ES2208369T3 - Metodo de fabricacion de tuberias de intercambio termico de pared doble y deteccion de fugas, y tuberia de intercambio termico. - Google Patents
Metodo de fabricacion de tuberias de intercambio termico de pared doble y deteccion de fugas, y tuberia de intercambio termico.Info
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Abstract
Un método para la fabricación de tuberías de intercambio térmico de pared doble con detección de fugas, donde la tubería interior (1) se desliza dentro de la tubería exterior (2), después del perfilado de la superficie de por lo menos superficie exterior de la tubería interior (1) o de la superficie interior de la tubería exterior (2), y, después de que la tubería interior (1) y la tubería exterior (2) hayan sido introducidas una dentro de la otra, la tubería interior (1) se expande de manera que la superficie exterior de la tubería interior (1) esté en un contacto estrecho con la superficie interior de la tubería exterior (2) y el perfilado de la superficie forme por lo menos un canal de detección de fugas entre las dos tuberías (1, 2) y antes de la introducción de la tubería interior (12) y la tubería exterior (2), una dentro de la otra, por lo menos la superficie exterior de la tubería interior (1), o la superficie interior de la tubería exterior (2), esté provista de una capa del material de soldadura (3), como estaño; caracterizado por el hecho de que la expansión de la tubería interior (1) se lleva a cabo de manera que la tubería exterior (2) también se expande; y la capa del material de soldadura (3) entre la tubería interior (1) y la tubería exterior (2) llegue a derretirse; donde la expansión de la tubería exterior (2) se lleva a cabo de manera que la capa derretida de la soldadura (3) está en su mayor parte empujada por fuerza fuera de entre la tubería interior (1) y la tubería exterior (2) e introducida dentro de por lo menos un canal de detección de fugas.
Description
Método de fabricación de tuberías de intercambio
térmico de pared doble y detección de fugas, y tubería de
intercambio térmico.
La presente invención está relacionada con el
método de fabricación de tuberías de intercambio térmico de pared
doble con detección de fugas, según el cual la tubería interior está
introducida dentro de la tubería exterior después de que se haya
terminado el perfilado de la superficie de por lo menos la
superficie exterior de la tubería interior o de la superficie
interior de la tubería exterior, y después de que tanto la tubería
interior como la exterior hayan sido introducidas una dentro de la
otra, la tubería interior aumenta en tamaño de manera que la
superficie exterior de la tubería interior se encuentre en estrecho
contacto con la superficie interior del tubo exterior y durante el
perfilado de la superficie se forma por lo menos un canal de
detección de fugas entre las dos tuberías.
Tal método es conocido por la Patente
DE-A-30 00 665. Según ese método, se
lleva a cabo el perfilado de la superficie exterior de la tubería
interior en forma de estriado triangular con gran multitud de
protuberancias puntiagudas, de forma piramidal o cónica. Para
conseguir la apropiada transmisión del calor cuando se haya
expandido la tubería interior introducida dentro de la tubería
exterior, las puntas de varias protuberancias están metidas a
presión dentro de la pared interior de la tubería exterior. A pesar
de que como resultado de tal impresión, el tamaño de la superficie
de contacto entre la tubería interior y la tubería exterior es del
orden de la superficie de contacto no trabajada, la transmisión del
calor resultante, en comparación con una tubería de intercambio
térmico de una sola pieza sin detección de fugas, puede ser
calificada como decepcionante, más aún porque la transmisión del
calor se deteriora además con el uso prolongado de la tubería de
intercambio térmico.
Para conseguir una transmisión del calor
perfeccionada, se ha propuesto por lo tanto en la Patente
DE-C-3706408 llenar el canal de la
detección de fugas con un líquido transmisor de calor. Como se
puede ver en el diagrama del ensayo, a pesar de que la transmisión
del calor resulte, en consecuencia, mejorada, se queda todavía
considerablemente por debajo de la de la tubería de intercambio
térmico de una sola pieza sin la detección de fugas.
Adicionalmente, esta conocida tubería de intercambio térmico
compuesta debe reunir condiciones particulares para mantener la
función de detección de fugas. El canal de la detección de fugas
debería ser diseñado como una fisura capilar y el líquido
transmisor de calor debería tener el punto de ebullición por encima
de la máxima temperatura operativa de la tubería del intercambio
térmico. Solamente entonces, debido a la acción capilar, el líquido
no fluirá normalmente del canal de la detección de fugas sino que
será presionado con fuerza desde allí en el caso de una filtración y
de esta manera indicará la presencia de una fuga. Este sistema no
es solamente complicado imponiendo unos requerimientos específicos
sino que, además, queda por ver si la expansión del líquido
transmisor del calor, mientras se calienta durante el uso de la
tubería de intercambio térmico, no resulte confusa, es decir, si no
conduce fácilmente a una incorrecta suposición de que se trata de
una filtración porque el líquido (debido a la expansión) está
forzado hacia fuera desde el canal de detección de la fuga
capilar.
