CALCULO DE VIDA REMANENTE EN TUBOS DE PARED DE AGUA DE GENERADORES DE VAPOR
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- Alberto Lagos Barbero
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1 CALCULO DE VIDA REMANENTE EN TUBOS DE PARED DE AGUA DE GENERADORES DE VAPOR M. C. Elisa Martínez González, Ing. Oscar Dorantes Gómez Instituto de Investigaciones Eléctricas, Calle Reforma 113, Col. Palmira, C.P , Tel (777) Cuernavaca, Morelos, México
2 Generador de Vapor En un GENERADOR DE VAPOR, sus componentes están diseñados para absorber eficientemente el calor de los gases de combustión y suministrar vapor a una temperatura, presión y capacidad definida en su diseño.
3 Operación de un generador de vapor Paredes de Agua
4 Mecanismos de falla en tubos de generadores de vapor Erosión Picaduras Agrietamiento Daño por Creep Falla en tubos Grietas
5 La sección de Pared de Agua mide 30 m de altura Inspección ultrasónica y replicas metalográficas en tubos de pared de agua
6 DISEÑO Y FABRICACION DEL DISPOSITIVO DE INSPECCIÓN
7 Desarrollo del modelo El modelo de Elemento Finito fue realizado con elementos hexaédricos de orden 2, y se utilizaron elementos de contacto superficie-superficie en las zonas en las que el sistema hace contacto con los tubos. El material de los tubos es ASTM A-36 y el del carro es aluminio. El peso del carro es de 12 kg y esa es la carga que se incluyó en el análisis. El análisis es estructural estático lineal y se realizó en ANSYS Workbench v11. Los modelos geométricos se hicieron utilizando SolidWorks. Malla de Elemento Finito del Sistema de Inspección sobre una pared de tubos de agua
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10 Diseño del robot con llantas magnéticas Los resultados obtenidos en este análisis sirvieron como punto de comparación para la selección de los componentes necesarios para asegurar la adherencia del dispositivo.
11 Diseño del robot con llantas magnéticas
12 DESARROLLO DE LA METODOLOGIA DE VIDA REMANENTE EN TUBOS DE GV
13 Metodologías del programa para estimar la vida remanente VR = Vida residual (horas) e actual = Espesor actual del tubo (mm) E nominal = Espesor nominal del tubo (mm) F c = Esfuerzo de falla ( 150 N/mm 2 para tubos de pared de hogar) P e = Presión de operación del tubo (N/mm 2 ) D = Diámetro interno del tubo (mm) C = tasa de corrosión del tubo ( mm/h )
14 Aplicación de la técnica EMAT en tubos de la sección de pared de agua de G V Depósitos de los gases de combustión
15 Transductor piezoeléctrico Transductor EMAT Ondas ultrasónicas Cristal Material de acoplamiento Corrientes Eddy Magneto Campo Magnético Ondas ultrasónicas Bobina del circuito EMAT Fuerza Lorentz Técnica de ultrasonido convencional Técnica utilizando transductores EMAT
16 Inspección en tubos de pared de agua EMAT & UT
17 Señales de ultrasonido adquirida de diversos tubos.
18 Metodologías del programa para estimar la vida remanente Esfuerzo de referencia vs Espesor del tubo Esfuerzo de referencia S = 3 2 k ln P [ D + e ] D - e Espesor del tubo
19 Metodologías del programa para estimar la vida remanente CRITERIO DE FALLA Esfuerzo de referencia S f Criterio de falla: Esfuerzo de referencia = Esfuerzo de falla (S f ) S f = Y s + UTS 2 e falla Espesor del tubo
20 Metodologías del programa para estimar la vida remanente CRITERIO DE FALLA ESFUERZO DE FALLA DE MATERIALES DIFERENTES Esfuerzo de referencia S fa S fb S fc Criterio de falla: Esfuerzo de referencia = Esfuerzo de falla (S f ) S f = Y s + UTS 2 e fa e fb e fc Espesor del tubo a, b y c : son materiales de diferente composición
21 Metodologías del programa para estimar la vida remanente VIDA RESIDUAL DEL MATERIAL DE LOS TUBOS INSPECCIONADOS Esfuerzo de referencia S f VRES VTOTAL e falla e tiempo x e tubo nuevo Espesor del tubo
22 Resultados para estimar la vida remanente
23 Conclusiones Se presentan los resultados del análisis de la fuerza de adherencia magnética del robot considerando el peso de todos los componentes que constituyen el Sistema, así como los componentes eléctricos y electrónicos necesarios para su funcionamiento. El diseño mecánico, apoyándose en software especializado como Ansys Workbench, presenta la ventaja de almacenar información y aplicarla a un fin común. Esta interfase permite realizar simulaciones que conllevan a resultados confiables en un lapso corto de tiempo y puede ser repetido múltiples ocasiones con el mismo efecto. Los resultados obtenidos en este análisis sirvieron como punto de comparación para la selección de los componentes necesarios para asegurar la adherencia del dispositivo.
24 Conclusiones El robot realizará la inspección cubriendo mayor superficie que la realizada convencionalmente y de una manera confiable, ya que podrá desplazarse y adherirse por la pared de los tubos hasta una altura de 30 m sin la necesidad de andamios. El personal que realice el mantenimiento podrá tener una herramienta que le permita conocer el estado actual de los tubos de pared de agua de los generadores de vapor. Podrá planear los programas de inspección y mantenimiento, optimizar sus recursos y reducir el índice de fallas en el generador.
25 Instituto de Investigaciones Eléctricas División de Sistemas Mecánicos
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