ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE LAS FUERZAS DE ADHERENCIA DE UN DISPOSITIVO AUTOMÁTICO PARA LA INSPECCIÓN DE TUBOS DE GENERADORES DE VAPOR

Transcripción

1 ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE LAS FUERZAS DE ADHERENCIA DE UN DISPOSITIVO AUTOMÁTICO PARA LA INSPECCIÓN DE TUBOS 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 ecmg@iie.org.mx, dorantes@iie.org.mx

2 ANTECEDENTES Descripción de Generadores 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 Mecanismos de falla en tubos de generadores de vapor Erosión Picaduras Agrietamiento Daño por Creep Falla en tubos Grietas

4 Características de los tubos de pared de agua

5 Para diseñar el robot de inspección fue necesario considerar las funciones que este debe llevar a cabo, tales como: Desplazamiento a lo largo de los tubos hasta una altura de 30 m Adherencia magnética Peso o cargas de los componentes que lo constituyen y el arreglo de los sensores De tal manera que: El sistema de inspección estará constituido por un robot, el cual será controlado mediante programas de cómputo e incluirá un programa para determinar la vida residual de los tubos.

6 Desarrollo virtual del robot Catarina con cadena e imanes Estructura del cuerpo del robot Vista lateral de la transmisión del robot

7 Desarrollo virtual del robot Cuerpo del robot sobre los tubos Cuerpo del robot

8 Resultados Simplificación del modelo geométrico del Sistema de Inspección sobre una sección de pared de tubos

9 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

10 Resultados Detalle del modelo de Elemento finito del Sistema de Inspección

11 Resultados

12 Resultados

13 Resultados

14

15

16

17 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.

18 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.

19 Instituto de Investigaciones Eléctricas División de Sistemas Mecánicos