Además, la Patente
GB-A-822 705 presenta una tubería de
intercambio térmico compuesta de tres partes, tales como un tubo
exterior, un tubo interior y una banda helicoidal insertada entre
las dos tuberías y soldada tanto a la tubería interior como a la
tubería exterior. Esta construcción está formada deslizando primero
las tres partes una dentro de la otra con una capa de soldadura
introducida entre cada dos partes. Luego, la tubería interior
aumenta de tamaño o la tubería exterior es comprimida, con el fin
de formar una conexión mecánica entre el conjunto de la tubería
exterior, la banda helicoidal y la tubería interior y esta conexión
mecánica se refuerza con una junta soldada mediante la sujeción del
conjunto, durante o después de la operación de la deformación, al
tratamiento térmico. Sobre la junta no soldada, la junta soldada
tiene la ventaja de que en el punto de la transición entre la
tubería y la banda, se puede conseguir una junta mejor, es decir,
más completa. Por otro lado, sin embargo, mediante el uso de las
tres partes, la construcción es más complicada; las citadas partes,
mientras se deslizan una dentro de la otra, pueden estar situadas,
una en relación con la otra, con menos exactitud debido a la
presencia de una banda helicoidal y por lo tanto elástica, creando
como resultado un canal de la detección de fugas que tiene una
sección transversal irregular a lo largo del tamaño del mismo, la
deformación de una de las tuberías mediante la interposición de una
banda separada, helicoidal y flexible, que trae como resultado una
conexión mecánica que puede ser menos controlada y definida; y,
finalmente, pero no por ello menos importante, existen dos áreas de
transición formadas por soldadura y que afectan de una manera
adversa la transmisión del calor porque la soldadura, por ejemplo
el estaño, tiene siempre el coeficiente más bajo de la transmisión
del calor que los materiales, por ejemplo, el cobre, de los que
están hechas las partes que van a ser
conectadas.
conectadas.
El objetivo de la presente invención es aumentar
la transmisión del calor hasta el valor igual o sustancialmente
igual al de la tubería de intercambio térmico de una sola pieza
mientras, además, el canal de la detección de fugas permanece libre
de productos de relleno y de esta manera desempeña su función
directamente, con exactitud y de manera fiable.
De acuerdo con la invención, este objetivo se
consigue según el método descrito en el preámbulo, si
- -
- antes de introducir los tubos interiores y exteriores unos dentro de otros, por lo menos la superficie exterior del tubo interior o la superficie interior del tubo exterior está provista con una capa del material de soldeo, como estaño,
- -
- la expansión del tubo interior se lleva a cabo de tal manera que el tubo exterior se expande también; y
- -
- se provoca que la capa del material de soldeo entre el tubo interior y exterior se funda;
donde la expansión de la tubería exterior se
lleva a cabo de manera que la capa del material de soldeo fundido
está en gran medida presionada a fuerza entre la tubería interior y
la tubería exterior dentro de por lo menos un canal de detección de
fugas.
A través de estas características, se crea y
mantiene un contacto óptimo entre la tubería exterior e interior
durante el uso de la tubería de intercambio térmico.
Aumentando el tamaño de la tubería exterior
mediante la tubería interior, se consigue el efecto que cuando la
tubería interior encoge debido a la bajada de la temperatura en el
medio del intercambio térmico que haya pasado por allí, la tubería
exterior, por el rebote elástico, continua siguiendo la tubería
interior y de este modo siempre se mantiene el estrecho contacto
entre la tubería interior y la tubería exterior.
La consecución y mantenimiento de este contacto
estrecho también se lleva a cabo y sostiene mediante la soldadura
del tubo interior con el tubo exterior. Los prolongados ensayos han
demostrado que, por ejemplo, en el caso del contacto del cobre con
el cobre sin la capa de conexión, la transmisión del calor depende
grandemente de la naturaleza de las contiguas superficies del cobre,
el grado del contacto (inclusión de aire) y la presión en el sitio
del empalme. La transmisión del calor puede decrecer
considerablemente en el transcurso del tiempo. Se supone que la
razón de este hecho sea la oxidación de las capas de las superficies
colindantes, en parte como resultado de los movimientos relativos
de las superficies a través del cambio de temperatura durante el uso
de la tubería del intercambio térmico. Conectando las superficies
que permanecen en contacto con una capa de soldadura de estaño, por
ejemplo, se ha descubierto que el mencionado arriba efecto de la
reducción de la transmisión del calor en el transcurso del tiempo no
vuelve a ocurrir.
