Procedimiento de medición de la temperatura superficial interna de un tubo y dispositivo asociado.

Dispositivo de medición de la temperatura de la superficie interna (S) de un tubo (T) de eje longitudinal (XX'),

quecomprende:

- una sonda (So) que comprende una pluralidad de elementos sensibles (8) a la temperatura, distantes entre sí,teniendo cada uno de ellos su extremo libre (80) paralelo al eje (XX'),

- unos medios (5, 50, 52, 6, 7, 70) para distanciar radialmente al eje el extremo libre (80) de los elementos sensibles(8),

- unos medios (5, 50, 52, 6, 7, 70) para aplicar un esfuerzo determinado sobre el extremo libre del (de los)elemento(s) sensible(s) distanciado(s) radialmente, siendo el esfuerzo de contacto constante y reproducible,cualquiera que sea el punto de la superficie interna S sobre el cual se pretende efectuar una medición detemperatura;

en el que la sonda (So) comprende un cuerpo hueco (2, 3), caracterizado porque los elementos sensibles (8) sematerializan en una pluralidad de alambres flexibles, cada uno de ellos con un extremo (81) fijado dentro del cuerpohueco y un extremo libre (80) incurvado hacia el exterior, y

los medios de distanciamiento de los alambres flexibles (8) y de aplicación de esfuerzo determinado en su extremolibre (81) comprenden:

• una placa (9) de anchura L, en configuración de émbolo a cuyo través pasan los alambres (8),

• un fuelle (6) fijado al émbolo (9) y al cuerpo hueco (2, 3) determinando con los mismos un recinto estancoadaptado para estar en comunicación con un dispositivo de presurización,

•unas lengüetas flexibles (5), cada una de ellas con un extremo (51) fijado al cuerpo hueco (1) en orden a distarentre sí una distancia L y un extremo libre (50) solidario exteriormente con el extremo libre (80) de uno de losalambres flexibles (8) e interiormente con un tope (52).

Procedimiento de medición de la temperatura superficial interna de un tubo y dispositivo asociado Campo técnico y técnica anterior

La invención se refiere a un novedoso procedimiento de medición de la superficie interna de un tubo y a un dispositivo asociado.

El nuevo procedimiento permite medir la temperatura sobre la superficie interna de un tubo dominando la presión de contacto entre los elementos sensibles y dicha superficie. Así, merced al procedimiento según la invención y dependiendo de los casos que se consideren, es posible acceder al campo de temperatura discretizado en el espacio (caso de un ensayo estacionario) si se desplaza la sonda según la invención, o a la cinética de evolución de la temperatura sobre el número de puntos correspondientes al número de zonas sensibles presentes en la sonda según la invención.

La obtención del campo de temperatura sobre la superficie interna de un tubo constituye una información de valor en los estudios experimentales en termohidráulica. En efecto, su conocimiento preciso conduce a la estimación fina del coeficiente de intercambio, a la detección de las regiones de cambio de fase (condensación, vaporización) , a la localización de una zona de transferencia térmica alterada o modificada. Ahora bien, es particularmente difícil obtener una medición de temperatura de superficie en un medio confinado, como es la superficie interna de un tubo, y muchas veces el experimentador tiene que contentarse con una información parcial y estática.

Actualmente, la información acerca de la temperatura es obtenida con el concurso de sondas móviles con termopares oprimidos contra la pared interna de tubo mediante un resorte. Por consiguiente, el esfuerzo ejercido varía con la posición de la medición.

Se conoce, por la publicación titulada «Heat Transfer Studies With Candu Fuels Simulators» publicada con el número 2428, con motivo de la conferencia organizada en el «5th International Conference on Nuclear Engineering ICONCE5» que se celebrara del 26 al 30 de mayo de 1997, una sonda que comprende unos elementos sensibles a la temperatura, realizados en Inconel®, en forma de vainas. La flexibilidad natural de estos elementos sensibles les permite actuar como resortes y, así, quedar cada uno de ellos en contacto con la superficie interna de tubo cuya temperatura se pretende conocer. Sin embargo, esta sonda no permite dominar el esfuerzo de contacto entre los elementos sensibles y la superficie interna del tubo, ya que aquel únicamente depende de la flexibilidad natural de estos últimos. Se conoce, por el documento FR 2514896, una sonda introducible en tubos. La sonda comprende el cuerpo de la sonda, que es hueco y que presenta dos orificios por donde un fluido entra y sale, y un émbolo que se acuña contra la pared interna del tubo cuando se pone en presión dicho fluido.

