Modelado de la Falla del Tubo de Fuego de un Intercambiador de Calor

Resumo

El equipamiento usado en la industria de destilación y procesado de petróleo se encuentra sometido a exigentes condiciones de servicio y demandas crecientes. En particular, los intercambiadores de calor permiten la separación del agua contenida en el petróleo y disponen en su interior tubos de fuego donde los gases de combustión generan la temperatura necesaria para el proceso de separación. Este trabajo presenta un análisis de la respuesta estructural de un tubo que presenta grandes deformaciones en un sector localizado próximo al quemador, con el objetivo de identificar las causas que produjeron esa falla. El análisis de falla contribuye a mejorar las condiciones de trabajo y evitar interrupciones en la producción. Un estudio previo de la metalografía del material indica un crecimiento de grano excesivo congruente con una exposición a temperaturas elevadas en la zona del daño. Se modela el tubo con elementos finitos sólidos y se considera la variación de las propiedades mecánicas del acero con la temperatura. Se implementa un análisis no lineal geométrico incluyendo plasticidad del material con el objeto de reproducir el mecanismo de falla. El estudio muestra la necesidad de monitorear la distribución de temperaturas en el tubo para reducir la posibilidad de formación de zonas con concentración de altas temperaturas.