El estaño tiene el coeficiente de transmisión del
calor más bajo que el cobre. Por lo tanto, podría parecer, que la
existencia de una capa de estaño entre las superficies contiguas de
cobre tiene un efecto adverso en la transmisión del calor. Cuando se
utiliza el método de la invención, sin embargo, se consigue la
tubería del intercambio térmico que tiene la transmisión del calor
que difícilmente, o nada, difiere mesuradamente del de una tubería
de cobre de una sola pieza. Este sorprendente efecto parece ser
resultado de la presión generada entre la tubería interior y la
tubería exterior mediante la expansión del conjunto de estos tubos.
Esta presión es tal que cuando la capa del estaño se derrite, todo
el exceso del estaño está introducido a fuerza dentro del canal de
detección de fugas dejando solamente una muy fina película de estaño
que además se fusiona con las superficies de cobre colindantes. De
esta manera, el contacto del cobre con el cobre se mantiene de forma
óptima con el estaño (conector y de llenado) siempre que no se
produzca el mutuo distanciamiento a través del desplazamiento
relativo y así no aparezca la oxidación, con el resultado que se
mantenga la óptima transmisión del calor sin disminuir, también
durante el transcurso del tiempo durante el uso de la tubería del
intercambio térmico.
El efecto es en parte resultado del uso de
solamente dos tubos que se deslizan uno dentro del otro y que son,
cada uno, relativamente rígidos. Cuando, a través de la expansión
del tubo interior, se expande el tubo exterior, se genera tan alta
presión de superficie en el área de contacto entre estos tubos que
durante el calentamiento de este conjunto, la capa de soldadura
existente entre la tubería exterior y la tubería interior está en
práctica expulsada por fuerza completamente, procurando por este
motivo el contacto del cobre con el cobre mencionado con
anterioridad. Cuando el conjunto está compuesto de tres o más
partes, durante la expansión de la primera parte, la presión de
superficie entre la segunda y la tercera parte será menor, debido a
la segunda parte "suelta", porque esta parte, ciertamente si
adicionalmente tiene diseño helicoidal, también puede deformarse en
la dirección axial. En parte porque la transición puede ser
determinada con menos exactitud, como se ha podido ver con
anterioridad en este documento, este hecho puede conducir a una
insuficiente eliminación por la fuerza de la capa de soldadura, si
se diera el caso, y en consecuencia a la reducida transmisión del
calor. Como la transmisión del calor depende del eslabón más débil
de la cadena, si la transmisión del calor entre la segunda y la
tercera parte es menor, la transmisión del calor de la construcción
entera es más baja que la posible transmisión del calor entre la
primera y la segunda parte. De esta manera, como primer objetivo, la
construcción de dos piezas tiene la principal ventaja de la exacta
capacidad de reproducción, una transmisión del calor siempre óptima
que, como se ha dicho con anterioridad, no difiere mesuradamente de
la del tubo de intercambio térmico de una sola pieza, y una
fabricación sencilla.
Para que la tubería exterior pueda seguir de
forma óptima la tubería interior cuando esta última se enfría, se
prefiere, de acuerdo con otra realización de esta invención,
fabricar la tubería interior de un material más blando que la
tubería exterior. A través de esta característica, la fuerza del
rebote elástico en la tubería exterior más dura, será mayor que en
la tubería interior más suave, para que la tubería exterior sea en
cualquier caso más dispuesta para rebotar que la tubería interior y
el estrecho contacto entre el tubo interior y el tubo exterior esté
en cada caso establecido y mantenido de manera óptima y también para
que la cada vez mejor eliminación por fuerza de la capa de la
soldadura derretida hasta el grado deseado, sea siempre
garantizada.
El perfilado de la superficie para formar el
canal de la detección de fugas se puede llevar a cabo de muchas
maneras. Sin embargo, de acuerdo con todavía otra realización de la
presente invención, se prefiere que el perfilado de la superficie se
realice de tal manera que, cuando esté medido en la respectiva
superficie de la respectiva tubería, ocupe como máximo alrededor del
50% de esta superficie. Las mediciones de ensayos extensivos han
demostrado que la tubería del intercambio térmico de pared doble se
puede realizar con las máximas propiedades de detección de fugas y
la transmisión del calor que difícilmente difiera mesuradamente, si
fuera el caso, de la de la tubería de una sola pieza.
De acuerdo con los requerimientos gubernamentales
extremadamente estrictos de aplicación en los Países Bajos, el canal
de la detección de fugas debe estar dispuesto de tal manera que
cuando el orificio de paso de un diámetro de 2 mm está perforado en
la tubería del intercambio térmico en la parte esencial de la
misma, y se aplica la presión del agua de 50 kPa en ambos lados de
la tubería, el líquido de fuga que fluye del canal de la detección
de fugas debe ser detectado dentro de 300 s. El tubo de intercambio
térmico de la presente invención puede cumplir con este
requerimiento incluso sin la pérdida de transmisión del calor en
comparación con la tubería de intercambio térmico de una sola pieza
si, de acuerdo con otra realización, se proporciona el perfilado de
la superficie en forma de una ranura helicoidal de una anchura de
alrededor de 2 mm y un paso de alrededor de 4 mm.
