TITULO: Recuperacin de rboles de molinos de caa ( guijos ) agrietados o afectados por rotura.

Autor: MS.C.Ing.Ramn Cristbal Martnez Garca. (CIS-UCLV).

Antecedentes del trabajo.Los rboles para molinos de caa son piezas de dimensiones apreciables que se encuentran sometidos a rigurosas condiciones de funcionamiento. En los mismos se originan cargas de flexin y torsin combinadas a condiciones inestables de carga, las cuales son ms adversas que las consideradas experimentalmente(5,7,8). La vida til de estos rboles ha disminuido considerablemente. En los ltimos aos es muy comn ver guijos que duren solamente una, dos o tres zafras, y algunos que no sobrepasan ni siquiera una contienda, cuando hace aos eran considerados eternos,entre los que se encuentran guijos que datan de 1927 aun en funcionamiento(28)

Fundamentacion del trabajo.No existe una tecnologa de restauracin de guijos de acero del tipo 30G afectados por rotura debidamente calificada.Los criterios de seleccin de la temperatura de precalentamiento existente se basan en la soldadura de placas para diferentes materiales y espesores, no siendo de aplicacin en el caso de soldaduras circunferenciales de multiples pasadas.Las tecnologias propuestas para este tipo de piezas no fundamentan un criterio de seleccin del bisel desde el punto de vista de la economa de materiales y energa asi como la obtencin de los valores requeridos de las propiedades mecnicas.

Novedad y actualidad del tema. Se obtiene un modelo que relaciona las variables del proceso de soldadura, transferencia de calor y propiedades mecnicas de la unin soldada para el caso de reparacin de grietas o fracturas en rboles de molinos de caa de azcar, particularmente para el caso del acero al manganeso de baja aleacin ( 30 )

Objetivo general:

Obtener un procedimiento de soldadura por arco elctrico para la Recuperacin de rboles de molinos de caa de azcar fabricados con el acero 30 que garantiza las exigencias relacionadas con las propiedades mecnicas de la pieza.

Objetivos especficos:Estudio relacionado con los aceros empleados en la fabricacin de rboles de molinos de caa y determinacin del material donde existe mayor incidencia de rotura, seleccin del guijo objeto de estudio desde el punto de vista del acero utilizado. Caracterizacin de los rboles de los molinos de caa de azcar desde el punto de vista metalogrfico, dimensional, esfuerzos y mtodo de fabricacin .

Objetivos especficos:Estudio del tipo de grieta que afecta comunmente a los rboles de los molinos de caa de azcar desde el punto de vista de lugar de aparicin, dimensiones, orientacin y causa que la provoca.Anlisis de los procedimientos de soldadura utilizados en la recuperacin de rboles empleados en los molinos de caa de azcar agrietados o afectados por rotura y establecer las principales limitaciones que determinan o justifican la presente investigacin.

Objetivos especficosSeleccin del proceso de soldadura, as como las variables objeto de estudio para obtener un procedimiento de soldadura de reparacin que garantice las exigencias del trabajo de los rboles de molinos de caa de azcar.

Objetivos especficosObtencin de los modelos de transferencia de calor y velocidad de enfriamiento para la soldadura de los rboles de los molinos de caa de azcar para las variables del proceso seleccionado. Modelar el efecto de las variables sobre propiedades de la unin como: dureza tamao de grano mxima fluencia elongacin tenacidad resistencia a la fatiga.Comprobacin prctica de los resultados sobre el efecto de las variables estudiadas del Proceso de Soldadura de Reparacin de los rboles de los molinos de caa de los centrales azucareros sobre las propiedades mecnicas de la unin soldada.

Objetivos especficosEvaluacin desde el punto de vista econmico del efecto que introduce le utilizacin del procedimiento obtenido para la reparacin de los rboles de molinos de caa de azcar fabricados a partir del acero 30G.

