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Morris Sallick Industrial Supplies, Inc.Mechanical, Electrical, Control/Automation & Instrumentation Process Engineering
ECONOMÍA Y VENTAJAS DE UTILIZAR TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE 39K
SOBRE 304
Morris Sallick Industrial Supplies, Inc.Mechanical, Electrical, Control/Automation & Instrumentation Process Engineering
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NECESIDAD DE LOS INGENIOS AZUCAREROS
Hoy en día, los principales requisitos en los ingenios azucareros son reducir el consumo de la energía y utilizar una parte de este beneficio para producir electricidad.
Uno de los principales procesos en la producción de azúcar son los sistemas de evaporación, que elimina el agua del jugo de caña. Este sistema utiliza mucha energía e implica transferencia de calor a través de tubos que proporcionan áreas de transferencia de calor que ascienden a decenas de miles de metros cuadrados.
El precio de los tubos afecta directamente al factor de coste del equipo, mientras que la calidad de los tubos instalados afecta el consumo de energía.
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TUBOS PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR
Después de muchos estudios realizados en plantas procesadoras de azúcar en todo el mundo tanto de caña y remolacha, encontramos una solución que ofrece el mejor rendimiento posible de intercambio de calor con un tubo de grado más adecuado en términos de resistencia a la corrosión, durabilidad y precio.
Los principales puntos analizados y tomados en cuenta fueron:
Conductividad térmica su efecto sobre la cantidad de energía requerida. Resistencia a la corrosión su efecto sobre la durabilidad del tubo.Resistencia mecánica su efecto sobre la estructura del intercambiador de calor.Acabado superficial su efecto sobre la acumulación calcárea y la limpieza.
39K dio el mejor resultado.
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CONDUCTIVIDAD TERMICA
La tabla abajo muestra la conductividad térmica entre el acero inoxidable 304 y el 39K.
Este parámetro debe ser lo más alto posible, para asegurar la menor pérdida de calor.
Entre más alto este factor, el menos energía consume el proceso y más bajos son los costes de producción.
Con la tubería en 39K hay ganancias del 30% en conductividad térmica, por lo tanto es la mejor opción técnica y financiera.
Material Conductividad térmica
AISI 304 16 W/m °C
39K 24 W/m °C
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RESISTENCIA A LA CORROSION
El impacto principal de la resistencia a la corrosión es el nivel de Cromo, el 39K posee el mismo nivel de Cromo que el 304, el Níquel no trae ningún impacto positivo o significativo para esta aplicación.
La ausencia de Níquel en la composición química de 39K significa que este grado es mucho menos afectado por la especulación de su precio en el mercado monetario mundial.
Consecuentemente, es posible:
Ofrecer un precio inferior a 304 (que contiene al menos 8% de Ni)Ofrecer un período de validez de precios más largo, gracias a la estabilidad del precio del Cromo.
Grado C% Cr% Ni% Ti% N%
39K 0.02 17~19 0 0.5 max 0.01
304 0.045 18~19 8~9
Impacto positivo en su costo
Impacto negativo en su costo
Impactos técnicos positivos
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RESISTENCIA MECANICAHemos visto que en términos de características térmicas, el grado 39K es la mejor opción, pero la aplicación en plantas azucareras también requiere mirar a otros factores, que están vinculados a los aspectos mecánicos y químicos, en hechos, los tubos:
Se sujetan a las placas mediante expansión (deformación fácil)Pasan a través de placas intermedias (resistencia mecánica)Están sometidos a vibración (fuerza mecánica)
El coeficiente de expansión lineal se ha vuelto más importante a medida que el equipo se hace más largo (ver tabla pagina siguiente). Con 39K, no hay flexión a alta temperatura. La ausencia de flexión disminuye el frotamiento de los tubos entre sí y reduce el desgaste prematuro en el área de la placa intermedia.