El calentamiento del conjunto de la tubería
exterior y la tubería interior para derretir la soldadura puede ser
ventajosamente llevado a cabo mediante distintos tratamientos
térmicos a los que se somete la tubería del intercambio térmico, por
ejemplo durante el calentamiento para la soldadura de los elementos
con forma de aletas con por lo menos la superficie exterior de la
tubería exterior o la superficie interior de la tubería interior,
de manera que la espiral de alambre enrolle helicoidalmente la
tubería.
Una capa de soldadura puede ser provista sobre la
tubería interior o sobre la tubería exterior o en ambas,
independientemente de la presencia y del tiempo de suministro del
perfilado de la superficie para la formación del canal de detección
de fugas. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, se
prefiere que cuando la superficie exterior de la tubería interior
está recubierta con una capa del material de soldadura, el
perfilado de la superficie en forma de por lo menos una ranura que
se extiende helicoidalmente esté posteriormente asegurado en la
misma. Es preferente proporcionar el perfilado de superficie de la
superficie interior de la tubería exterior, por ejemplo a través de
la extrusión, porque entonces preferentemente la superficie
exterior de la tubería interior está provista con una capa del
material de soldadura y la superficie interior de la tubería
exterior está provista con un perfilado de superficie en forma de
las ranuras que se extienden longitudinalmente.
Dependiendo de la aplicación a la que están
destinadas las tuberías, puede resultar ventajoso prestar especial
atención a los extremos del tubo de intercambio térmico para evitar
la separación de las dos tuberías que empiece por un extremo. En
este caso, se sugiere proporcionar una soldadura de plata en cada
extremo del conjunto del tubo interior y el tubo exterior en la
junta entre el tubo interior y exterior.
Alternativamente, o como medida complementaria,
es además posible que por lo menos uno de los extremos del conjunto
de la tubería interior y exterior, por lo menos la superficie
interior de la tubería interior o la superficie exterior de la
tubería exterior esté provisto de un recubrimiento de aislamiento de
barniz. De esta manera el extremo en cuestión quedará protegido de
choques térmicos indebidamente fuertes como consecuencia de un
repentino cambio de temperatura o porque el medio del intercambio
térmico atraviesa por el mismo, como puede ocurrir, por ejemplo, en
las instalaciones de la calefacción central.
La presente invención también está relacionada
con una tubería de intercambio térmico con detección de fugas que
comprende un conjunto que consiste en una tubería exterior y una
tubería interior, en un contacto muy estrecho las dos, y por lo
menos un canal de detección de fugas que se extiende en la interfase
entre la tubería interior y exterior o adyacente a la citada
interfase, como se conoce, por ejemplo, de la Patente
DE-A-30 006 65. Para realizar una
transmisión del calor óptima y también mantener esta óptima
transmisión del calor en el transcurso del tiempo durante su uso,
se propone, de acuerdo con la invención, que en el sitio del
contacto entre la tubería interior y exterior, esté presente una
capa de espesor de una película del material de soldadura, como el
estaño, y que esté conectada a ambas, a la tubería interior y a la
tubería exterior por fusión, la tubería interior y la tubería
exterior colindan una con la otra bajo una inclinación para que la
capa del espesor de una película fina pueda ser porosa, si fuera
necesario, es decir, interrumpida localmente.
Para dejar el canal de detección de fugas
accesible y operacional de manera óptima sin influenciar
esencialmente los extremos de la tubería del intercambio térmico, se
ha propuesto, de acuerdo con otra realización más de la presente
invención, que contigua a un extremo del conjunto de la tubería
interior y exterior, esté proporcionada una abertura de paso en la
tubería exterior y que esta abertura de paso se encuentre en
comunicación con el canal de detección de fugas, o cualquiera de los
canales que forman parte del conjunto.
Es posible una protección adicional de los
extremos contra los choques térmicos si por lo menos uno de los
extremos del conjunto de la tubería interior y exterior, por lo
menos la superficie interior de la tubería interior o la superficie
exterior de la tubería exterior está provista de una revestimiento
de aislamiento de barniz. Si, para aumentar la capacidad de la
transmisión del calor, los elementos con forma de aleta, tales como
espirales de alambre enrollados helicoidalmente alrededor del tubo,
están soldados a por lo menos la superficie exterior de la tubería
exterior o la superficie interior de la tubería interior, puede
resultar preferible omitir estos elementos con forma de aletas a lo
largo de toda la extensión del revestimiento del barniz.
