Falla de un Intercambiador de Calor de un solo paso

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Proyecto de análisis de falla

(Noviembre de 2020)

Gómez. Juan, Oyola. Willinton, miembros del curso análisis de falla 2020-3

Resumen - Este es un documento académico que se usa para realizar un reporte de falla de un elemento usado en la industria como lo es el intercambiador de calor de un solo paso se usarán las metodologías vistas en clase y de igual forma se tendrán en cuenta los consejos del maestro Catacoli, se tratará de dar una razón de la falla investigando sus más comunes casos.

Índice de Términos – Falla, dúctil, frágil, tras-cristalina, inter-granular, normas,

1. introducción

 Este documento es la prueba de la realización del caso propuesto por el docente en clase para aplicar los métodos vistos en la misma, se trata de enfrentar una situación de oficio de un ingeniero.

Se evaluará las condiciones de uso de un intercambiador de calor de un solo paso que está fracturado, teniendo presente su material de fabricación, sus uniones y con qué tipo de soldadura se realizaron. Los intercambiadores de calor son equipos muy usados en industrias de papel, alimenticias, petroleras, metalúrgicas, petroquímicas, entre otras; la necesidad de usarlos está en el ahorro de energía, economía y rendimiento.

En un intercambiador el calor es transferido en una sola dirección, del fluido con mayor temperatura al de menor temperatura en ciertos casos los dos fluidos se ponen en contacto, aunque para esto los dispositivos son más complejos de realizar y diseñar.

1. Conceptos generales

1.  Intercambiador de calor

Un intercambiador de calor es un dispositivo hecho de metal cuya función es cambiar la temperatura de un fluido a otro que viajan a través de él o depende su tipo; la transferencia puede ser por contacto directo entre los fluidos o a través de una pared que separa la fuente y el fluido.

1.  Calor

Transferencia de energía térmica (energía y entropía). Siempre ocurre desde un material caliente a uno menos caliente, la transferencia de calor puede cambiar el orden molecular (energía interna) de los materiales que entren en contacto:

1. Eficiencia de soldadura [E].

Se usa para comprobar si es fiable la soldadura y cuál ha sido la intensidad del proceso de inspección. Se logra medir en porcentajes,

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Fig. 1. Eficiencia de la junta por soldadura, tomado de la tabla UW-12.

1.  Transferencia de calor

La trasferencia de calor se transmite por los procesos de Conducción, Convección y Radiación.

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Fig. 2. Muestra grafica de la transferencia de calor.

1) Conducción: Proceso donde la trasmisión de calor se da por un medio: sólido, gaseoso o líquido. La trasmisión es dada por contacto físico entre las partes y va de mayor potencial a menor. La energía es trasmitida por comunicación molecular sin desplazamiento apreciable de moléculas.

2) Convección: Es un proceso de transporte de energía por la acción combinada de conducción de calor, almacenamiento de energía y movimiento de mezcla. Tiene gran importancia como mecanismo de transferencia de energía entre una superficie sólida, líquido o gas.

3) Radiación: Es un proceso por el cual fluye calor desde un cuerpo de alta temperatura a uno de baja temperatura, cuando estos están separados por un espacio, incluso puede ser el vacío. Se da en forma de onda el ejemplo más usual es el sol que trasfiere calor a la tierra.

1. Investigación

1. Intercambiadores de Calor

Según Jaramillo, (2007) En los sistemas mecánicos, químicos, nucleares y otros, ocurre que el calor debe ser transferido de un lugar a otro, o bien, de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea. Un entendimiento básico de los componentes mecánicos de los intercambiadores de calor es necesario para comprender cómo estos funcionan y operan para un adecuado desempeño. El objetivo de esta sección es presentar los intercambiadores de calor como dispositivos que permiten remover calor de un punto a otro de manera específica en una determinada aplicación. Se presentan los tipos de intercambiadores de calor en función del flujo: flujo paralelo; contraflujo; flujo cruzado. Además, se analizan los tipos de intercambiadores de calor con base en su construcción: tubo y carcaza; placas, y se comparan estos. Se presentan también los intercambiadores de paso simple, de múltiples pasos, intercambiador de calor regenerador e intercambiador de calor no regenerativo. Al final se incluyen algunas de las posibles aplicaciones de los intercambiadores de calor. Como hemos mencionado, un intercambiador de calor es un componente que permite la transferencia de calor de un fluido (líquido o gas) a otro fluido. Entre las principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de calor se encuentran las siguientes:

• Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura.

• Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura. • Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura. • Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío.

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mientras se condensa un fluido gaseoso con mayor temperatura.

Debe quedar claro que la función de los intercambiadores de calor es la transferencia de calor, donde los fluidos involucrados deben estar a temperaturas diferentes. Se debe tener en mente que el calor sólo se transfiere en una sola dirección, del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura. En los intercambiadores de calor los fluidos utilizados no están en contacto entre ellos, el calor es transferido del fluido con mayor temperatura hacia el de menor temperatura al encontrarse ambos fluidos en contacto térmico con las paredes metálicas que los separan.

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