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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Tema: “TORRES DE ELEVACIÓN”
Curso: Geometría Descriptiva
Profesor encargado: Fausto Ramírez
Integrantes de grupo:
Ángeles Seclen, Jose Pablo
Gamarra Cisneros, Jordan
Mendoza, Samamé, Diego Enrique
Rodriguez Saldaña, Jose Miguel
Suárez Sánchez, Jou Anderson
Facultad de Ingeniería Industrial - FII
A nuestros padres quienes nos han
apoyado para poder llegar a esta
instancia de los estudios, ya que ellos
siempre han estado presentes para
apoyarnos moral y psicológicamente.
Facultad de Ingeniería Industrial - FII
INDICE PRÓLOGO: ........................................................................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN: .................................................................................................................................. 2
OBJETIVOS: .......................................................................................................................................... 2
MARCO TEÓRICO: ................................................................................................................................ 3
a) Paralelismo .............................................................................................................................. 3
b) Perpendicularidad ................................................................................................................... 4
c) Distancias ................................................................................................................................ 4
d) Ángulos .................................................................................................................................... 5
e) Intersección de poliedros ........................................................................................................ 5
f) Desarrollo de sólidos de revolución ........................................................................................ 7
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN: ............................................................................................................ 7
1. Elaboración de planos: ................................................................................................................ 7
2. Transcripción del molde: ............................................................................................................. 8
3. Ubicación de ejes en la tubería: .................................................................................................. 9
4. Estampe del molde: ..................................................................................................................... 9
5. Corte de tubería: ....................................................................................................................... 10
6. Retiro de escoria y ajuste del corte: .......................................................................................... 10
7. Verificación del corte: ............................................................................................................... 11
8. Armado de la estructura: .......................................................................................................... 11
9. Proceso de soldadura y acabado: .............................................................................................. 12
CONCLUSIONES: ................................................................................................................................ 13
Facultad de Ingeniería Industrial - FII
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PRÓLOGO:
Desde el inicio de la existencia humana, los seres humanos se han visto en la
necesidad de “dibujar” objetos tridimensionales en superficies planas,
evidenciándose esto en las pinturas rupestres. Se desprende de ello, lo importante
que era para el hombre primitivo la representación, característica que no ha
cambiado desde el inicio de los tiempos. Es indiscutible que la mejor manera de
representar una figura tridimensional es otra tridimensional, siendo ejemplo de
ello las esculturas griegas y paleolíticas, mas es posible hacer una proyección
realista y casi exacta de un objeto en un plano; es así que valiéndonos de nuestra
más importante arma, la imaginación, y la geometría descriptiva, quien nos
permitirá: Representar sobre un plano aquello deseado, así como reconstruir una
forma a partir de un dibujo en el plano. Pasando ahora a la aplicación de la
Geometría Descriptiva en sí, se puede deducir su amplio campo de acción, desde la
Estereotomía, hasta la topografía, lo cual es provocado por el hecho de que varios
profesionales se valen de esta técnica para realizar sus actividades. Para mencionar
uno, veamos el ejemplo del sastre que plasma la prenda en sus moldes para luego
reconstruir una prenda en base a estos. Es por esto último que es asignatura de
estudio obligatorio en las escuelas de ingeniería y arquitectura del mundo entero
En suma, la Geometría Descriptiva persigue el desarrollo intelectual del estudiante
en dos campos distintos pero complementarios: la comprensión del espacio
tridimensional que rodea al individuo y el desarrollo de una estructura de
pensamiento lógica. Esto ayuda a resolver los problemas específicos de cada área
según un enfoque heurístico, no memorístico, de la realidad y objeto de estudio.
“La Geometría Descriptiva es al ejercicio profesional del diseñador lo que la
gramática es al idioma”.
Harry Osers
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INTRODUCCIÓN:
En la industria petrolera en la construcción y/o mantenimiento de oleoductos, se
tiene con mucha frecuencia la necesidad de construir torres, que sirvan como
apoyo al ducto y a la vez le dan elevación a unos cables de acero que sujetan la
tubería, con el fin de lograr que la línea del oleoducto cruce de manera aérea un
rio o desnivel geográfico, estas torres de elevación se construyen de tubería que
ha sido dada de baja, por cumplimiento de tiempo de servicio o vida útil; se hace
con esta tubería y no con perfiles cuadrados de acero, para minimizar los costos de
fabricación.
Uno de los grandes problemas al usar tubería para este propósito, es la dificultad
de construir los empates o empalmes entre las superficies redondas de las tuberías
de diámetros tan grandes (14”, 18”, 24”, 27”,36” y hasta 60”), ya que para lograr
dichos cortes se demanda una gran cantidad de tiempo y en muchas
oportunidades desperdicio del material base y soldadura, al no lograr con éxito los
cortes deseados, es importante aclarar que al manejar diámetros tan grandes,
cualquier des-alineamiento y/o error de trazo se refleja de manera exagerada,
comparada con tuberías de diámetros pequeños.