Con referencia a las realizaciones ejemplares
representadas en el dibujo, se procederá ahora a comentar el método,
y la tubería de intercambio térmico a obtener de este modo, de
acuerdo con la invención, pero solamente a modo de ejemplo. En el
dibujo:
La Figura 1 presenta una vista alzada del primer
conjunto de la tubería interior y la tubería exterior, parcialmente
introducidas una dentro de la otra, con una parte de la tubería
interior recortada;
La Figura 2 presenta una sección transversal
tomada a lo largo de la línea II-II de la Figura
1;
La Figura 3 muestra una sección transversal
correspondiente a la Figura 2 de una tubería del intercambio térmico
acabada;
La Figura 4 presenta una vista alzada del segundo
conjunto de una tubería interior y una tubería exterior,
parcialmente introducidas una dentro de la otra, con una parte de la
tubería interior y de la tubería exterior recortadas;
La Figura 5 muestra la mitad de la sección
transversal tomada a lo largo de la línea V-V de la
Figura 4; y
La Figura 6 muestra la tercera variante de la
tubería del intercambio térmico.
La Figura 1 muestra la tubería interior 1
parcialmente introducida dentro de la tubería exterior 2. La tubería
interior 1 está fabricada de un tubo liso de cobre cuya superficie
exterior primero haya sido provista de una capa fina de estaño 3 y
donde posteriormente cuatro espaciadas ranuras 4 que se extienden
helicoidalmente han sido proporcionadas en la superficie chapada con
estaño. La tubería exterior 2 está consiste en un tubo liso de cobre
que tiene el diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro
exterior de la capa de estaño en la tubería interior 1.
Después de que la tubería 1 haya sido introducida
totalmente dentro de la tubería exterior 2, el conjunto así obtenido
está sujeto a la operación de deformación donde la tubería interior
1, si así se desea que ocurra en más de un paso, usando un mandril
de estiramiento, se expande y plásticamente deforma de manera que la
capa del estaño empieza a aproximarse estrechamente a la superficie
interior de la tubería exterior. Para mantener este empalme también
cuando tiene lugar el encogimiento de la tubería interior 1 debido
al decrecimiento de la temperatura, la expansión de la tubería
interior continuará hasta que la tubería exterior 2 se expanda
también, de tal manera que se genere una inclinación elástica en la
tubería exterior 2 que proporciona que la tubería exterior 2
continúe siguiendo la tubería interior 1 como consecuencia del
encogimiento.
Después de esta operación de expansión, se
calienta el conjunto hasta que la temperatura en la que la capa de
estaño 3 empieza a derretirse. En parte debido a la inclinación
elástica en la tubería exterior 2, el estaño derretido empezará a
fluir y por lo tanto, por un lado, fusionarse con el cobre de las
dos superficies contiguas de la tubería y, por otro lado, será
presionado desde entre estas dos superficies de cobre y empujado
hasta dentro de las ranuras 4. De este modo, después del tratamiento
térmico, las dos superficies de cobre quedan soldadas y el estaño ha
llenado y completado las dos superficies de cobre de tal manera que
realmente se fusionan sin interrupción. Como resultado, a pesar de
que las dos superficies de cobre están unidas por la capa del
estaño, esta capa de estaño ha sido al mismo tiempo reducida a
través de la inclinación de la tubería exterior hasta llegar a una
extremadamente fina, prácticamente porosa, película. Esto, a su vez,
tiene como resultado que, a pesar del hecho de que el estaño tiene
el coeficiente de la transmisión del calor más bajo que el cobre, la
transmisión del calor mediante el conjunto de las tuberías es muy
poco, o prácticamente nada, menor mesuradamente que la de la
comparable tubería sólida de cobre, incluso si la superficie de la
ranura fuera tan larga como la de la varilla residual.
El enlace de las dos superficies por medio del
estaño tiene como consecuencia, inter alia, el hecho de que durante
los movimientos térmicos, encogimiento o expansión, no tiene lugar
ningún desplazamiento entre las dos superficies. Esto conjuntamente
con el hecho de que por el llenado con el estaño de cualquier
irregularidad entre las dos superficies y forzando el exceso del
estaño para que entre dentro de las ranuras, y porque cualquier
inclusión de aire es retirada, previene la formación del óxido
sobre las superficies de contacto de cobre y en particular, una
oxidación de las superficies de cobre que progresa lentamente hacia
dentro, en los extremos (el efecto de agrietado por mella). Como la
formación del óxido tiene un efecto altamente adverso en la
transmisión del calor, lo que se realiza asimismo es que la propia
transmisión del calor de la tubería de intercambio térmico compuesta
de acuerdo con la presente invención que, como se ha dicho con
anterioridad, es comparable con la de un tubo sólido de cobre, se
mantiene también en el transcurso de tiempo durante su uso.