Las propiedades mecánicas de 39K son más favorables que las del acero al carbono. Esto permite calibres más delgados (es decir, peso reducido) y mejora el flujo de calor. Además, muestra una excelente estabilidad dentro de las temperaturas habituales de operación encontradas en el procesamiento de azúcar (hasta 200 ° C).
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PROPIEDADES TECNICAS DEL 39K
GRADO 39K 304 VENTAJAS DEL 39K
Espesor de pared mm 1.2 TO 1.5 1.2 TO 1.5
Densidad Kg/dm3 7.73 7.93 +++
Resistencia a la tracción Mpa 450 720 ++
Resistencia a la fluencia Mpa 370 570 ++
Elongación % 40 50 ++
Elongación lineal m10-6/°C 9.8 16.1 +++
Operación de expansión +++ ++ +++
Conductividad térmica W/m°K 24 16 +++
Resistencia a la corrosión: 0= Mala / 100= muy buena
Corrosión generalizada 100 100 =304
Corrosión por estrés 100 20 +++
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COMPARACION ENTRE 39K Y 304
Expansión térmica(0°C to 200°C)
Conductividad térmica
Resistencia a la fluenciaat 20°C / Rp 0.2%
1 es malo8 es muy bueno
Resistencia a la corrosión por estrés
39K304
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ACABADO SUPERFICIAL
La acumulaciones calcáreas puede tener varias causas:
1. El acabado superficial de la pared interna del tubo.
La rugosidad de la superficie interna del tubo es un factor importante en la limitación de incrustaciones cuando el jugo fluye a través del tubo. De hecho, el flujo de jugo es turbulento en la parte central del tubo y se vuelve laminar o incluso estacionario en la pared del tubo, dando lugar a la acumulación de partículas sólidas.
Utilizamos un metal con acabado recocido brillante, cuya rugosidad mínima es de (Ra # 0.4 µm) el cual limita la adherencia de incrustaciones calcáreas y facilita la operación de limpieza durante la temporada de procesamiento del azúcar.
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ACABADO SUPERFICIAL
2. La superficie de soldadura dentro del tubo:
Dependiendo del proceso utilizado, puede haber una acumulación variable del cordón de soldadura y por consiguiente una suavidad variable en la superficie. Para la aplicaciones en intercambiadores de calor utilizamos soldadura láser, lo que garantiza una acumulación muy consistente de 0,1 mm de espesor y una superficie muy lisa. El área de soldadura no presenta heterogeneidad de superficie en relación con el metal base, por lo que las incrustaciones se reducen considerablemente.
En soldadura TIG el tamaño alcanza los 4mmEn soldadura de alta frecuencia el tamaño llega a 2 mmSoldadura láser da 1 mm
Este método también minimiza las restricciones mecánicas en la unión soldada y asegura una buena cohesión de la estructura metalográfica.
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SOLDADURA DE TUBERIA 39K
Soldadura láser en material 39K
Soldadura por alta frecuencia1 mm
Rebaba = 0.1 mm
2 mm
Rebaba = 0.2 mm
4 mm
Rebaba = 0.15 mm
Soldadura TIG
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RANGOS DE TUBERIA ESTANDAR
Podemos ofrecer otros diámetros adaptados a sus platos si los agujeros de sus espejos no son estándar. Longitud máxima 17 metros (55.8”)
ESPESOR DE PARED
1.2 mm 1.5 mm 1.6 mm 2 mm
Diámetro 18 bwg 16 bwg 14 bwg
30 mm X X X
32 mm X X X
33 mm X X X
35 mm 1”3/8 X X X X
38.1 mm 1”1/2 X X X
41.3 mm 1”5/8 X X X
44.5 mm 1”3/4 X X X X
50.8 mm 2” X X X X
101.6 mm 4” X X X
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RECOMENDACIONES DE LIMPIEZARealizar automáticamente la limpieza alcalina de final de temporada.
Dependiendo de la limpieza de los tubos después de este tratamiento, puede ser necesario realizar un la limpieza ácida, mediante chorro de alta presión o cepillado mecánico.