OBJETIVOS:
Aplicando los conceptos aprendidos sobre los desarrollos en ingeniería, en el área
de la geometría descriptiva, construir las matrices o moldes que permitan un trazo
exacto de las tuberías, para posterior corte, de empalmes externos de tubería a
90º y empalmes internos tipo boca-pescado a 90º para soporte y apoyo. Con la
aplicación de estas matrices (o moldes) se gana tiempo de construcción en serie y
se minimiza el desperdicio de material base y soldadura.
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MARCO TEÓRICO:
Para la aplicación posteriormente expuesta, se necesitaran de ciertos
conocimientos previos de la geometría descriptiva para así, estos poder ser
plasmados y planificados adecuadamente. Conocimientos como:
- Paralelismo
- Perpendicularidad
- Distancias
- Ángulos
- Intersección de Poliedros (principalmente cilindros)
- Desarrollo de sólidos de revolución
Los que serán usados durante el planteamiento del problema y su solución
Durante la primera parte de un problema y/o proyecto surgen preguntas como el
¿cómo quedara? o ¿cómo lo haremos? Es así que se usan los siguientes temas para
la optimización de los recursos y sacar el mayor provecho sin dejar de lado la
seguridad del proyecto.
a) Paralelismo
La distribución paralela es la que se usa
generalmente, debida a que es el modo
más eficaz que se puede utilizar si de
oleoductos o gasoductos se refiere. Se
distribuye paralelamente debido a que de
este modo, se aprovecha mejor el espacio
y agilizar la velocidad de transporte por
los tubos.
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b) Perpendicularidad
El uso de gasoductos perpendiculares entre si, es usado en su mayoría, por
comodidad y por cercanía al lugar de origen o al lugar de llegada. No tiene un fin
explicito en los que es oleoductos, pero en lo que a gasoductos se refiere, ahí de
preferencia se usan tubos o ductos horizontales o ligeramente inclinados, debido a
que al ser gases, tienden a moverse libremente y dificultar el proceso de traslado.
c) Distancias
El presente capitulo nos explica sobre las distancias entre dos rectas y/o de una
recta a un plano, distancias mínimas con pendientes dadas o direcciones dadas.
Este tema nos proporciona los conocimientos necesarios, tanto para poder
obtener la longitud teórica exacta para empalmar dos estructuras con el
desperdicio mínimo de materiales como para saber la distancia de oleoducto que
soportaran o como las distancias mínimas entre dos soportes de la torre de
elevación, ubicados en un terreno irregular y agreste. Como se ve en la figura
anterior, donde se representan un ejemplo de esto ultimo
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d) Ángulos
El tema de ángulos consta de:
Ángulos entre 2 rectas, lo cual será trasladado a los cilindros a usar para así
obtener una idea más física de las torres; ayudándonos, de esta manera, a darle un
sustento físico al trabajo a realizar
ayudándonos a construir trípodes de bases
si el caso lo requiera, así como a resolver el
problema de las elevaciones de las tuberías
(ver imagen a la derecha).
Posterior a la recopilación de las bases
físicas y la distribución del sistema de
torres de elevación se procede a la
fabricación de los implementos usando
e) Intersección de poliedros
Por la parte de intersección de poliedros, nos dedicaremos exclusivamente a la
intersección de cilindros, ya que nuestro trabajo se proyecta más a ese sentido.
Como base debemos saber cómo intersectar 2 cilindros, ya sean de diferentes
tamaños y proporciones. Resolveremos la intersección de dos cilindros rectos de
diámetros diferentes sin usar vistas auxiliares:
Dibuje una sección transversal girada de un cilindro inclinado, tanto en la vista de
horizontal como en la vista de elevación frontal. Divida estas secciones
transversales en un número conveniente de elementos. Designe cada uno de los
elementos, asegurándose de que sus posiciones correspondientes son
ortogonalmente correctas. En este caso el elemento 5 es el elemento superior y 13
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el elemento inferior. El elemento 1 está más alejado del observador que el
elemento 9. Muestre todos los elementos del cilindro inclinado en ambas vistas,
localizándolos paralelos al eje de este cilindro. En la vista horizontal designe los
puntos donde los elementos del cilindro inclinado cortan la vista de perfil del
cilindro vertical, con sus números correspondientes. Proyecte estos puntos de
intersección a la vista frontal, hasta cortar los elementos correspondientes, en esta
vista. Estos "puntos de encuentro", tales como 8, 9 y 10, son puntos
pertenecientes a la línea de intersección de los dos cilindros. Una estos puntos y
muestre cuidadosamente la visibilidad correcta.