La Figura 2 muestra el conjunto de la tubería
interior 1 y la tubería exterior 2 antes de la operación de
expansión; la Figura 3 muestra este conjunto después de la
finalización del tratamiento térmico, es decir, en la posición
acabada. La Figura 3 lo demuestra porque ya no se puede ver la capa
de estaño reducida a una película extremadamente fina, casi porosa,
pero indica el estaño sobrante introducido a presión dentro de las
ranuras 4 como unas gotas solidificadas 3'. En la Figura 3, se
indica asimismo, que las tuberías han sido expandidas respecto a la
situación de la Figura 2, es decir, todos los diámetros de las
tuberías han incrementado y entre tanto, además, el diámetro
exterior de la tubería interior 1 se ha vuelto igual que el
diámetro interior de la tubería exterior 2.
Se puede observar que las distintas dimensiones
no están mostradas a escala lo que es verdadero particularmente en
cuanto a la capa del estaño 3. A continuación, en este mismo
documento, se hace ver, exclusivamente a modo de ejemplo, como se
puede obtener una tubería compuesta de intercambio térmico que tiene
el diámetro exterior de 28,3 mm y el diámetro interior de 23 mm.
El punto de partida lo constituye un tubo
interior de cobre semiduro que tiene el diámetro exterior de 25 mm y
el diámetro interior de 22 mm y un tubo exterior de cobre duro que
tiene el diámetro exterior de 28 mm y el diámetro interior de 25,6
mm. Después de que los tubos hayan sido insertados uno dentro del
otro y expandidos en dos pasos, se obtiene una tubería de
intercambio térmico compuesta que funciona como una tubería de
intercambio térmico de una sola pieza que tiene el diámetro exterior
de 28,3 mm y el diámetro interior de 23 mm, estando localizada la
transición (película de estaño) entre las tuberías interior y
exterior en el diámetro de 26 mm. El existente espesor total de la
pared ha decrecido desde 2,7 mm hasta 2,65 mm. Esto es el resultado
de la deformación en frío (expansión) por medio de lo cual la
tubería compuesta se vuelve ligeramente más larga. Las medidas
mencionadas han sido seleccionadas después de que se haya
establecido, mediante ensayos, que con tal grado de expansión, el
rebote elástico de la tubería exterior es suficiente para que la
tubería exterior siga un encogimiento repentino de la tubería
interior debido al choque térmico constituido por el paso de 100ºC
hasta 10ºC sin que esta misma haya necesitado descenso de la
temperatura. La selección del material (el cobre semiduro para la
tubería interior y el cobre duro para la tubería exterior) impulsa
el deseado efecto de rebote porque el material más blando rebota
menos que el material más duro.
En la realización ejemplar de acuerdo con las
Figuras 4 y 5, el tubo interior de cobre 11, provisto de una capa de
estaño 13, ha sido insertado dentro del tubo exterior 12 cuya
superficie interior comprende quince ranuras 14, obtenidas, por
ejemplo, por extrusión, y que se extienden en la dirección
longitudinal de la tubería. La situación en la que los dos tubos
están mostrados es idéntica a la de la Figura 1, es decir, después
de que los tubos se hayan deslizado completamente uno dentro del
otro, tendrá lugar la expansión hasta el grado descrito con
anterioridad, después de lo cual, mediante el tratamiento térmico,
se provoca el derretimiento de la capa de estaño, por lo que el
estaño sobrante en la posición de las aristas longitudinales sobre
la superficie exterior de la tubería interior 11, como se ha
descrito más arriba en este documento, está empujado con fuerza
hacia fuera para formar una película residual de estaño conectiva y
de relleno, dentro de las ranuras longitudinales 14 formando un
canal de detección de fugas y produciendo de esta manera una tubería
de intercambio térmico compuesta con la detección de fugas
funcionando como una tubería de intercambio del calor de una sola
pieza y que tiene una configuración comparable a la de la Figura
3.
La Figura 6 muestra una tubería de intercambio
térmico que comprende un tubo interior 21 y un tubo exterior 22,
estrechamente contiguos y conectados a través de una película de
estaño, todo ello de manera comentada con anterioridad. En la
transición entre los dos tubos 21, 22, se ha provisto una sencilla
ranura helicoidal 24 en la superficie exterior del tubo interior 21
y esta ranura forma un canal de detección de fugas. Tal canal de
detección de fugas está recomendado en situaciones donde el medio de
liberación del calor nunca debe entrar en contacto con el medio que
absorbe el calor. Si apareciera una grieta en la tubería interior o
exterior, la filtración del medio a través de esta grieta acabaría
en el canal de la detección de fugas. Con el fin de poder establecer
la presencia del líquido en el canal de detección de fugas, éste
tiene que ser perceptible. Por esta razón, una abertura 25 ha sido
provista en el tubo exterior 22, y la citada abertura está en
contacto abierto con el canal de detección de fugas. La abertura 25
tiene que estar en comunicación con los medios de la detección de
fugas detectando el medio que se ha filtrado o el cambio en la
presión.
