calculo vida remanente
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“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. 62490, Tel (777) 362-38-11
Cuernavaca, Morelos, México
e-mail: [email protected], [email protected]
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.
Generador de Vapor
Paredes de Agua
Operación de un generador de vapor
PicadurasAgrietamiento
Erosión
Falla en tubosGrietas
Daño por Creep
Mecanismos de falla en tubos de generadores de vapor
La sección de Pared de Agua mide 30 m de altura
Inspección ultrasónica y replicas metalográficas en tubos de pared de agua
DISEÑO Y FABRICACION DEL
DISPOSITIVO DE INSPECCIÓN
Desarrollo del modeloDesarrollo del modeloDesarrollo del modeloDesarrollo 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.
Malla de Elemento Finito del Sistema de Inspección sobre
una pared de tubos de agua
• 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.
DiseDiseDiseDiseñññño del robot con llantas magno del robot con llantas magno del robot con llantas magno del robot con llantas magnééééticasticasticasticas
• Los resultados obtenidos en este
análisis sirvieron como punto de
comparación para la selección
de los componentes necesarios
para asegurar la adherencia del
dispositivo.
DiseDiseDiseDiseñññño del robot con llantas magno del robot con llantas magno del robot con llantas magno del robot con llantas magnééééticasticasticasticas
DESARROLLO DE LA
METODOLOGIA DE VIDA
REMANENTE EN TUBOS DE GV
VR = Vida residual (horas)
eactual= Espesor actual del tubo (mm)
Enominal = Espesor nominal del tubo (mm)
Fc = Esfuerzo de falla ( 150 N/mm2 para tubos de pared de hogar)
Pe = Presión de operación del tubo (N/mm2 )
D = Diámetro interno del tubo (mm)
C = tasa de corrosión del tubo ( mm/h )
Metodologías del programa para estimar la vida remanente
Aplicación de la técnica EMAT en tubos de la sección de pared de
agua de G V
Depósitos de los gases de combustión
Cristal MagnetoBobina del
circuito EMAT
Ondasultrasónicas
Ondasultrasónicas
Campo MagnéticoCorrientesEddy
Material de acoplamiento Fuerza Lorentz
Transductor
piezoeléctricoTransductor
EMAT
Técnica de ultrasonido convencional Técnica utilizando transductores EMAT
Inspección en tubos de pared de agua EMAT & UT
Señales de ultrasonido adquirida de diversos tubos.
Espesor del tubo
Esfuerzode referencia S =
√3
2k
P
D + e
D - e][ln
Esfuerzo de referencia vs Espesor del tubo
Metodologías del programa para estimar la vida remanente
Espesor del tubo
Esfuerzode referencia
CRITERIO DE FALLA
Sf
efalla
Criterio de falla:
Esfuerzo de referencia = Esfuerzo de falla (Sf )
Sf =Ys + UTS
2
Metodologías del programa para estimar la vida remanente
Espesor del tubo
Esfuerzode referencia
CRITERIO DE FALLA
Sfb
efb
Criterio de falla:
Esfuerzo de referencia = Esfuerzo de falla (Sf )
Sf =Ys + UTS
2
ESFUERZO DE FALLA DE MATERIALES DIFERENTES
Sfa
Sfc
efa efc
a, b y c : son materiales de diferente composición
Metodologías del programa para estimar la vida remanente
Espesor del tubo
Esfuerzode referencia
VIDA RESIDUAL DEL MATERIAL DE LOS TUBOS INSPECCIONADOS
Sf
efalla etubo nuevoetiempo x
VTOTAL
VRES
Metodologías del programa para estimar la vida remanente
Resultados para estimar la vida remanente
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.
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.
Instituto de Investigaciones Eléctricas
División de Sistemas Mecánicos