En caso de limpieza con ácido, recomendamos encarecidamente se observe totalmente las instrucciones de aplicación y control frecuentemente la concentración del inhibidor. El principal enemigo es la presencia de iones férricos que, a través de los tubos de acero al carbono de una instalación; no debe exceder de 1 hora de duración, es esencial un enjuague generoso.
Después de la limpieza, se recomienda ventilar los evaporadores dejándolos abiertos.
Los tubos no deben dejarse con agua.
Entre las estaciones, si no es posible secar la parte inferior de las placas tubulares correctamente, añada una solución de 2 gr/l de nitrato de sodio, con lo que detendrá el proceso de corrosión por privación de oxígeno.
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VENTAJAS DEL USO DEL 39K
Podemos concluir que el 39K muestra cuán bien posicionado se encuentra en los siguientes factores claves en una aplicación de evaporación en el procesamiento de azúcar:
• Conductividad térmica (30% mejor que 304).• Mejor acabado de la superficie.• Mejores propiedades mecánicas.• Mejor resistencia a la corrosión.• Mejor precio del material.
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EN DESTILERIAS
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GRADO PARA ACTIVIDADES EN DESTILERIAS
El grado histórico para esta aplicación es 316L, pero con el desarrollo del acero inoxidable ferrifico, tenemos un nuevo grado el 44K más adaptado para esta aplicación con respecto a los puntos técnico-financieros:
• Resistencia a la corrosión (tiempo de vida útil)• Conductividad térmica (ahorro de energía)• Propiedades físicas (no elongación)
Con 44K hay ganancias del 30% en conductividad térmica.
Grado C% Cr% Ni% Mo%
44K 0.015 17~19 0 2
316L 0.02 16.5~18.5 10~15 2~2.5
Impacto positivo en su costo
Impacto negativo en su costo
Impactos técnicos positivos
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COMPARACION 44K CON 316L
PARAMETROS UNIDADES GRADOS
316L 44K
Fabricación Soldadura TIG Soldadura Laser
Recocido Si No
Espesor de pared mm 1.2 a 2 1.2 a 2
Densidad Kg/dm3 7.93 7.73
Resistencia a la tracción Mpa 600 450
Propiedades mecánicasResistencia a la fluencia Mpa 300 370
Elongación % 60 35
Elongación lineal m10-6/°C 16.1 9.8 Expansión lineal
Conductividad térmica W/m°K 15 22 Parámetros térmicos
Corrosión generalizada 0 a 100 90 90Parámetros de corrosión
0= Mala / 100= muy buenaCorrosión por picadura 0 a 100 100 100
Corrosión por estrés 0 a 100 20 100
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COMPARACION 44K CON 316L
1 es malo8 es muy bueno
Resistencia a la corrosión por picaduras
Resistencia a la fluenciaat 100°C / Rp 0.2%
Expansión térmica0°C a 200°C
Conductividad térmica
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FACTORES FINANCIEROS
La ausencia de Níquel en la composición química de 39K significa que este grado es mucho menos afectado por la especulación de su precio en el mercado monetario mundial.
Consecuentemente, es posible:
Ofrecer un precio inferior a 304 (que contiene al menos 8% de Ni)Ofrecer un período de validez de precios más largo, gracias a la relativa estabilidad del precio del Cromo.
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ESPESOR DE PARED
1.2 mm 1.5 mm 1.6 mm 2 mm
Diámetro 18 bwg 16 bwg 14 bwg
25 mm X X X
30 mm X X X
32 mm X X X
33 mm X X X
35 mm 1”3/8 X X X X
38.1 mm 1”1/2 X X X
41.3 mm 1”5/8 X X X
42.4 mm X X X X
44.5 mm 1”3/4 X X X X
50.8 mm 2” X X X X
Podemos ofrecer otros diámetros adaptados a sus platos si los agujeros de sus espejos no son estándar.
RANGOS DE TUBERIA ESTANDAR
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Contactos:
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