Ya se ha mencionado que el agrietado de la
tubería compuesta de intercambio térmico constituye una enorme
desventaja para la transmisión del calor y como se previene tal
agrietado en las tuberías de intercambio térmico de la presente
invención. En este respecto se puede proporcionar una protección
adicional consistente en la soldadura de plata (véase la Figura 6)
en el lugar de la transición entre la tubería interior 21 y la
tubería exterior 22, en por lo menos uno de los extremos de la
tubería compuesta de intercambio térmico. Adicionalmente a este
reforzamiento, o en vez del mismo, se podría conseguir que el
extremo en cuestión esté menos expuesto a los choques térmicos
mediante la provisión de un revestimiento aislante de barniz 27
(véase la Figura 6).
Para aumentar la transmisión del calor, se puede
proporcionar aletas o varillas en la superficie exterior de la
tubería exterior 22 o la superficie interior de la tubería interior
21. Tales aletas o varillas pueden ser formadas mediante extrusión.
Otra posibilidad es proporcionar un alambre enrollado
helicoidalmente 28 (que tiene, por ejemplo, el perfil trapezoidal
del enrollado, véase la Figura 6) y que posteriormente se enrolla
helicoidalmente alrededor del tubo exterior 22. La conexión de este
alambre con el tubo se lleva a cabo mediante soldadura. Este
tratamiento térmico puede servir simultáneamente para derretir la
capa de estaño entre la tubería interior y la tubería exterior para
conseguir una tubería compuesta de intercambio térmico que funcione
como una sola pieza, como se ha descrito con anterioridad.
En la realización de acuerdo con la Figura 6, el
tubo interior es de igual manera provisto de elementos con forma de
aletas, y también con forma del alambre enrollado helicoidalmente 29
fijado en el tubo de soporte 30 y enrollado de manera helicoidal
alrededor del mismo, insertado de forma concéntrica dentro del tubo
interior 21. Si así se desea, la superficie interior del tubo
interior 21 se puede chapar con estaño para que de este modo
durante el tratamiento térmico al que nos referimos arriba, los
extremos del alambre enrollado 29 alejados del tubo de soporte 30
queden sujetos a la superficie interior del tubo interior 21.
Se comprenderá con facilidad que dentro del marco
de la invención tal y como se presenta en las reivindicaciones
adjuntas, muchas más modificaciones y variantes son posibles. De
esta manera, la formación de un canal de detección de fugas en las
realizaciones ejemplares comentadas con anterioridad, las ranuras
están provistas en la superficie interior de la tubería exterior o
en la superficie exterior de la tubería interior. Por supuesto, se
pueden proporcionar las ranuras también en ambas superficies o
varias ranuras pueden estar interconectadas mediante otras ranuras,
produciendo una superficie más o menos llena de nudos. Además, se
mencionan el cobre y el estaño como materiales apropiados; sin
embargo, esto no excluye el uso de otros materiales. Asimismo, bajo
ciertas circunstancias, es posible omitir el tratamiento térmico
para derretir y parcialmente presionar hacia fuera la capa de
estaño, por ejemplo cuando la expansión se lleva a cabo mediante el
desarrollo del calor de manera que el material de soldadura se
derrite ya durante la expansión.
Claims (16)
1. Un método para la fabricación de tuberías de
intercambio térmico de pared doble con detección de fugas, donde la
tubería interior (1) se desliza dentro de la tubería exterior (2),
después del perfilado de la superficie de por lo menos superficie
exterior de la tubería interior (1) o de la superficie interior de
la tubería exterior (2), y, después de que la tubería interior (1) y
la tubería exterior (2) hayan sido introducidas una dentro de la
otra, la tubería interior (1) se expande de manera que la
superficie exterior de la tubería interior (1) esté en un contacto
estrecho con la superficie interior de la tubería exterior (2) y el
perfilado de la superficie forme por lo menos un canal de detección
de fugas entre las dos tuberías (1, 2) y antes de la introducción de
la tubería interior (12) y la tubería exterior (2), una dentro de la
otra, por lo menos la superficie exterior de la tubería interior
(1), o la superficie interior de la tubería exterior (2), esté
provista de una capa del material de soldadura (3), como estaño;
caracterizado por el hecho de que la expansión de la tubería
interior (1) se lleva a cabo de manera que la tubería exterior (2)
también se expande; y la capa del material de soldadura (3) entre la
tubería interior (1) y la tubería exterior (2) llegue a derretirse;
donde la expansión de la tubería exterior (2) se lleva a cabo de
manera que la capa derretida de la soldadura (3) está en su mayor
parte empujada por fuerza fuera de entre la tubería interior (1) y
la tubería exterior (2) e introducida dentro de por lo menos un
canal de detección de fugas.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la tubería interior (1) está fabricada
de un material más blando que la tubería exterior (2).