Por todo ello, es finalidad de la presente invención reducir y uniformizar la incertidumbre debida a la diferencia de resistencia de contacto sobre el conjunto de la superficie de medición.

Otra finalidad de la invención es reducir el desgaste de la zona de contacto de elemento (s) sensible (s) de una sonda utilizada para la medición en los desplazamientos en el interior de un mismo tubo y, por tanto, prolongar la vida útil de la sonda.

Exposición de la invención Para tal fin, la invención tiene por objeto un procedimiento de medición de la temperatura de la superficie interna de tubo, en el cual se realizan las siguientes etapas:

a) se pasa a distanciar al menos un elemento sensible a la temperatura, de una sonda, radialmente a su eje de revolución (XX’) , en orden a ponerlo (s) en contacto contra la superficie interna del tubo,

b) se aumenta el esfuerzo de contacto aplicado entre el (los) elemento (s) sensible (s) de la sonda y la superficie 55 interna hasta que este alcance un valor determinado en todos los puntos de dicha superficie, siendo el esfuerzo de contacto constante y reproducible, cualquiera que sea el punto de la superficie interna S sobre el cual se pretende efectuar una medición de temperatura.

Por «elemento (s) sensible (s) a la temperatura» de una sonda, se debe entender, en el presente documento y dentro del ámbito de la invención, la (s) parte (s) de la sonda cuyo material constitutivo posee una propiedad variable con la temperatura (resistencia eléctrica, fuerza electromotriz, etc.) a las cual esta (s) es (son) sometida (s) por contacto.

Así, puede (n) ser una (s) parte (s) de un termómetro de resistencia de platino, de un termistor constituido a partir de un material semiconductor, de termopares, etc.

De acuerdo con la invención, se desplaza (n) sobre la superficie que ha de medirse uno (s) termómetro (s) miniaturizado (s) . Este (os) termómetro (s) (termopar (es) , sonda de resistencia de platino, termistor (es) ) está (n) solidarizado (s) mediante una sonda y unido (s) a la superficie interna del tubo, bien sea directamente, o bien mediante un elemento de contacto específico cuya inercia térmica es limitada, controlando el esfuerzo de contacto y, consecuentemente, la resistencia térmica de contacto. El material empleado para fabricar este elemento de contacto tiene que contar con una conductividad térmica lo más elevada posible con el fin de reducir el tiempo de estabilización de temperatura de la sonda. En el caso de sondas utilizadas bajo potencial eléctrico, el material tiene además que estar aislado eléctricamente. Preferentemente, puede tratarse de diamante. Puede tratarse asimismo de nitruro de aluminio o del nitruro de boro.

La posibilidad de desplazar el instrumento de medición permite captar una información más completa y/o mejor localizada. El dominio del esfuerzo de contacto conduce a la atenuación de la resistencia térmica de contacto y, consecuentemente, a la reducción de la incertidumbre de medición. La supresión del contacto contra el tubo medido en el transcurso del desplazamiento anula los efectos del rozamiento sobre el desgaste de los elementos de contacto y del tubo, limitando con ello la evolución en el tiempo de la resistencia térmica y la alteración de la superficie de medición.

De acuerdo con la invención, se pilota la presión de contacto del (de los) elemento (s) sensible (s) sobre el cilindro cuyo campo de temperatura es medido. La invención se puede adaptar a cualquier diámetro de tubo, a cualquier condición de temperatura accesible a la medición mediante termopar, sonda de resistencia de platino o termistor,

adaptando los materiales escogidos para la realización del bastidor de la sonda.

La ganancia principal concierne a la reproducibilidad de las mediciones de temperatura de un punto a otro de la superficie mediante uniformización de la resistencia de contacto por una parte y, por otra, en el tiempo, merced a la reducción del desgaste (al suprimirse el contacto sonda / pared en las fases de desplazamiento en el interior del

tubo) .

Preferentemente, cuando se desplaza la sonda en el interior del tubo, se hace cesar el esfuerzo aplicado por el (los) elemento (s) sensible (s) contra la superficie interna del tubo. Ventajosamente, la cesación del esfuerzo aplicado es tal que entre el (los) elemento (s) sensible (s) de la sonda y la superficie interna del tubo no subsiste contacto alguno.

