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n esta edición se muestra la participación y el compromiso del CITEmateriales y con el apoyo de CONCYTEC en el Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología de Materiales. Compromiso en la articulación de proyectos de investigación, desarrollo y aplicación del conocimiento científico y tecnológico de los materiales.

En esta oportunidad mostramos que parte de las actividades del CITEmateriales PUCP y dentro de los numerosos servicios que son solicitados por las empresas más importantes de nuestro país. El Análisis de falla de Componentes Mecánicos constituye uno de los pilares fundamentales para determinar la causa raíz de la falla de un componente o equipo, de tal forma que se puedan evitar eventos similares que sin duda ocasionarían pérdidas significativas para una empresa.

Cada caso de falla se plantea bajo

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BOLETIN 02 | 27 ABR 2016

una metodología en función del componente que se esté evaluando, la información que puede brindar la empresa solicitante del servicio y las condiciones de recepción de la muestra a analizar. El personal que labora y se despeña como Analista de Fallas en el CITEmateriales posee una sólida formación en Ingeniería e investigación con gran experiencia en distintas áreas temáticas vinculados a la industria nacional y mundial.

En cuanto a la normativa y su aplicación, existen requerimientos sanitarios que se deben considerar en los procesos de fabricación de los materiales, accesorios y equipos que están involucrados en la industria alimentaria. En el artículo se muestra que el acero inoxidable, uno de los materiales más utilizados en esta industria, requiere de procedimientos adecuados en los procesos de las uniones soldadas.

CITEMATERIALES COMPROMETIDO CON EL PROGRAMA NACIONAL TRANSVERSAL DE CIENCIA

Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES 2016 – 2021

El propósito del Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología de Materiales es contribuir a la diversificación productiva y a la industrialización del país.

Este fue elaborado en el marco de un amplio proceso participativo y descentralizado a nivel nacional del que formaron parte representantes de las universidades públicas y privadas; de los Institutos de Investigación; y de los gremios empresariales.

La Dra. Gisella Orjeda, presidente del Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC) presentó el Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología de Materiales 2016 – 2021 y explicó que el objetivo es fortalecer el acceso del sector manufacturero a servicios de investigación tecnológica en materiales, y articular la oferta académica y la demanda empresarial en busca del desarrollo del país.Agregó que para que ello ocurra es imprescindible el incremento del número de investigadores en materiales altamente calificados y la mejora de los niveles de calidad

de los centros y laboratorios de investigación.

Tomado de las palabras de la presidente del CONCYTEC, Gisella Orjeda, el CITEmateriales se compromete a impulsar, promover y articular la generación, desarrollo y aplicación de conocimiento científico y tecnológico para incrementar el valor agregado de los metales, minerales, cerámicos, polímeros y compuestos y materiales avanzados, obteniendo productos cada vez más sofisticados que el sistema productivo pueda adoptar y utilizar competitivamente.

El Programa Nacional Transversal de Ciencia y Tecnología de Materiales establece la ruta que deben seguir las actividades de investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación tecnológica relacionada al tema de materiales con la finalidad de diversificar el sector productivo del país.

› NOTICIAS

https://portal.concytec.gob.pe/index.php/noticias/704-concytec-presenta-programa-nacional-de-ciencia-y-tecnologia-de-materiales

Fuente:

INCENTIVO

CONVENIOSINNOVACIÓN

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daño por desgaste en los álabes del rodete que pudo generar un concentrador de esfuerzos mecánicos que junto al cambio microestructural y dureza se asoció a la generación y propagación de microfisuras conllevando a la falla de éste componente.

La industria de generación de energía, es uno de los sectores que más solicitan análisis de causa raíz, una muestra representativa de éste sector es el análisis

que desarrolló el Dr. Carlos Fosca Pastor y el Ing. Ainsworth Noriega Ríos sobre la fractura de un rodete de turbina, tal como se puede apreciar en la figura 1. El desarrollo de éste análisis involucró la caracterización del material base mediante el análisis químico, metalográfico y determinación de propiedades mecánicas.

› INVESTIGACIÓN

ANÁLISIS DE FALLA DE UNA TURBINA HIDRÁULICA TIPO PELTON PARA GENERACIÓN ELÉCTRICA.

Figura 1. Rodete con alabe fracturado.

Figura 2. Metalografía de origen de la falla.

Parte fundamental de la información recopilada se sustentó en el análisis de la superficie de fractura de uno de los álabes rotos, se concentró el análisis en el punto de origen de la falla encontrándose principalmente evidencia de un cambio microestructural que involucró una relativa alta dureza localizada en el zona de mayor esfuerzos mecánicos del componente.Reportes de ensayos no destructivos mediante líquidos penetrantes revelaron un patrón de

Finalmente se recomendó someter a la turbina pelton en servicio a una evaluación periódica de análisis de vibraciones a fin de conocer mejor las condiciones de operación y reducir al máximo las sobrecargas mecánicas; a su vez someter a las zonas críticas de los álabes (cuello) a un tratamiento mecánico de “ultra shot peening” (USP) con la finalidad de inducirle esfuerzos residuales de compresión que incrementen de manera importante su resistencia a la fatiga; todas estas recomendaciones disminuirán considerablemente la posibilidad de que produzca nuevamente este evento en un componenente similar trabajando bajo las mismas condiciones.

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Los requerimientos sanitarios constituyen la principal consideración que se debe tener en cuenta dentro de los procesos de fabricación en la industria alimentaria.

Uno de los materiales que garantiza cumplir con estos requerimientos, y que por lo tanto es ampliamente utilizado por esta industria, es el acero inoxidable. Los requerimientos sanitarios, en soldadura, son muy exigentes debido a que uniones soldadas inadecuadamente, podrían constituir puntos de nucleación y crecimiento de microorganismos perjudiciales para los productos en elaboración.

