ES2354896B1 - Procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, y tubo obtenido mediante dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un tubo para la
conducción de un fluido de un intercambiador de calor, y tubo
obtenido mediante dicho procedimiento.
El procedimiento de fabricación consiste en:
- a)
- Cortar una lámina metálica (2) procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud (L) del tubo (1), siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura (A) del desarrollo del tubo (1);
- b)
- Conformar los radios (3) correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación;
- c)
- Realizar el doblado de la lámina (2) sin llegar a cerrar sus bordes libres (4);
- d)
- Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo (1);
- e)
- Colocar unos medios perturbadoras (5) en el interior del tubo (1);
- f)
- Cerrar al tubo (1) por sus bordes libres (4); y
- g)
- Proceder a soldar al tubo (1).
Se obtiene un procedimiento da fabricación
sencillo y con un coste menor.
Description
Procedimiento de fabricación de un tubo para la
conducción de un fluido de un intercambiador de calor, y tubo
obtenido mediante dicho procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un tubo para la conducción de un
fluido de un intercambiador de calor. La invención también se
refiere al tubo obtenido mediante dicho procedimiento.
La invención se aplica especialmente en
intercambiadores de recirculación de gases de escape de un motor
(EGRC), y también en intercambiadores de generador termoeléctrico
(TEG).
En algunos intercambiadores de calor para el
enfriamiento de gases, por ejemplo los utilizados en sistemas de
recirculación de los gases de escape hacia la admisión de un motor
de explosión (sistemas denominados "Exhaust Gas Recirculation"
o EGR), los gases circulan por un haz de tubos paralelos alojados en
una carcasa, y durante esta circulación son enfriados por
intercambio térmico con un fluido de refrigeración que se hace
circular en el interior de la carcasa, exteriormente a los tubos de
paso de los gases.
Son conocidos tubos de gas de sección
rectangular apropiados para ser encajados de manera optimizada
dentro de la carcasa de un intercambiador de sección
rectangular.
Para mejorar el intercambio de calor, los tubos
pueden incluir corrugaciones y/o medios perturbadores del gas, tales
como aletas, dispuestos en el interior del tubo.
El fenómeno del ensuciamiento es conocido al
depender considerablemente de la distribución de flujo de gas. La
distribución del flujo de gas dentro del intercambiador de calor
depende de la distribución de la caída de presión del gas a su
través. Las trayectorias del flujo de gas con más elevada caída de
presión presentan un menor valor de flujo para estas trayectorias.
El caso extremo de este efecto puede causar estancamiento y áreas de
circulación cercanas a cero. Las áreas con menores valores de
velocidad de flujo de gas presentan un significante incremento en la
deposición de la capa de suciedad. La influencia de este efecto
conduce a configuraciones de intercambiadores en que la distribución
del flujo de gas dentro de los tubos debe ser mejorada.
La patente JP2004263616 describe un
intercambiador de calor con un haz de tubos planos de sección
rectangular. Cada tubo está fabricado a partir de dos láminas unidas
por sus bordes laterales, e incluye en su interior medios
perturbadores unidos a la superficie interior de una de las láminas.
Dichos medios perturbadores incluyen una pluralidad de aletas de
sección transversal corrugada. Esta configuración mejora la
distribución del flujo de gas, evitando que el hollín se adhiera en
el interior del tubo.
La patente JP2002327996 describe un
intercambiador de calor con un haz de tubos planos de sección
rectangular. Cada tubo también está fabricado por dos láminas unidas
por sus bordes laterales, y está provisto en su interior de una
pluralidad de protuberancias destinadas a garantizar la correcta
posición de unos medios perturbadores. Dichos medios perturbadores
incluyen una serie de aletas dispuestas de modo que permiten mejorar
la distribución del flujo de gas.
La patente JP2002295992 describe un
intercambiador de calor con un haz de tubos circulares. Cada tubo
está provisto de unos medios perturbadores colocados en su interior
una vez el tubo ha sido soldado. Dichos medios perturbadores
incluyen una aleta dispuestas diametralmente, mejorando la
distribución del flujo de gas.
No obstante, dichos procedimientos de
fabricación presentan el inconveniente de que los medios
perturbadores no suelen mantener un buen contacto con el interior
del tubo, y en consecuencia, la resistencia mecánica del tubo así
como su rendimiento térmico se ven disminuidos.
El objetivo del procedimiento de fabricación de
un tubo para la conducción de un fluido de un intercambiador de
calor de la presente invención es solventar los inconvenientes que
presentan los procedimientos conocidos en la técnica, proporcionando
un procedimiento de fabricación sencillo y con un coste menor.
