE (High-Density Polyethylene).
Se estableció la técnica operativa TOFD ya que es muy adecuada para
la caracterización de la morfología de la soldadura termofusionada HDPE y del mismo material base, permitiendo generar imágenes (D- Scan) de fácil interpretación y la posibilidad de dimensionar los defectos con gran exactitud.
Se mejoró la eficiencia del proceso de Inspección y Supervisión a soldaduras termofusionadas de tuberías HDPE por el método de VT (Visual Testing) y Ultrasonido TOFD (Time of Flight Difracción).
Se optimizó los recursos de (mano de obra, equipo, herramientas, materiales y otros) mediante un diseño propio de un escáner semiautomático (SAUT) en las distintas soldaduras termofusionadas complejas y no complejas (Tubo-Tubo, Tubo-Flange Adapter, Tubo- Codo y Soldaduras con transición).
Se realizó la implementación y demostración de examinaciones
ultrasónicas TOFD para la fabricación de accesorios tipo codos mitrados termofusionados en campo.
La aplicación de campo de UT-TOFD verifica que es altamente confiable
en la detección, localización y caracterización de defectos, incluida la porosidad y la LOF (lack of fusión) en las soldaduras de HDPE.
Se sabe que los defectos de LOF comprometerán la integridad de la tubería y presentarán un riesgo operacional creciente y urgente. Este nuevo método UT-TOFD alivia estas preocupaciones a través de la detección de defectos de fusión, tanto en la fabricación como en la operación, también proporciona una comprensión sin precedentes de detalles de defectos que permite optimizar las técnicas de fusión y realizar análisis para calcular la susceptibilidad de propagación de fallas o grietas.
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9. RECOMENDACIONES
Como egresado de la escuela profesional de Ingeniería Química
recomiendo que se investigue los métodos de control y aseguramiento de calidad en soldaduras tipo electrofusión ya que permite una tecnología limpia y no contaminante el medio ambiente, llevando ventajas a los ensayos radiográficos y pruebas hidrostáticas.
Aplicar la examinación UT-TOFD a otro tipo de materiales (plásticos y aceros al carbono con diferentes tamaños de grano).
Se recomienda investigar y aplicar la técnica de ultrasonido avanzado UT-PA (Phased Array) como complemento para cuantificar los defectos encontrados en el área de zona muerta de todo el volumen de soldadura HDPE.
Se recomienda considerar el número de configuraciones estipulados en
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10. GLOSARIO
TOFD (Time-of-Flight Diffraction): La técnica TOFD es un ensayo no destructivo que basa en la detección y análisis de las señales ultrasónicas de difracción generadas en los extremos de cualquier discontinuidad.
Onada lateral: una onda de compresión que viaja por la ruta más directa desde la sonda transmisora a la sonda receptora en una configuración TOFD.
Eco de fondo: Es la señal de difracción correspondiente a la pared posterior de la pieza inspeccionada.
PCS: abreviatura para el espaciado del centro de la sonda. Se refiere a la distancia entre los puntos de salida marcados de un par de sondas TOFD para una aplicación específica.
Eexploración no paralela o longitudinal: una exploración en la que el movimiento del par de sondas es perpendicular al eje del haz ultrasónico.
OMNISCAN MX2: Equipo para la inspección por ultrasonido TOFD.
A-SCAN: Una forma de onda ultrasónica trazada como amplitud con respecto al tiempo. Puede ser rectificado o no rectificado (RF).
B-SCAN: Una imagen bidimensional de datos ultrasónicos representada como profundidad o distancia del reflector con respecto a la posición del haz.
Palpador: Elemento transductor que origina y/o recibe la señal ultrasónica.
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Frecuencia: Número de veces que se repite el ciclo de una onda en un segundo.
Zapata: Pieza de plástico unida al palpador y con determinado ángulo de refracción.
Encoder: Dispositivo electromecánico encargado de generar pulsos informáticos de medición de distancias.
ESBeamTool: Software específico para el diseño de planes de escaneo y simulación de leyes focales.
Plan de Escaneo: Configuración de parámetros físicos necesarios para realizar un grupo de leyes focales características y determinar si cumplen teóricamente con las necesidades predefinidas por el operador.
Decibel (dB): Unidad de medida de la intensidad del sonido.
Sensibilidad: Capacidad del haz sónico para distinguir varias indicaciones cercanas a la vez en una sola pantalla.
Longitud: Es la longitud de la discontinuidad.