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f) Desarrollo de sólidos de
revolución
Con el presente se pretende
generar una guía o molde de
las piezas a usarse para la
construcción, con el material
necesario, tal cual se muestra
en la figura a continuación
(posterior a su intersección)
PROCESO DE CONSTRUCCIÓN:
1. Elaboración de planos:
Siguiendo el paso a paso, descrito en el marco teórico, se realizo el desarrollo de
los cortes propuestos. Para la elaboración del corte de los empalmes externo de
90º, se aplico el concepto de desarrollo de un cilindro recto truncado, detallado en
el marco teórico, teniendo en cuenta que la tubería de la torre a escala elaborada,
es de 2” diámetro exterior, que el corte de empalme debe ser de 45º,para que
sumado las dos caras sumen los 90º del empalme y que el perímetro del tubo de
2” fue dividido en 20 segmentos de arco iguales (ver archivos de planos
anexos).Con esta misma practica de elaboración, se puede construir empalmes
externos de tubería a diferentes grados.
Para la elaboración del corte de empalmes internos a 90º (boca-pescado), se aplico
el concepto de intersección de dos cilindros, mas la aplicación de desarrollo de un
cilindro, teniendo en cuenta que la tubería de la torre a escala elaborada, es de 2”
diámetro exterior, que el corte de empalme es de 90º y que el perímetro del tubo
de 2” fue dividido en 20 segmentos de arco iguales (ver archivos de planos
anexos).
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Para ambos casos el molde se realiza con dos segmentos de arco más que el
desarrollo original, con el fin de facilitar la posterior marcación.
2. Transcripción del molde:
Moldes en papel húmedo
Teniendo presente las medidas, de la escala 1:1 de los planos, las trascribimos
sobre papel húmedo, para obtener los moldes de trabajo.
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3. Ubicación de ejes en la tubería:
Con la ayuda de una escuadra, un nivel y tiza industrial, se debe encontrar y
marcar un eje sobre la tubería, para evitar des-alineamientos y des-centro, en la
marcación de los moldes de corte.
4. Estampe del molde:
El estampe se puede realizar inicialmente con un marcador permanente, para una
buena definición de las curvas del molde, y posterior remarcación con tiza
industrial, esta ultima remarcación, con el objetivo que el calor del oxicorte, no
borre la línea de trazo.
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5. Corte de tubería:
Apariencia de la escoria, después del corte
El corte de la tubería sobre los trazos, se realiza con un equipo de oxicorte, con el
ánimo de evitar demasiada escoria, se recomienda la utilización de acetileno,
como gas combustible.
6. Retiro de escoria y ajuste del corte:
Con la ayuda de una pulidora acoplada a un disco abrasivo, se retira la escoria y se
ajusta el corte sobre la tubería.
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7. Verificación del corte:
Verificación de la exactitud del trazo.
Terminado el retiro de la escoria, se debe verificar con la ayuda del molde, la
semejanza con el trazo inicial, inclusive de ser posible se debe presentar, sobre la
otra pieza a soldar.
8. Armado de la estructura:
Con la ayuda de nivel y escuadra se procede a armar la estructura de la torre, en el
armado se fijan los diferentes accesorios por intermedio de puntos de soldadura.
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9. Proceso de soldadura y acabado:
El proceso de soldadura se realiza, bajo el estándar API 1104, con uso de
electrodos celulósicos E-6011.
Una vez terminado el proceso de soldadura se procede a lijar la estructura, con el
fin de darle rugosidad al metal y permitirle un buen perfil de anclaje, para la
aplicación de un recubrimiento alquidico, este recubrimiento lo embellece,
mientras cumple su función de evitar la oxidación de la chapa metálica.
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CONCLUSIONES:
Como puede observarse, el procedimiento de construcción es bastante
dispendioso, cuando se hace necesario construir, torres de mayor complejidad
(torres de 4 pilares y múltiples apoyos, a diversos ángulos), contar con los
conocimientos adquiridos durante el semestre, en el área de geometría
descriptiva, nos va ha permitir realizar una obra, como la propuesta en menor
tiempo, mayor eficiencia, ahorro en material de aporte (soldadura) y menos
desperdicio del material base (tubería).
Existen método empíricos, que con la ayuda de cintas de trazos, se realizan moldes
para realizar empalmes como los propuestos, pero la precisión de dichos trazos es
muy efímero, que muy seguramente, en la industria domestica no es muy
representativa ya que se manejan diámetros de tubería muy pequeños (máximo 4”
a 6”) y dichos errores de precisión no se reflejan, en la misma magnitud que si se
tratase de una industria que maneje mayores diámetros como la industria
petrolera donde se realizan trabajos en tuberías de 10” a 60”, y donde los errores
de trazo y des-alineamiento se reflejan en mayor orden y corregirlos demandan
tiempo, mayor consumo de soldadura (para rellenar los espacios en vacio) y en
muchas ocasiones desperdicio de material base, ya que al no tener éxito con el
corte deseado, se desecha la tubería, para volver a intentarlo con otro tubo.
Finalmente cabe aclarar que para mayor precisión en tuberías de diámetros
grandes, se debe dividir el perímetro de la línea en cuantos segmentos de arco sea
posible (para este prototipo de tubería de 2”, dicho perímetro de dividió en 20
segmentos) a mayor numero de segmentos, mayor será la precisión.