El procedimiento de fabricación de un tubo para
la conducción de un fluido de un intercambiador de calor, objeto de
la presente invención, siendo dicho tubo del tipo que presenta una
sección transversal sensiblemente rectangular, formado por dos
paredes opuestas de mayor anchura y dos paredes redondeadas de menor
anchura, se caracteriza por el hecho de que consiste en realizar las
siguientes etapas:
- a)
- Cortar una lámina metálica procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud del tubo, siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura del desarrollo del tubo;
- b)
- Conformar los radios correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación;
- c)
- Realizar el doblado de la lámina sin llegar a cerrar sus bordes libres;
- d)
- Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo;
- e)
- Colocar unos medios perturbadores en el interior del tubo;
- f)
- Cerrar el tubo por sus bordes libres; y
- g)
- Proceder a soldar el tubo.
El procedimiento de fabricación de la presente
invención permite producir de manera sencilla y eficaz un tubo con
un elevado rendimiento térmico.
Los bordes libres del tubo pueden ser soldados
en horno o mediante soldadura láser o TIG dependiendo del espesor
del material a soldar y la geometría de la unión.
De acuerdo con una realización de la invención,
la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando en horno los
bordes libres del tubo, así como los medios perturbadores a las
caras internas del tubo, a la vez que el resto de uniones del
intercambiador.
De acuerdo con otra realización de la invención,
la etapa g) de soldadura se lleva a cabo soldando mediante soldadura
láser o TIG los bordes libres del tubo, y mediante soldadura en
horno dichos medios perturbadores a las caras internas del tubo, a
la vez que el resto de uniones del intercambiador.
Las principales ventajas que se obtienen
mediante el procedimiento de la invención son:
- -
- Una reducción de los costes de producción debido a que el proceso es continuo, y en consecuencia, las cadencias obtenidas son más elevadas.
- -
- Un proceso de soldadura en horno sencillo, gracias a que el tubo al ser plano permite obtener un proceso de soldadura en horno más preciso.
- -
- Posibilidad de colocar el relleno metálico dentro del tubo para llevar a cabo la soldadura en horno antes de la colocación de los medios perturbadores. Esto solo se puede realizar si el tubo se fabrica según el procedimiento de la invención, garantizándose unas tolerancias pequeñas y un mejor contacto entre las paredes internas del tubo, el relleno metálico y los medios perturbadores. Asimismo es muy importante soldar en horno los medios perturbadores al tubo en una última etapa del procedimiento con el fin de garantizar el rendimiento térmico y la resistencia a la fatiga del tubo.
- -
- Una muy buena geometría para soldar en horno el tubo con un reborde de conexión. Debido a que se han realizado radios en la superficie externa del tubo, y que por tanto no existen discontinuidades, tales como extremos solapados, se consigue un buen proceso de soldadura en horno, mucho mejor que con otras geometrías.
Preferentemente, antes de la etapa g) de
soldadura en horno se procede a ensamblar los extremos finales de
los tubos a una placa de soporte.
Preferiblemente, el material metálico de relleno
es una lámina de níquel. Más particularmente, dicha lámina de níquel
es de BNi2.
Preferentemente, el tubo es de acero
inoxidable.
Preferiblemente, la etapa c) de doblado de la
lámina metálica se efectúa por la mitad según una línea central
longitudinal.
Opcionalmente, antes de la etapa c) de doblado
se conforman unas depresiones o protuberancias estampadas en las
paredes opuestas de mayor anchura, a suficiente distancia desde los
radios para evitar problemas de flexión o deformación.
También opcionalmente, antes de la etapa c) de
doblado se conforman unos nervios internos de refuerzo para evitar
su deformación.
De acuerdo con otro aspecto, la invención
también se refiere a un tubo para la conducción de un fluido de un
intercambiador de calor, del tipo obtenido mediante el procedimiento
de fabricación definido anteriormente.
Con el fin de facilitar la descripción de cuanto
se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que,
esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se
representa un caso práctico de realización del procedimiento de
fabricación de un tubo para la conducción de un fluido de un
intercambiador de calor de la invención, en los cuales:
la figura 1 muestra una lámina metálica como
material de partida, ya cortada según la longitud de tubo;
la figura 2 es una sección transversal de la
lámina metálica mostrando los radios conformados;
la figura 3 es una sección transversal de la
lámina metálica mostrando el proceso de doblado de dicha lámina;
la figura 4 es una sección transversal de la
lámina metálica mostrando el proceso de colocación de los medios
perturbadores en su interior, después de la colocación del material
metálico de relleno; y
la figura 5 es una sección transversal del tubo
acabado una vez cerrado y soldado en horno.