Altura: Es la altura vertical de la imperfección, medida por medio de los canales pulso-eco.
Profundidad: Es la profundidad de la imperfección, medida desde el diámetro externo hasta el límite inferior del defecto.
ASTM (American Society for Testing Materials): de especificaciones para probar materiales, cubriendo muchos tipos diferentes de aceros. Sus especificaciones van siempre precedidas del prefijo ASTM.
ASME (American Society of Mechanical Engineer): Específica aceros, pero generalmente utiliza los mismos números que las de ASTM
AWS (American Welding Society): Reguladora de todos los procesos, tipos de ensayos, equipo y materiales adecuados para todos los procesos de soldadura.
137
ANSI (American National Standards Institute): Instituto sobre estandarizaciones internacionales, y de Estados Unidos.
138
11. BIBLIOGRAFIA
ASME SECCIÓN V (Ed. 2015): Nondestructive examination, article 4.
ASME B31.3 (2016 Edition): Process Piping.
ASTM E3044 / E3044M - 16: Standard Practice for Ultrasonic Testing of
Polyethylene Butt Fusion Joints.
ISO 12162 (Ed. 2010): Thermoplastics materials for pipes and fitting for pressure applications-classification, designation and design coefficient.
ASTM F714 (Ed. 2013): Standard Specification for Polyethylene (PE)
Plastic Pipe (DR-PR) Based on Outside Diameter.
ASTM E-164: Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weldments.
ASTM E-1316: Standard Terminology for Nondestructive Examinations.
ASTM E-2373: Standard Practice for Use of the Ultrasonic Time of Flight Diffraction (TOFD) Technique.
BS7706- 1993: Guide to Calibration and setting –up of the ultrasonic time of flight diffraction (TOFD) technique for the detection, location and sizing of flaws.
BS EN583-6: Non-destructive Testing – Ultrasonic Examination – Part
6: Time-of- Flight Diffraction Technique as a Method for Detection and Sizing of Discontinuities.
ASNT SNT-TC-1A 2011: Practica recomendada, calificación y
certificación de personal en Ensayos No Destructivos.
Blodgett O.; Funderburk R.; illar D.; Quintana M. (1999). Fabricators and Erectors Guide to Welded Steel Construction. The James F. Lincoln Arc Welding Foundation.
Handbook On the Ultrasonic Examination of Austenitic Welds,
COMMISSION V - Testing, Measurement, and Control of Welds of THE INTERNATIONAL INSTITUTE OF WELDING.
Book of Time Of Flight Diffraction (Level I y IIASNT SNT-TC-1A 2011). Fluor Confidential Study 2002.
J. Munns, G.A. Georgiou, Ultrasonic and Radiographic NDT of Butt Fusion Welds in Polyethylene Pipe (1995). The Welding Institute (TWI). Presented at Plastic Pipes IX Heriot-Watt University.
139
V.P. Rad’ko, V.A. Troitskij, Detection and Localizing of Defects in Welded Joint of Items from Plastic Using Ultrasound. (2000) Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. Presented at ROMA 2000.
The Plastics Pipe Institute, Inc., Technical Report TR33/2001, Appendix A, Generic Butt Fusion Joining Procedure for Polyethylene Gas Pipe”.
140 12. ANEXO
1. Registros de Especificación de Procedimiento de Unión (BPS). 2. Registros de Calificación de Procedimiento de Unión (BPQR). 3. Formatos y Reportes de Verificación de Sensibilidad de Ultrasonido
TOFD.
4. Formatos y Reportes de Inspección Ultrasonido TOFD.
5. Reportes de Inspección UT-TOFD en el proyecto de Expansión de la Unidad de Producción Sociedad Minera Cerro Verde (CVPUE). 6. Certificado de calibración de Equipo de Ultrasonido SAUT 7. Certificado de Calidad de Tubería PCOM-03-F-02
8. Certificado de Operatividad de Maquina de Termofusión.
9. Certificado de Calibración del Termómetro de radiación Infrarrojo. 10. Planos de Diseño de Escáner.
141
144
151
3. Formatos y Reportes de Verificación de Sensibilidad de ultrasonido TOFD .
152
153 Reporte Nº01
156
4. Formatos y Reportes de Inspección Ultrasonido TOFD.
159
5. Reportes de Inspección UT-TOFD en el proyecto de Expansión de la Unidad de Producción Sociedad Minera Cerro Verde (CVPUE).
167
170
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174
177
182