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el perfilado de la superficie se
realiza de tal manera que medido en la respectiva superficie de la
respectiva tubería, ocupa el máximo del 50% de esta superficie.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el perfilado de la superficie está
proporcionado en forma de una ranura helicoidal (4) que tiene el
ancho de alrededor de 2 mm y un paso de alrededor de 4 mm.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
calentamiento tiene lugar mediante la soldadura en por lo menos la
superficie exterior de la tubería exterior (2) o en la superficie
interior de la tubería interior (1), los elementos con forma de
aletas tales como el alambre espiral enrollado helicoidalmente
alrededor de la tubería (1, 2) o en la misma.
6. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado porque la superficie
exterior de la tubería interior (1) está revestida con una capa del
material de soldadura (3) y posteriormente se proporciona allí mismo
el perfilado de la superficie en forma de por lo menos una ranura
(4) que se extiende helicoidalmente.
7. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado porque la superficie
exterior de la tubería interior (1) está provista de una capa del
material de soldadura (3), y la superficie interior de la tubería
exterior (2) está provista de un perfilado de superficie en forma de
ranuras que se extienden longitudinalmente.
8. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en cada
extremo del conjunto compuesto de la tubería interior (1) y la
tubería exterior (2), se proporciona una soldadura de plata en la
junta entre la tubería interior (1) y la tubería exterior (2).
9. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque por lo
menos en uno de los extremos del conjunto de la tubería interior (1)
y de la tubería exterior (2), por lo menos la superficie interior de
la tubería interior (1) o la superficie exterior de la tubería
exterior (2) está provista de un revestimiento aislante de
barniz.
10. Una tubería de intercambio térmico con
detección de fugas que comprende un conjunto que consiste en una
tubería exterior (2) y una tubería interior (1) estrechamente
contiguas y por lo menos un canal de detección de fugas que se
extiende en la interfase entre la tubería interior (1) y la tubería
exterior (2), o es contiguo a las mismas, caracterizada
porque en el lugar del contacto ente la tubería interior (1) y la
tubería exterior (2), se encuentra una capa del espesor de una
película del material de soldadura como el estaño y que,
derritiéndose, está conectado tanto a la tubería interior (1) como a
la tubería exterior (2), con la tubería interior (1) y la tubería
exterior (2) contiguas una respecto a la otra en una
inclinación.
11. Una tubería de intercambio térmico de acuerdo
con la reivindicación 10, caracterizada porque en el extremo
adyacente del conjunto de la tubería interior (1) y de la tubería
exterior (2), se encuentra un orificio de paso en la tubería
exterior (2) que está en comunicación con el canal de detección de
fugas, o cualquiera de los canales existentes en el
conjunto.
conjunto.
12. Una tubería de intercambio térmico de acuerdo
con la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque en por lo
menos un extremo del conjunto de la tubería interior (1) y la
tubería exterior (2), por lo menos la superficie interior de la
tubería interior (1) o la superficie exterior de la tubería
exterior (2) está provista de un revestimiento aislante de
barniz.
13. Una tubería de intercambio térmico de acuerdo
con cualquier reivindicación de 10 a 12, caracterizada
porque por lo menos a la superficie exterior de la tubería exterior
(2) o la superficie interior de la tubería interior (1), están
soldados unos elementos con forma de aletas, tales como alambre
espiral enrollado helicoidalmente alrededor del tubo (1, 2) o en el
mismo.
14. Una tubería de intercambio térmico de acuerdo
con la reivindicación 12, caracterizada porque en por lo
menos la superficie exterior de la tubería exterior (2) o la
superficie interior de la tubería interior (1), los elementos con
forma de aletas, tales como el alambre espiral enrollado
helicoidalmente alrededor de la tubería (1, 2) o en la misma, están
soldados y estos elementos con forma de aletas están omitidos a lo
largo del revestimiento del barniz.
15. Una tubería de intercambio térmico de acuerdo
con cualquier reivindicación de 10 a 12, caracterizada porque
el perfilado de la superficie, medido en la superficie respectiva de
la tubería respectiva, ocupa como máximo alrededor del 50% de esta
superficie.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque el perfilado de la superficie consiste
en una ranura helicoidal (4) que tiene el
ancho de alrededor de 2 mm y el paso de alrededor
ancho de alrededor de 2 mm y el paso de alrededor
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