Análisis de falla y rediseño de un sistema de tubería metálica subterránea para transporte de agua potable - Espol (2017)
Los sistemas de transporte de agua potable cumplen con las especificaciones de ingeniería de desempeño y están sometidos a ambientes agresivos durante las etapas de instalación y operación, el diseño de una línea de conducción de agua potable se basa fundamentalmente en la tasa de crecimiento poblacional de la región en estudio. Durante la instalación de las tuberías se suscitó una rotura radial en una de las uniones bridadas que provocó la parada del proyecto, para lo cual, se considera realizar un análisis exhaustivo sobre los factores que provocaron la falla y plantear un diseño del sistema con sus respectivos correctivos. Para el estudio de la falla se dio uso a las normas ASM y ASTM para los ensayos destructivos y no destructivos, seguido de la validación de los procesos de soldadura asignados por el código ASME sección VIII y IX y la norma AWS D1.1; además, normas de diseño de tubería y selección de materiales como lo son la ASTM B16.5, ASME B31.3 y ASTM A53. Los ensayos no destructivos mostraron los factores principales de la falla como lo fueron la falta de penetración y el agrietamiento del material base de la brida. Los ensayos destructivos identificaron que la brida pertenecía la familia de aceros de bajo carbono con una composición química igual a 0.177%, microestructura constituida principalmente por ferrita y la dureza establecida en un rango de 70 – 80 HRB. La causa principal de la falla radial de la junta soldada involucra las tensiones térmicas provocadas por un precalentamiento inadecuado durante el proceso de soldadura, generando una concentración de esfuerzos residuales que atribuyeron a la fisura intergranular del material base, propagando su magnitud mediante un enfriamiento no uniforme del sistema brida-tubería. Se estableció un rediseño del sistema de distribución acorde a los 3000 habitantes del conjunto habitacional considerando los parámetros de operación de la tubería y la disponibilidad del mercado local; ubicando dos bombas en serie para obtener un cabezal estático de 320 metros. Para la comprobación de los cálculos se realizó una simulación estática del fluido dentro de la tubería.