ES2197219T3 - Procedimiento para la fabricacion de intercambiadores de calor resistentes a la corrosion. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de intercambiadores de calor resistentes a la corrosion.Info
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Abstract
LA INVENCION CONSISTE EN UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE TRANSMISORES TERMICOS RESISTENTES A LA CORROSION, UTILIZANDO PARA ELLO TUBOS QUE, AL MENOS EN UNA PARTE DE SU SUPERFICIE, INCORPOREN UNAS NERVADURAS QUE AUMENTEN LA SUPERFICIE DE TRANSMISION TERMICA. LOS TUBOS Y/O LAS NERVADURAS DEBEN SER DE METAL LIGERO, EN ESPECIAL ALUMINIO, O DE UN MATERIAL REVESTIDO O CHAPADO CON UN METAL LIGERO. PARA QUE ESTE PROCEDIMIENTO SEA RENTABLE A ESCALA INDUSTRIAL, ES PRECISO UNIR POR SOLDADURA AL MENOS ALGUNAS SECCIONES DE LA SUPERFICIE DE CONTACTO QUE HAY ENTRE LA BASE DE LAS NERVADURAS Y LA SUPERFICIE LATERAL DE LOS TUBOS. ANTES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA PROPIAMENTE DICHO, LAS CAPAS DE OXIDO DE LAS SUPERFICIES DE CONTACTO SE DESTRUYEN MEDIANTE AL MENOS UN IMPULSO DE CORRIENTE DE GRAN ENERGIA Y CORTA DURACION. AL MENOS ALGUNAS SECCIONES DE LAS SUPERFICIES DE CONTACTO SE PUEDEN UNIR ENTRE SI EN ARRASTRE DE FORMA MEDIANTE ENSAMBLADURA DE MEZCLA.
Description
Procedimiento para la fabricación de
intercambiadores de calor resistentes a la corrosión.
La invención trata de un procedimiento para la
fabricación de intercambiadores de calor resistentes a la corrosión
usando tubos provistos de nervios aumentadores de la superficie de
transmisión térmica por lo menos en una parte de su superficie,
estando los tubos y/o nervios compuestos por metal ligero, en
particular aluminio, o por materiales con capas o placas de metal
ligero, y estando soldadas por lo menos algunas regiones de las
superficies de contacto entre la región del pie de los nervios y la
superficie lateral de los tubos.
A partir del documento DE 43 22 405 C2 se conocen
elementos en forma de tubo para intercambiadores de calor, así como
un procedimiento para su fabricación, en el que los tubos y los
nervios fijados por lo menos a una parte de su superficie están
hechos de acero y se hallan soldados entre ellos a través de un
procedimiento de soldado de descarga de condensador. Debido a las
características específicas del metal ligero, preferentemente
aluminio, en particular como consecuencia de la rápida formación de
capas de óxido, el procedimiento conocido a partir del documento DE
43 22 405 C2 no se puede usar cuando los tubos y/o nervios de los
elementos del intercambiador de calor están compuestos por metal
ligero o por materiales con capas o placas de metal ligero.
Para poder fabricar elementos de transmisión
térmica de este tipo, compuestos por metal ligero o provistos de una
capa de metal ligero, en el documento EP 0 417 894 A2 se sugiere un
procedimiento de fabricación en el que los tubos de acero con capas
de aluminio con nervios de aluminio son soldados entre sí
sometiéndolos durante un periodo de tiempo determinado a un
incremento de la temperatura que provoca por lo menos un fundido
parcial y, con ello, una fusión del revestimiento de aluminio, sin
causar la formación de una unión de aluminio y hierro. Puesto que
las condiciones del procedimiento de soldado conocidas a partir del
documento EP 0 417 894 A2 para la consecución de una unión fija
entre el nervio y el tubo se han de cumplir de un modo muy exacto,
este procedimiento conocido es muy costoso, y no está indicado para
una aplicación económica a escala industrial.