Hiptesis de trabajo:

A partir del comportamiento de los ciclos trmicos en los puntos crticos de la unin soldada ejecutada en la recuperacin de los guijos de acero 30 afectados por agrietamiento o rotura y de acuerdo al rgimen del proceso, puede obtenerse un procedimiento que garantice:Exigencias de resistencia mecnica de la unin.Exigencias necesarias para la inspeccin .Gasto mnimo de recursos.Humanizacin del proceso.Menor contaminacin ambiental.

Propiedades mecnicas de los aceros considerados (Fernndez y Chevalier)

Composicin qumica de los aceros considerados (Fernndez y Chevalier)

Acero predominante(Gmez, 1999 Chevalier, 1985) 30 representa el 70 % del total de los guijos fabricados en Planta Mecnica, y en muestras obtenidas en 20 guijos rotos se mantiene elevado la incidencia de este material con el 62 % del total.

Tecnologias de recuperacin existentes:Barera de bloqueo.(Ponce,1991)SMAW. (Alfonso, 1996) SAW.(UTP-Alfonso,1996)http://www.idict.cu/boletines/novedades/boletin6_2002/aplican.htm

Problemas fundamentales de las tecnologas PropuestasConsumo de material y energetico.Factor humano. Chequeo por ultrasonido.Temperatura de precalentamiento.Temperatura de poscalentamiento.Crecimiento de grano. CERTIFICACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE REPARACION?

(Hart 1999) Hydrogen cracking - its causes, costs and future occurrence.

La soldadura de espesores gruesos se caracteriza por. (Altamer,1990)(Cerjak,1981) (Documento del IIW /XII-316-869 y otros 1.Disminucin de la productividad debido a un aumento de la rea de la unin lo que aumenta los costos de operaciones de soldadura, materiales de aporte, mano de obra, energa elctrica.2.Disminucin de la calidad de las uniones debido a una alta entrada de calor lo que provoca una ZIT ancha con estructuras de grano grueso, provocando bajas propiedades mecnicas entre las que se tienen tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga de bajo ciclo.3.Aumento del nivel de deformaciones y tensiones residuales debido al elevado volumen de metal fundido

Tipo de junta

Shinoda, Takeshi, Chapman Clarke los alemanes Schweissen and Schneiden, Cerjak, Horst,Butlerentre los aos 1999-2002 Reduccin del volumen de metal depositado.Menor fraccin de grano grueso en la zona de influencia trmica. Mejores propiedades en las uniones soldadas debido a la baja entrada de calor y el efecto del calentamiento de las mltiples pasadas del cordn. ZIT extremadamente estrecha Formacin de estructura de metal soldado de grano fino.

ConclusionesDe los rboles de los molinos analizados los de mayor frecuencia de rotura son los mayores de 400 mm de dimetro y fabricados mayoritariamente de acero 30, lo que justifica la necesidad de estudiar sobre tecnologas de reparacin por lo complejo de lograr soldaduras certificadas en materiales de grandes espesores y con problemas de soldabilidad. Al compara las propiedades de los materiales utilizados actualmente en la fabricacin de los rboles de molinos de caa con la que se utilizaba antiguamente se destacan diferencias .

Conclusiones( continuacin)Fuera de Cuba en pases de tradicin azucarera no se han encontrado publicadas tecnologas de recuperacin de guijos fracturados y en las tecnologas que aparecen publicadas como documentos de trabajo en el MINAZ tienen como inconveniente de emplear temperaturas de precalentamiento de 250 C y preparaciones de bordes con ngulos grande de abertura 45

Conclusiones( continuacin)Fuera de Cuba en pases de tradicin azucarera no se han encontrado publicadas tecnologas de recuperacin de guijos fracturados y en las tecnologas que aparecen publicadas como documentos de trabajo en el MINAZ tienen como inconveniente de emplear temperaturas de precalentamiento de 250 C y preparaciones de bordes con ngulos grande de abertura 45Teniendo en cuenta las dimensiones de los guijos es necesario modelar con el auxilio de los elementos finitos de manera de poder estudiar la relacin e influencia entre los elementos del rgimen , el precalentamiento y la preparacin de bordes propuesta.