El procedimiento para la fabricación de un tubo
1 para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor
según la invención consiste en las siguientes etapas:
En primer lugar, se corta una lámina metálica 2
procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud
L del tubo 1, siendo la anchura de la bobina coincidente con la
anchura A del desarrollo del tubo 1 (ver figura 1).
A continuación, se conforman los radios 3
correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura,
mediante un proceso de estampación (ver figura 2).
Seguidamente, se realiza el doblado de la lámina
2 sin llegar a cerrar sus bordes libres 4. El doblado de la lámina 2
se efectúa por la mitad según una línea central longitudinal (ver
figura 3).
En siguiente lugar, se coloca un material
metálico de relleno (no mostrado) en las caras internas del tubo 1,
y a continuación se procede a colocar unos medios perturbadores 5 en
el interior del tubo 1 (ver figura 4).
Finalmente, se cierra el tubo 1 por sus bordes
libres 4, y seguidamente se procede a soldar en horno dichos bordes
libres 4 del tubo 1, y al mismo tiempo dichos medios perturbadores 5
a las caras internas del tubo 1 (ver figura 5).
Por otra parte, antes de la soldadura en horno
se procede a ensamblar los extremos finales de los tubos 1 a una
placa de soporte. Asimismo, durante la soldadura en horno de los
tubos 1 se sueldan a su vez otras uniones de ensamblaje del
intercambiador de calor.
El material metálico de relleno es una lámina de
níquel de BNi2; y el tubo es de acero inoxidable.
El tubo 1 además puede comprender depresiones o
protuberancias estampadas en las paredes opuestas de mayor anchura,
a suficiente distancia desde los radios 3 para evitar problemas de
flexión o deformación. Asimismo, el tubo 1 puede comprender nervios
internos de refuerzo para evitar su deformación.
Claims (11)
1. Procedimiento para la fabricación de un tubo
(1) para la conducción de un fluido de un intercambiador de calor,
siendo dicho tubo (1) del tipo que presenta una sección transversal
sensiblemente rectangular, formado por dos paredes opuestas de mayor
anchura y dos paredes redondeadas de menor anchura,
caracterizado por el hecho de que consiste en realizar las
siguientes etapas:
- a)
- Cortar una lámina metálica (2) procedente de una bobina, a una longitud coincidente con la longitud (L) del tubo (1), siendo la anchura de la bobina coincidente con la anchura (A) del desarrollo del tubo (1);
- b)
- Conformar los radios (3) correspondientes a las paredes redondeadas de menor anchura, mediante un proceso de estampación;
- c)
- Realizar el doblado de la lámina (2) sin llegar a cerrar sus bordes libres (4);
- d)
- Colocar un material metálico de relleno en las caras internas del tubo (1);
- e)
- Colocar unos medios perturbadores (5) en el interior del tubo (1);
- f)
- Cerrar el tubo (1) por sus bordes libres (4); y
- g)
- Proceder a soldar el tubo (1).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa g) de soldadura se
lleva a cabo soldando en horno los bordes libres (4) del tubo (1),
así como los medios perturbadores (5) a las caras internas del tubo
(1), a la vez que el resto de uniones del intercambiador.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa g) de soldadura se
lleva a cabo soldando mediante soldadura láser o TIG los bordes
libres (4) del tubo (1), y mediante soldadura en horno dichos medios
perturbadores (5) a las caras internas del tubo (1), a la vez que el
resto de uniones del intercambiador.
4. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que antes de la etapa g) de
soldadura en horno se procede a ensamblar los extremos finales de
los tubos (1) a una placa de soporte.
5. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el material metálico de
relleno es una lámina de níquel.
6. Procedimiento, según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicha lámina de níquel es
de BNi2.
7. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el tubo (1) es de acero
inoxidable.
8. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa c) de doblado de
la lámina metálica (2) se efectúa por la mitad según una línea
central longitudinal.
9. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que antes de la etapa c) de
doblado se conforman unas depresiones o protuberancias estampadas en
las paredes opuestas de mayor anchura, a suficiente distancia desde
los radios (3) para evitar problemas de flexión o deformación.
10. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que antes de la etapa c) de
doblado se conforman unos nervios internos de refuerzo para evitar
su deformación.
11. Tubo (1) para la conducción de un fluido de
un intercambiador de calor, del tipo obtenido mediante el
procedimiento de fabricación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10.
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