La invención se basa en el objetivo de conseguir
un procedimiento del tipo descrito al comienzo para la fabricación a
escala industrial de intercambiadores de calor resistentes a la
corrosión usando tubos provistos de nervios aumentadores de la
superficie de transmisión térmica por lo menos en una parte de su
superficie, que esté indicado para tubos y/o nervios de metal
ligero, en particular de aluminio, o de materiales con capas o
placas de metal ligero.
La consecución de este objetivo a través de la
invención se caracteriza porque antes del auténtico proceso de
soldadura, se destruyen las capas de óxido en las superficies de
contacto a través de por lo menos un impulso de corriente con alta
energía y una corta duración temporal.
La soldadura que se lleva a cabo, según otra
característica de la invención, mediante soldadura por resistencia,
en particular soldadura por descarga de condensador, de por lo menos
algunas regiones parciales de las superficies de contacto entre la
región del pie de los nervios y las superficies laterales de los
tubos, garantiza que también en el uso a escala industrial se
realice una unión fiable entre los nervios y los tubos, aunque
estos estén hechos de metal ligero o de materiales con capas o
placas de metal ligero.
Para evitar la soldadura defectuosa como
consecuencia de la rápida formación de óxido sobre la superficie de
los tubos y los nervios compuesta por metal ligero, según otra
característica de la invención, antes del proceso de soldadura
propiamente dicho se destruyen las capas de óxido en las superficies
de contacto mediante al menos un impulso de corriente con alta
energía y una duración temporal corta. Las superficies de contacto
entre los nervios y los tubos, con esto, según otra variación de la
invención, son lavadas durante el soldado o bien durante la
destrucción de las capas de óxido, y después de ello, con gas
inerte, en particular con nitrógeno. El lavado se produce en este
caso de un modo adecuado y con la intensidad necesaria, según las
circunstancias reinantes en cada caso.
En una forma de realización de la invención
preferida es posible proveer por lo menos una de las superficies que
se tocan, antes del soldado, de un fundente que puede encontrarse
en estado líquido, pastoso o en forma de polvo.
Para evitar en el proceso de fabricación conforme
a la invención una entrada de calor demasiado alta en los tubos y
los nervios, según otra característica de la invención es posible
pegar por lo menos algunas regiones parciales de las superficies de
contacto entre los nervios y los tubos. Así se producen tubos con
aletas soldados entre sí en regiones parciales y pegados entre
ellos en regiones parciales, debiendo adecuarse las características
del pegamento a los materiales del tubo o del nervio, a la carga
mecánica y a la temperatura de utilización, así como satisfacer los
requerimientos necesarios respecto a la conductividad del calor.
Con la invención se propone además unir en unión
positiva por lo menos algunas regiones parciales de las superficies
de contacto entre los nervios y los tubos a través de una unión de
machihembrado. En una unión de machihembrado de este tipo se
conforman determinadas partes de los nervios y del tubo antes o
durante el proceso de soldado de forma conjunta, de modo que,
además de las regiones parciales soldadas y, dado el caso, las
regiones parciales pegadas, se producen de modo local uniones
positivas entre las superficies de contacto entre el nervio y el
tubo.
Para mejorar en estos puntos de unión la unión
entre el nervio y el tubo, con la invención finalmente se propone
prever en la región de por lo menos algunos puntos de unión,
adicionalmente a la unión positiva conseguida, una soldadura o un
pegado.
En el dibujo están representados dos ejemplos de
realización de un tubo con aletas fabricado según el procedimiento
conforme a la invención, y en concreto muestran lo siguiente:
Fig. 1 una sección longitudinal a través de un
tubo con aletas con nervios aplicados sobre un lado plano del
tubo,
Fig. 2 una sección transversal a través del tubo
con aletas según la línea de corte II-II en la Fig.
1,
Fig. 3 una vista en sección aumentada de la
región III rodeada en la Fig. 2
Fig. 4 una vista aumentada a su vez de la región
IV de la Fig. 3 en la etapa del procedimiento para la eliminación de
la capa de óxido,
Fig. 5 una vista en sección correspondiente a la
Fig. 4 en estado soldado,
Fig. 6 una vista esquemática de la unión soldada
a partir de una representación en sección en el estado de
partida,
Fig. 7 una vista correspondiente a la Fig. 6
después de la finalización de la unión soldada y
Fig. 8 el estado final del punto de unión en una
sección correspondiente a las figuras 6 y 7.
