Simulacion Termica

CONGRESO CONAMET/SAM 2004

PROCESO DE REPARACION DE PLAQUEADO SOBRE UNA
CONEXIÓN DE UN RECIPÌENTE DE PRESION. EVALUACION DE LA
DISTRIBUCION TERMICA. PLANTEO DE DOS MODELOS DE
ELEMENTOS FINITOS 2D Y 3D
COMPARACION DE RESULTADOS
Gustavo Elvira(1) y Claudio Sanzi(1)
(1)

Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo, París 532 Haedo (1706), Buenos Aires,
Argentina,tecsaing@fibertel.com.ar

RESUMEN
Se presenta un trabajo en donde se comparan los resultados obtenidos a partir de 2 modelos computacionales
utilizando técnicas de Elementos Finitos, uno de ellos bidimensional simplificado y el otro tridimensional. En
los mismos se simula un proceso de soldadura que se realiza como resultado de una reparación de plaqueado
sobre la conexión de la entrada de hombre de un intercambiadorde calor.
El proceso de reparación propuesto, consiste en el recubrimiento de material de aporte de soldadura realizado a
partir de un procedimiento con electrodo manual de aporte austenítico. Debido a la complejidad del proceso se
recurrió, en una primera fase, al planteo del problema a partir de la implementación de un modelo simplificado
bidimensional axilsimétrico de elementos finitos con laintención de encontrar una solución aproximada y
sencilla del problema. Un estudio posterior mediante el empleo de un modelo tridimensional, permitió
determinar la distribución de temperaturas en función del tiempo sobre todo el componente y comparar los
resultados obtenidos con el Modelo simplificado 2D, permitiendo ajustar las hipòtesis y variables consideradas
en el proceso. La ventaja en eltratamiento de un modelo simplificado permite indudablemente optimizar los
tiempos de ingeniería para la resolución del problema, teniendo en cuenta las diferencias presentes que resultan
del planteo entre ambos modelos.

Palabras Claves: Soldadura, Elementos Finitos, Transferencia de Calor

1. INTRODUCCIÓN
Es habitual encontrar en la fabricación y uso de
recipientes contenedores de presión de aceroal
carbono, recubrimientos internos realizados mediante
material de aporte de soldadura del tipo inoxidable
austenítico.
Dichos recubrimientos cumplen la
finalidad de proteger la integridad estructural del
componente bajo la acción de ciertos fluidos agresivos
que pueden producir, entre otras, corrosión o para
cumplir una función sanitaria, dependiendo del
destino del equipo (por ejemplo en laindustria
alimenticia).

Estos recubrimientos internos de protección pueden
ser realizados mediante aporte de material de
soldadura, caso del plaqueado (Cladding), a través de
los procesos de uso convencional en la industria.
Como todos los procesos de soldadura, se inducen
deformaciones y tensiones de origen térmico en el
componente, las cuales deben ser evaluadas ya que
pueden comprometer laintegridad estructural del
equipo.
En este trabajo se busca analizar, mediante un modelo
computacional, las deformaciones de origen térmico
que se desarrollan en un componente, el cual es

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sometido a un proceso de recubrimiento interno de
reparación por plaqueado austenítico en la cara
superior de una conexión para entrada de hombre.
Dicho recubrimiento cumple la función deevitar la
contaminación entre la cara de la conexión y la tapa de
cierre o brida ciega.
Debido a la complejidad del proceso, en esta primera
parte del estudio, se recurrió a un análisis simplificado
del fenómeno térmico en donde se utilizó un modelo
bidimensional de elementos finitos para luego, en una
segunda etapa, comparar estos resultados con los
obtenidos en el componente completo mediante unanálisis tridimensional.
Este estudio permitirá conocer la sensibilidad y la
validez del análisis simplificado propuesto, como así
determinar y ajustar los parámetros que controlan
dicho proceso una vez finalizado el modelo
tridimensional.

Conductividad térmica (k): 50 W/m oC
Calor específico (c): 460 J/kgm oC
Densidad (δ) : 7700 kg/m3
2.3. Descripción del proceso de soldadura
El recubrimiento...