Evaluación de Fallas en el Tubo de Fuego de Intercambiadores de Calor

Abstract

Las plantas industriales asociadas a la actividad petrolífera poseen equipos que pueden sufrir daños que afectan su funcionalidad o integridad. Recientemente se han detectado fallas en intercambiadores de calor usados para aumentar la temperatura de fluidos y separar componentes. Estos equipos son recipientes a presión que contienen un tubo de fuego (TDF) en su interior, por el que circulan gases de combustión producidos por un quemador. En este trabajo se estudian tres TDF de distintas geometrías en los que se presentan daños asociados a las condiciones de servicio. Los TDF se modelan por elementos finitos evaluando tensiones para diferentes distribuciones de temperatura y el pandeo térmico mediante un análisis de bifurcación lineal (LBA). Inspecciones visuales pusieron en evidencia grandes deformaciones localizadas y fisuras en las soldaduras de unión de los tubos con las placas rigidizadoras. Un estudio metalográfico permite inferir que el acero estuvo sometido a temperaturas superiores a las de trabajo del material. El análisis de tensiones confirma una concentración de tensiones en la zona de fisuras. La comparación de modos de pandeo con las excesivas deformaciones en el tubo indica la importancia de controlar las temperaturas alcanzadas en el tubo y reducir el depósito de impurezas en la cara externa del tubo por evaporación de superficie.