Solución de problemas de soldadura de componentes mediante la modelación por elementos finitos.

Abstract

La simulación de soldaduras mediante métodos numéricos como los elementos finitos, constituye un tema de gran actualidad, que presenta aún muchas áreas no suficientemente estudiadas y aspectos científicos no esclarecidos. Por otro lado, las metodologías de simulación son abordadas en la literatura solo parcialmente, presentan contradicciones y en muchos casos se basan en el empleo de softwares especializados en el tema, propiedad de grandes empresas internacionales y de un elevado costo. El presente trabajo se propuso el objetivo de desarrollar y validar una metodología de modelación de la evolución de la historia térmica, tensiones y deformaciones producidas por el proceso de soldadura, mediante software de elementos finitos de uso general. La metodología desarrollada se aplicó con éxito y se validó contra resultados experimentales en la simulación de procesos de soldeo SMAW, GMAW y GTAW, sobre elementos fabricados de aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones de aluminio, de amplio empleo en la industria moderna. El trabajo abarca también el desarrollo de nuevas expresiones para el cálculo, en base a la Teoría de los perfiles de paredes delgadas, de las tensiones en costuras soldadas de diversas geometrías sometidas a distintas solicitaciones. Abarca asimismo su validación a través de la simulación mediante elementos finitos. El impacto científico se sustenta en que el trabajo incluye los resultados de cinco tesis doctorales defendidas con éxito, nueve publicaciones en revistas de la Web of Science, diez publicaciones en revistas indizadas, tres de estas últimas consideradas publicaciones en revistas del grupo 1, y 22 publicaciones en memorias de eventos internacionales. La metodología de simulación desarrollada ha sido aplicada con éxito al establecimiento de procedimientos de soldeo de componentes en diversas industrias del territorio central del país, contribuyendo a la reducción del tiempo de desarrollo de prototipos y a la reducción de los costos de fabricación. Los resultados teóricos aportados acerca de la reparación en servicio de oleoductos constituyen una contribución a la seguridad de trabajos de este tipo y a la reducción del riesgo de desastres. Finalmente, la metodología y expresiones desarrolladas para el cálculo de las tensiones en uniones soldadas se han aplicado en otros sectores de la economía, como por ejemplo para el cálculo de una viga soldada efectuado durante la restauración del Hotel San Carlos.