fen´ omenos de desgaste en perforaci´ on Mannesmann.
Dise˜ no y construcci´ on de un perforador a escala de la- boratorio. Actividades desarrolladas
Tal como se aclar´o anteriormente y dada la imposibilidad de realizar an´alisis de mandriles ni llevar a cabo ensayos de perforaci´on a plena escala, se torn´o imprescindible dise˜nar y construir un perforador a escala de laboratorio.
El objetivo de construir este prototipo fue crear una herramienta de estudio que no exist´ıa hasta entonces, con la posibilidad de medir par´ametros del proceso y esfuerzos sobre el herramental, as´ı como tambi´en el desgaste del mandril.
La construcci´on de este prototipo tuvo como objetivo analizar la influen- cia de cada variaci´on de los par´ametros tecnol´ogicos del proceso en los resul-
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Figura 3.1: Primer prototipo de Perforador Mannesmann a escala de labora- torio, en funcionamiento en la Div.Soldadura y Fractomec´anica - Intema
tados a registrar en tiempo real durante ensayos de perforaci´on a escala de laboratorio. Estos registros, almacenados en computadora, comprenden los siguientes datos:
Esfuerzo sobre el herramental: fuerza ejercida sobre el mandril, sobre los cilindros laminadores y soportes lineales.
Temperatura del mandril.
Consumo el´ectrico de ambos motorreductores accionadores de los cilin- dros laminadores.
Variaci´on del perfil del mandril a lo largo de las secuencias de perfora- ci´on.
La descripci´on de este equipo se puede encontrar en el ap´endice A. Luego de validar el equipo por un conjunto de expertos del grupo Tenaris como
m´aquina de ensayos de desgaste a altas temperaturas en perforaci´on Man- nesmann, la empresa TenarisCINI S.A., solicit´o a Intema, Divisi´on Soldadura y Fractomec´anica, la construcci´on de un prototipo con mejoras en el dise˜no respecto del anterior. El redise˜no y construcci´on de este segundo prototipo se realiz´o a trav´es de un contrato de Servicios de Innovaci´on Tecnol´ogica (a˜nos 2005-2006). El mismo se encuentra instalado y funcionando en el Centro de Investigaciones Industriales de TenarisSiderca S.A. en la ciudad de Campana.
Las mejoras respecto del prototipo anterior consisten en la posibilidad de modificar par´ametros del proceso de manera m´as r´apida y controlada, perforar tochos de longitudes hasta 200mm, con lo que se logra obtener perforados de aproximadamente 300mm, permitiendo estudiar variaciones del espesor y ovalidad a lo largo del mismo. Adem´as el equipo cuenta con la posibilidad del registro de mayor cantidad de esfuerzos sobre el sistema. En el ap´endice B se describe este nuevo prototipo en detalle.
Desarrollo de dispositivos electr´ onicos de medici´ on ne- cesarios para el estudio de par´ ametros operativos y del desgaste
Ambos prototipos cuentan con un sistema electr´onico de registro de di- versas variables , digitalizaci´on simult´anea y transmisi´on por fibra ´optica a computadora para su almacenamiento y an´alisis posterior. El prototipo inicial se encuentra instrumentado con strain gages en la estructura para registrar el esfuerzo separador sobre los cilindros, as´ı como de una celda de carga en el interior del husillo para registro de los esfuerzos axiales sobre el mandril.
Tanto los esfuerzos como los consumos el´ectricos de los motorreductores son adquiridos por un sistema electr´onico dise˜nado y constru´ıdo por el La- boratorio de Instrumentaci´on y Control (LIC) de la Facultad de Ingenier´ıa - UNMdP. Este equipo, denominado m´odulo de adquisici´on, cumple la funci´on de registrar, acondicionar y codificar los registros de par´ametros de proceso para su almacenamiento y posterior an´alisis mediante una computadora. La descripci´on de este m´odulo se encuentra en el ap´endice D.
Se desarroll´o una t´ecnica novedosa de registro de temperatura interna del mandril durante las perforaciones cuya descripci´on completa se encuentra en el ap´endice C.
Este sistema present´o una gran dispersi´on de los datos registrados debido
CAP´ITULO 3. ACTIVIDADES EXPERIMENTALES 41
Figura 3.2: Perforador Mannesmann a escala de laboratorio instalado en el Centro de Investigaciones Industriales de TenarisSiderca S.A. en la ciudad de Campana
al contacto del agua de refrigeraci´on con los circuitos por falla de la aislaci´on y la falla del blindaje interno de la termocupla. No obstante no poder utilizar los resultados obtenidos por su escasa cantidad y dispersi´on, la t´ecnica mostr´o resultados interesantes.
El prototipo modificado cuenta con la posibilidad de registrar en una computadora mayor cantidad de variables que el anterior en cuanto a esfuer- zos sobre los soportes de los ejes de cilindros y soportes lineales. Para mayor informaci´on, referirse al ap´endice B.
Para ambos prototipos se desarroll´o una t´ecnica novedosa de registro de desgaste de los mandriles utilizando fotograf´ıa digital y an´alisis posterior de las mismas. Los registros por cada secuencia de perforaci´on almacenados en disco r´ıgido se analizan posteriormente utilizando un conjunto de progra- mas en entorno matem´atico Matlabr, tanto para los datos registrados por el m´odulo electr´onico como para los elaborados a partir de las fotograf´ıas digitales de los mandriles. Una descripci´on detallada de este sistema de pro- gramas se encuentra en el ap´endice E.
Se elabor´o un protocolo de ensayos Mannesmann a escala de laboratorio, incluido en el ap´endice B.