Análisis estructural por elementos finitos
Páginas: 7 (1711 palabras)
Publicado: 26 de octubre de 2009
ANALISIS DE LA INTEGRIDAD ESTRUCTURAL DE UNA PLACA TUBO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR EN UN PROCESO MECANICO DE MANDRILADO RESUELTO MEDIANTE EL METODO DE ELEMENTOS FINITOS.
Ariel R. Bohonos
Ingeniería Estructural - Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Haedo
París 532 - 1706 Haedo, Buenos Aires, Argentina
RESUMEN
En el presentetrabajo, se presentan los principales resultados del estado tensional y deformaciones que ocurren en la unión del tubo con la placa tubular de un intercambiador de calor cuando se aplica un proceso de fijación denominado “Mandrilado”. Se utilizan técnicas computacionales por elementos finitos y se comparan los resultados con los obtenidos por fórmulas empíricas utilizadas en la práctica habitual deltaller.
INTRODUCCION
En la actualidad, el anclaje de los tubos en una placa tubular de un intercambiador de calor se realiza mediante diferentes procedimientos, los cuales a lo largo de los años han evolucionado para satisfacer los requerimientos de la industria en general.
La necesidad de contar con mayores presiones y temperaturas de trabajo han influido en el desarrollo de distintosequipos para expandir firmemente los tubos en el orificio de la placa tubular a través de una deformación en frío, impuesta por la herramienta mecánica. El aumento del diámetro interior del tubo ocasiona deformaciones sobre la placa, provocando una unión sólida e impidiendo cualquier tipo de pérdida. El procedimiento de unión más divulgado en la industria es el mandrilado mecánico.
La mediciónpráctica de la presión necesaria para garantizar la unión es bastante difícil de lograr. En este último aspecto se cuentan con fórmulas empíricas, de reconocido valor práctico, que cuantifican la deformación impuesta y permiten tener una idea del proceso mecánico que se desarrollará.
El objetivo de este trabajo es presentar un modelo computacional que caracterice el proceso de unión entre el tubo yla placa mediante el mandrilado mecánico. Utilizando un modelo simplificado de elementos finitos es posible llevar a cabo el estudio y correlacionar los resultados con los obtenidos mediante las expresiones empíricas utilizadas en el taller.
DESCRIPCION DEL PROCESO
El mandrilado de tubos se efectúa con una herramienta mecánica denominada “expandidor de tubos”. En el presente trabajoanalizaremos el expandidor a rodillos por considerarse el más difundido en la industria por su alta eficiencia.
El proceso de mandrilado es en cierta forma una actividad artesanal, ya que requiere de la habilidad del operador para efectuar dicha tarea, sumándose la influencia de las variables operativas que afectan en el resultado final de la unión. El punto de mayor discusión en este proceso es ladeterminación exacta del punto de expansión óptima del tubo, aplicada a través de la presión de expansión proporcionada por la máquina mandriladora [veáse en la sig. Fig.].
La medición práctica de esta presión es un problema bastante difícil de lograr. En este último aspecto se cuenta con fórmulas empíricas de reconocido valor práctico, que cuantifican la deformación impuesta del diámetrointerior del tubo, en función del grado de estanqueidad, fijación requerida y evitando plastificar a la placa tubular. Posteriormente se deben efectuar los ensayos necesarios para verificar el resultado.
Es posible encontrar una relación que vincule los resultados del ensayo, obtenidos mediante las fórmulas empíricas, con las que resultan del planteo de un modelo computacional realizado medianteelementos finitos.
METODO PRACTICO Y EMPIRICO
Mediante este método se obtiene el valor aproximado de la expansión óptima para realizar la fijación entre el tubo y la placa. Algunos investigadores estiman que la medición del incremento del diámetro interior del tubo, después del contacto entre el mismo y el asiento de la placa, es una forma de medición precisa de la extrucción que sufre el...
Ariel R. Bohonos
Ingeniería Estructural - Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Haedo
París 532 - 1706 Haedo, Buenos Aires, Argentina
RESUMEN
En el presentetrabajo, se presentan los principales resultados del estado tensional y deformaciones que ocurren en la unión del tubo con la placa tubular de un intercambiador de calor cuando se aplica un proceso de fijación denominado “Mandrilado”. Se utilizan técnicas computacionales por elementos finitos y se comparan los resultados con los obtenidos por fórmulas empíricas utilizadas en la práctica habitual deltaller.
INTRODUCCION
En la actualidad, el anclaje de los tubos en una placa tubular de un intercambiador de calor se realiza mediante diferentes procedimientos, los cuales a lo largo de los años han evolucionado para satisfacer los requerimientos de la industria en general.
La necesidad de contar con mayores presiones y temperaturas de trabajo han influido en el desarrollo de distintosequipos para expandir firmemente los tubos en el orificio de la placa tubular a través de una deformación en frío, impuesta por la herramienta mecánica. El aumento del diámetro interior del tubo ocasiona deformaciones sobre la placa, provocando una unión sólida e impidiendo cualquier tipo de pérdida. El procedimiento de unión más divulgado en la industria es el mandrilado mecánico.
La mediciónpráctica de la presión necesaria para garantizar la unión es bastante difícil de lograr. En este último aspecto se cuentan con fórmulas empíricas, de reconocido valor práctico, que cuantifican la deformación impuesta y permiten tener una idea del proceso mecánico que se desarrollará.
El objetivo de este trabajo es presentar un modelo computacional que caracterice el proceso de unión entre el tubo yla placa mediante el mandrilado mecánico. Utilizando un modelo simplificado de elementos finitos es posible llevar a cabo el estudio y correlacionar los resultados con los obtenidos mediante las expresiones empíricas utilizadas en el taller.
DESCRIPCION DEL PROCESO
El mandrilado de tubos se efectúa con una herramienta mecánica denominada “expandidor de tubos”. En el presente trabajoanalizaremos el expandidor a rodillos por considerarse el más difundido en la industria por su alta eficiencia.
El proceso de mandrilado es en cierta forma una actividad artesanal, ya que requiere de la habilidad del operador para efectuar dicha tarea, sumándose la influencia de las variables operativas que afectan en el resultado final de la unión. El punto de mayor discusión en este proceso es ladeterminación exacta del punto de expansión óptima del tubo, aplicada a través de la presión de expansión proporcionada por la máquina mandriladora [veáse en la sig. Fig.].
La medición práctica de esta presión es un problema bastante difícil de lograr. En este último aspecto se cuenta con fórmulas empíricas de reconocido valor práctico, que cuantifican la deformación impuesta del diámetrointerior del tubo, en función del grado de estanqueidad, fijación requerida y evitando plastificar a la placa tubular. Posteriormente se deben efectuar los ensayos necesarios para verificar el resultado.
Es posible encontrar una relación que vincule los resultados del ensayo, obtenidos mediante las fórmulas empíricas, con las que resultan del planteo de un modelo computacional realizado medianteelementos finitos.
METODO PRACTICO Y EMPIRICO
Mediante este método se obtiene el valor aproximado de la expansión óptima para realizar la fijación entre el tubo y la placa. Algunos investigadores estiman que la medición del incremento del diámetro interior del tubo, después del contacto entre el mismo y el asiento de la placa, es una forma de medición precisa de la extrucción que sufre el...
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