Las figuras 1 y 2 muestran de un modo esquemático
un ejemplo de realización de un tubo plano 1 que se ha de usar para
la construcción de intercambiadores de calor resistentes a la
corrosión, el cual está provisto en la superficie de uno de sus
lados planos con nervios 2 que aumentan la superficie de
transmisión térmica. En el ejemplo de realización, estos nervios 2
están conformados mediante una cinta ondulada, cuyas ondas
discurren formando un ángulo recto con el eje longitudinal del
tubo, y están soldadas por lo menos en regiones parciales de las
superficies de contacto entre la región del pie de los nervios 2 y
la superficie lateral del tubo 1 con el tubo 1.
Tal y como se desprende de la vista en sección
aumentada de la región III de la Fig. 3 rodeada en la Fig. 2, en el
ejemplo de realización representado, el tubo 1 está hecho de acero;
está provisto en su superficie lateral con una capa 3 metal ligero,
en particular de aluminio, o de una aleación de aluminio. Los
nervios 2, así mismo, están hechos de metal ligero, en particular
aluminio. Para conseguir puntos de soldadura concretos para la
soldadura de los nervios 2 con el revestimiento 3 del tubo 1, los
nervios 2 están provistos, en la región de sus superficies de
contacto con la superficie lateral del tubo 1, conformada a través
del revestimiento 3, de protuberancias 4 que están indicadas
claramente en la representación en sección ampliada en la Fig. 3.
Una de estas protuberancias 4 se halla además representada en la
vista en sección aumentada de nuevo de la Fig. 4.
En esta Fig. 4 se reconoce que en la superficie
libre tanto del revestimiento 3 del tubo 1 como del nervio 2 se ha
formado una capa de óxido 3a ó 2a, las cuales son destruidas antes
del auténtico proceso de soldadura mediante al menos un impulso de
corriente con alta energía y una corta duración temporal. La vista
en sección de la Fig. 4 muestra la conformación de un tipo de arco
voltaico entre el revestimiento 3 del tubo 1 y el nervio 2 en la
región de la protuberancia 4; a través de este arco voltaico
generado a través de un impulso de corriente con alta energía
durante una corta duración temporal se destruyen las capas de óxido
2a y 3a, de modo que en el siguiente proceso de soldado se genera
una unión por soldadura buena y duradera. Al soldar, se presiona el
nervio 2 con sus protuberancias 4 mediante una herramienta W, que
está indicada en la Fig. 4, contra la superficie del tubo 1 provisto
de la capa 3. La soldadura se efectúa preferentemente a mediante
soldadura por resistencia, en particular mediante una soldadura por
descarga de condensador.
Durante la soldadura, o durante y después de la
destrucción de las capas de óxido 2a y 3a, se puede limpiar las
superficies de contacto entre el tubo 1 provisto de el
revestimiento 3 y los nervios 2 con gas inerte, en particular con
nitrógeno, para así evitar que se vuelvan a formar capas de óxido.
Además es posible proveer una de las superficies en contacto, antes
de la soldadura, con un fundente, el cual puede ser líquido,
pastoso o en forma de polvo.
Tal y como se desprende de la vista en sección
correspondiente a la Fig. 4 según la Fig. 5, a través del
procedimiento descrito anteriormente se produce una soldadura
fiable y duradera de los nervios 2 con el revestimiento 3 del tubo
1, aunque los nervios 2 y el tubo 1 estén hechos de metal ligero o
de materiales con capas o placas de metal ligero. El punto de
soldadura S se puede reconocer en la Fig. 5 en sección
transversal.
