PFC: Aplicación Informática para la Localización de Grietas en un Buque Gasero mediante un Ensayo no destructivo. Realizado por: Almudena González Guimeráns. Dirigido por: Luis

PROYECTO DE FIN DE CARRERA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA

DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS

Aplicación informática para la localización de grietas en un buque gasero mediante

un ensayo no destructivo

Autora: Almudena González Guimeráns

Director: Luis María Hervella Nieto

A Coruña, 27 de septiembre de 2011

Introducción

Buques gaseros

Análisis y Diseño

Interfaz Gráfica

Análisis matemático

Demostración

Conclusiones

Proyecto de Fin de Carrera de Ingeniería Informática

Índice


Introducción

Motivación

Se parte del transporte de LNG en buques gaseros (-161ºC).

Sólo se avisa de que hay una fuga.

Podría provocar una catástrofe.

Es fundamental detectar el punto exacto de rotura

Las técnicas de detección se basan en modelos matemáticos de

emisión y recepción de ondas

El coste de reparación es altísimo por mano de obra y tiempo en

dique

Se requiere de empresas externas pagando altas cantidades por

sus servicios


Introducción

Objetivos

Desarrollo de una interfaz implementada en Python

para colocar sobre la malla proporcionada

micrófonos y receptores acústicos

SimAND (Simulación de Análisis No Destructivo)

Análisis matemático para, en función de la velocidad

de onda y de la distancia entre emisor y receptor,

estimar el punto de grieta.

Técnica pulso-eco

Tiempo estimado de respuesta


Índice

Buques gaseros


Buques gaseros

Conceptos previos

• Es uno de los principales elementos

de suministro a nivel mundial. Gas natural

• Son las siglas del gas natural

licuado. LNG

• Son las siglas de gas natural

comprimido. CNG

• Es la agitación del LNG en el interior

de los depósitos. Sloshing

• Es la temperatura a la que debe

mantenerse el LNG. -161ºC


Buques gaseros

El gas natural: Distribución

Reserva Planta licuefactora

Buque gasero

Planta regasificadora

Gasoductos Consumidores

1 2 3

4 5 6

Buques de tipo esférico

Buques de tipo membrana Buques NO. 96

Buques Mark III

Buques Cs1


Buques gaseros

Buques para el transporte de LNG


Buques gaseros

Buque tipo membrana

Elementos del tanque contenedor de gas licuado


Buques gaseros

Buques tipo Mark III

Capas de aislamiento de los buques de tipo Mark III

Capa de PU primaria

Capa de PU secundaria

Contrachapado

Membrana secundaria

(Tríplex)

Contrachapado


Índice

Análisis y Diseño


Análisis y Diseño

Análisis

Actores

Casos de uso

(C. Uso Caja negra: Véase memoria pág. 19)


Análisis y Diseño

Diseño

Arquitectura MVC (Model-View-Controller)

Modelo: mantiene los datos y proporciona acceso a los mismos

Vista: representación visual de los datos del modelo

Controlador: maneja eventos


Índice

Interfaz Gráfica

Python

Sintaxis sencilla

Tipado dinámico

Gran cantidad de librerías disponibles

Potente

Multiplataforma

wxPython Desarrollo de interfaz gráfica fácil y flexible

VTK

Computación gráfica 3D

Procesamiento de imagen y visualización


Interfaz gráfica

Implementación

Desarrollo rápido

de aplicaciones


Interfaz gráfica

Utilidad y partes

Menú

Ventana de visualización

Ventana de datos

Ventana de resultados


Interfaz gráfica

Funcionamiento

1. El usuario inicia la interfaz Barra menús inicial

Folder

Help

Materials database

2. El usuario selecciona el directorio de trabajo

3. El usuario selecciona la aplicación Menús asociados

Datos de entrada Aplicación Ejecución códigos

resolventes

Ficheros resultados

1

2

3


Interfaz gráfica

Emisión y recepción en la interfaz (1)

Aplicación seleccionada: Expected Response Time

Introducción de datos

Malla del contenedor

Frecuencia

Grosor de la capa de madera

Grosor de la capa de PU

Colocación de Emisor/Receptores

Ficheros resultado = Punto de partida del Análisis

Matemático

Resultados finales


Interfaz gráfica

Emisión y recepción en la interfaz (y 2)


Índice




Objetivo

Detección de puntos de rotura

Técnica pulso-eco

Emisores y receptores acústicos

Superficie libre de la membrana primaria



Modelado inicial (1)

PROPAGACIÓN DE LA ONDA

PROPIEDADES ACÚSTICAS DEL PU



Modelado inicial (y 2)

Geometría del dominio a tratar

Emisor entre los puntos P1 – P2

Receptor P3

Posibles grietas entre los puntos P4 – P5

En el interior del dominio:

Poliuretano

Contrachapado



Primer rebote: capa de madera (1)

Dominio correspondiente al contrachapado

Densidad:

Velocidad de fase:

Se parte de los datos (x1, y1, z1) y (x2, y2, z2) extraídos de los

ficheros resultado de la interfaz



Primer rebote: capa de madera (y 2)

Tres puntos definen un plano ⇒ Reducción del cálculo de

distancias a dimensión 2

Th. Pitágoras ⇒ metros

Por tanto, tiempo estimado para 1er rebote: segundos

Dominio correspondiente al poliuretano

Densidad:

Velocidad de fase:

Cálculo de distancias en medios distintos

Finalmente:



Segundo rebote: capa de poliuretano


Índice

Demostración


Demostración

Ejecución SimAND (Simulación de Análisis no Destructivo)

DEMO


Índice

Conclusiones


Conclusiones

Conclusiones y líneas futuras

Conclusiones Resultado satisfactorio

Tecnologías aprendidas

Proyecto real

Conceptos de acústica adquiridos tras investigación

Técnica pulso-eco

Posibilidad de detectar grietas muy pequeñas incluso utilizando frecuencias muy bajas

Resultados sujetos a la validez del modelo

Mejoras y líneas futuras Ampliar aplicación

Sugerencias sobre recolocaciones

Punto exacto delaminación

Adición de nuevas aplicaciones

Simulación numérica

FIN

Technology

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