En el Perú, aún no se desarrollan especificaciones para regular los procesos de fabricación de estos equipos y tuberías, los diferentes controles en los procesos de fabricación se dan principalmente por responsabilidad del fabricante del equipo o responsable de montaje de las tuberías y por la experiencia del personal en estas industrias, principalmente adquirida con las tecnologías que se importan de otros países.

A través de este documento se llevará a cabo una revisión en resumen de algunos de los criterios básicos de evaluación de soldadura a partir de las normas publicadas por la American Society of Mechanical Engineers (ASME) y la American Welding Society (AWS) orientados al control de calidad (soldadura y acabado superficial) de tuberías y accesorios en acero inoxidable bajo requerimientos sanitarios.

En la parte MJ (“Material Joining”) de La Norma ASME BPE (Bioprocessing Equipment), se

› NORMATIVA

NORMATIVAS PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN SOLDADURA DE TUBERÍAS PARA APLICACIONES

EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA (SOLDADURA SANITARIA)

Por: Ing. Rolando Nuñez Monrroy

Figura 1. Requerimientos de perfiles de soldadura aceptables e inaceptables para tuberías [2].

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encontrarán los requerimientos para equipos utilizados en bioprocesos, esta parte debe ser usada en conjunto con los requerimientos de ASME BPVC Secciones VIII y IX, y ASME B31.3, conforme sea aplicable.

Un ejemplo de los requerimientos de inspección visual de esta norma se aprecia en la Figura 1. (Figura MJ-1 “Acceptable and Unacceptable Weld Profiles for Tube Welds”, en la norma ASME BPE). Hasta la versión del año 2009

de esta especificación, no se consideraban criterios de evaluación para la coloración interior de soldadura, a partir de la versión del año 2012 se incluyen; la Figura 2 muestra los diversos grados de coloración obtenidos al interior de una tubería protegida con gas argón conteniendo cantidades controladas de oxígeno; hasta el nivel de coloración #3 se considera aceptable según esta especificación para este caso.

› NORMATIVA

Figura 2. Criterio de Aceptación de Coloración para las Zonas a fectadas por el calor de soldaduras en tuberías 316L con pulido mecánico [1].

Por otro lado, la norma AWS D18.1 (Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe Systems in Sanitary (Hygienic) Applications), es un documento específico respecto a la soldadura de sistemas de tuberías bajo requerimientos sanitarios, estas normas están organizadas bajo el siguiente esquema:

• Alcance y responsabilidades.• Normativas de Referencia y Definiciones.• Calificación (de procedimientos de soldadura y habilidad de soldador).• Fabricación.• Requerimientos de inspección visual.• Documentación.

Dentro de los requerimientos de calificación de procedimientos de soldadura y soldador, la especificación nos deriva a la norma AWS B2.1 en referencia a las dimensiones y configuraciones de los cupones de ensayo, esta parte brinda sus propios requerimientos para cada uno de los ensayos practicados en las probetas de calificación.

Respecto a los requerimientos de inspección visual, se plantean criterios similares a los encontrados en la norma ASME BPE, también haciendo énfasis en la diferencia entre la superficie en contacto con el producto y la superficie que no está en contacto, la Figura

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3 (figura N°1 en AWS D18.1) nos muestra los diferentes criterios a tomar en cuenta durante la inspección visual de las uniones soldadas en tuberías de acuerdo a AWS D 18.1.

AWS también aporta criterios respecto a las tolerancias en coloración al interior de tuberías por comparación visual, esto se refiera a la coloración obtenida con diversos grados de protección con atmósfera inerte con gas de respaldo al interior de tuberías, la Figura 4 nos muestra los diferentes grados de coloración que se podrían obtener en una soldadura real con diferentes proporciones de oxígeno (en ppm) en aire, mezcladas con el gas de protección; para AWS D 18.1, hasta la coloración obtenida en la muestra N°4 es aceptable.

Para llevar a cabo la inspección visual al interior de las tuberías en zonas donde no se tiene acceso, ambas normas (ASME BPE y AWS D18.1), recomiendan el uso de equipos de inspección visual remota (boroscopios, videoscopios, etc.), la extensión de la inspección será un acuerdo entre el cliente y el fabricante, de no existir un requerimiento, la extensión de la inspección será como mínimo el 20% del total de las soldaduras [1].

La norma ASME BPE, en la parte SF, brinda criterios de aceptación de acabado superficial para superficies pulidas mecánicamente y superficies electropulidas; además indica requerimientos para las superficies pasivadas. Los valores de rugosidad tolerablesse definirán como acuerdo entre el cliente y el fabricanteo se tomarán como referencia los diferentes tipos de acabado superficial propuestos por esta norma (Tabla 1). Figura 4. Ejemplos de máximas discontinuidades permi-

sibles [2].

Figura 5. Niveles de coloración de la soldadura al interior de tuberías de acero inoxidable austenítico [3] y [4].

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Tabla 1. Clasificación de los diferentes tipos de acabado superficial con sus valores de rugosidad promedio [1].

REFERENCIAS

[1]. ASME BPE, Bioprocessing Equipment, American Society of Mechanical Engineers, EEUU, 2014.

[2]. AWS D18.1, Specification for Welding of Auste-nitic Stainless Steel Tube and Pipe Systems in Sa-nitary (Hygienic) Applications, American Welding Society, EEUU, 2009.

[3]. AWS D18.2, Guide to Weld Discoloration Levels on Inside of Austenitic Stainless Steel Tube, Ame-rican Welding Society, EEUU, 2009.

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