Para mejorar la unión entre el tubo 1 de acero
provisto de un revestimiento 3 hecho de metal ligero y los nervios 2
hechos de metal ligero, es posible, según el segundo ejemplo de
realización representado en las figuras 6 a 8, unir mediante unión
positiva por lo menos algunas regiones parciales de las superficies
de contacto entre los nervios 2 y el tubo 1 a través de una unión
soldada. Un proceso de unión soldada de este tipo se halla
representado de modo esquemático en las representaciones en sección
de las figuras 6, 7 y 8.
La Fig. 6 muestra una sección a través de un tubo
1 de acero provisto de un revestimiento 3 hecho de metal ligero, así
como de un nervio 2 en la región de una superficie de contacto
entre estas piezas. La parte inferior del tubo 1 está, según la
Fig. 6, sobre una matriz M que está provista de una entalladura A.
En la región de esta entalladura A, el saliente V realiza un molde
St. Las medidas de la sección transversal del molde St son en este
caso menores que las de la entalladura A en la matriz M.
Cuando, ahora, según la Fig. 7, se presiona el
molde St con su saliente V en la entalladura A de la matriz M, se
deforma tanto el material del tubo 1 y su revestimiento 3 como el
nervio 2, de modo que se produce la unión positiva representada en
la Fig. 7 entre el tubo 1 provisto del revestimiento 3 y el nervio
2.
El punto de unión representado en sección en la
figura 8 después de retirar la herramienta compuesta por la matriz M
y el molde St muestra que los materiales del tubo 1, del
revestimiento 3 y del nervio 2, debido a la fundición producida al
realizar la unión de machihembrado, se han enchavetado de modo
positivo los unos dentro de los otros, de manera que la unión de
machihembrado descrita consigue una unión fiable entre el nervio 2 y
el tubo 1. Naturalmente, también puede tener lugar en la región de
por lo menos algunos de estos puntos de unión, además de la unión
positiva conseguida, una soldadura.
Para evitar una entrada de calor demasiado alta
en el tubo 1 y en los nervios 2, es posible pegar por lo menos
algunas regiones parciales de las superficies de contacto entre los
nervios 2 y el tubo 1. Así se producen en algunas regiones parciales
tubos con aletas soldados entre sí y en algunas regiones parciales
tubos con aletas pegados entre sí.
- 1
- Tubo
- 2
- Nervio
- 2a
- Capa de óxido
- 3
- Revestimiento
- 3a
- Capa de óxido
- 4
- Protuberancia
- A
- Entalladura
- M
- Matriz
- S
- Punto de soldadura
- St
- Molde
- V
- Saliente
- W
- Herramienta.
Claims (7)
1. Procedimiento para la fabricación de
intercambiadores de calor resistentes a la corrosión usando tubos
(1) provistos de nervios (2) aumentadores de la superficie de
transmisión térmica por lo menos en una parte de su superficie,
estando los tubos (1) y/o nervios (2) compuestos por metal ligero,
en particular aluminio, o por materiales con capas o placas de metal
ligero, y estando soldadas por lo menos algunas regiones parciales
de las superficies de contacto entre la región del pie de los
nervios (2) y la superficie lateral de los tubos (1),
caracterizado porque antes del proceso de soldadura
propiamente dicho se destruyen las capas de óxido en las superficies
de contacto mediante al menos un impulso de corriente con alta
energía y corta duración temporal.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la soldadura se lleva a cabo mediante
una soldadura por resistencia, en particular una soldadura por
descarga de condensador.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las superficies
de contacto durante la soldadura o durante y después de la
destrucción de las capas de óxido se limpian con gas inerte, en
particular con nitrógeno.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque por lo menos
una de las superficies que se tocan se provee antes de la soldadura
de un fundente en estado líquido, pastoso o en forma de polvo.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque por lo menos
algunas regiones parciales de las superficies de contacto entre los
nervios (2) y los tubos (1) están pegadas entre sí.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque por lo menos
algunas regiones parciales de las superficies de contacto entre los
nervios (2) y el tubo (1) se unen en unión positiva a través de una
unión de machihembrado.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque en la región de por lo menos algunos
puntos de machihembrado, además de la unión positiva generada, se
efectúa una soldadura y/o un pegado.
Applications Claiming Priority (1)
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