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.

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ES2197219T3 ES96112577T ES96112577T ES2197219T3 ES 2197219 T3 ES2197219 T3 ES 2197219T3 ES 96112577 T ES96112577 T ES 96112577T ES 96112577 T ES96112577 T ES 96112577T ES 2197219 T3 ES2197219 T3 ES 2197219T3
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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.
Lista de referencias
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.
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