La invención concierne asimismo a un dispositivo de medición de la temperatura de la superficie interna de un tubo, que comprende:

- una sonda de eje de revolución que comprende al menos un elemento sensible a la temperatura con un extremo 35 libre que discurre paralelamente a un eje longitudinal;

- unos medios para distanciar radialmente al eje el extremo libre del (de los) elemento (s) sensible (s) ,

- unos medios para aplicar un esfuerzo determinado sobre el extremo libre del (de los) elemento (s) sensible (s)

distanciado (s) radialmente, siendo el esfuerzo de contacto constante y reproducible, cualquiera que sea el punto de la superficie interna S sobre el cual se pretende efectuar una medición de temperatura.

De acuerdo con una forma preferida de realización, el dispositivo comprende una pluralidad de elementos sensibles distantes entre sí y, cada uno de ellos, con su extremo libre paralelo al eje.

La sonda comprende preferentemente un cuerpo hueco y los elementos sensibles se materializan preferentemente en una pluralidad de alambres flexibles. Cada uno de estos elementos tiene un extremo fijado dentro del cuerpo hueco y el otro extremo queda libre e incurvado hacia el exterior.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa, los medios de distanciamiento de los alambres flexibles y de aplicación de esfuerzo determinado en su extremo libre... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de medición de la temperatura de la superficie interna (S) de un tubo (T) de eje longitudinal (XX’) , que comprende: 5

-una sonda (So) que comprende una pluralidad de elementos sensibles (8) a la temperatura, distantes entre sí, teniendo cada uno de ellos su extremo libre (80) paralelo al eje (XX’) ,

- unos medios (5, 50, 52, 6, 7, 70) para distanciar radialmente al eje el extremo libre (80) de los elementos sensibles 10 (8) ,

- unos medios (5, 50, 52, 6, 7, 70) para aplicar un esfuerzo determinado sobre el extremo libre del (de los) elemento (s) sensible (s) distanciado (s) radialmente, siendo el esfuerzo de contacto constante y reproducible, cualquiera que sea el punto de la superficie interna S sobre el cual se pretende efectuar una medición de

temperatura;

en el que la sonda (So) comprende un cuerpo hueco (2, 3) , caracterizado porque los elementos sensibles (8) se materializan en una pluralidad de alambres flexibles, cada uno de ellos con un extremo (81) fijado dentro del cuerpo hueco y un extremo libre (80) incurvado hacia el exterior, y

los medios de distanciamiento de los alambres flexibles (8) y de aplicación de esfuerzo determinado en su extremo libre (81) comprenden:

• una placa (9) de anchura L, en configuración de émbolo a cuyo través pasan los alambres (8) , 25

• un fuelle (6) fijado al émbolo (9) y al cuerpo hueco (2, 3) determinando con los mismos un recinto estanco adaptado para estar en comunicación con un dispositivo de presurización,

• unas lengüetas flexibles (5) , cada una de ellas con un extremo (51) fijado al cuerpo hueco (1) en orden a distar

entre sí una distancia L y un extremo libre (50) solidario exteriormente con el extremo libre (80) de uno de los alambres flexibles (8) e interiormente con un tope (52) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la placa en configuración de émbolo (9) y el tope (52) son de formas troncocónicas complementarias. 35

3. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende un contrapeso (7) que comprende un vaciado (700) en el que se aloja el extremo libre (80) de un elemento sensible (8) , contrapeso (7) cuyo material asegura la continuidad térmica entre una pieza (T) en contacto exterior con él y el elemento sensible.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que el material del contrapeso asegura además el aislamiento eléctrico entre la pieza (T) y el elemento sensible (8) .

5. Procedimiento de medición de la temperatura de la superficie interna (S) de tubo (T) de eje longitudinal (XX’) con un dispositivo de medición según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se realizan las siguientes etapas:

a) se pasa a distanciar al menos un elemento (8) sensible a la temperatura, de una sonda (So) , radialmente al eje (XX’) , en orden a ponerlo (s) en contacto contra la superficie interna (S) del tubo,

b) se aumenta el esfuerzo de contacto aplicado entre el (los) elemento (s) sensible (s) (8) de la sonda y la superficie 50 interna hasta que este alcance un valor determinado en todos los puntos de dicha superficie, siendo el esfuerzo de contacto constante y reproducible, cualquiera que sea el punto de la superficie interna S sobre el cual se pretende efectuar una medición de temperatura.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que, cuando se desplaza la sonda en el interior del tubo, se hace 55 cesar el esfuerzo aplicado por el (los) elemento (s) sensible (s) contra la superficie interna del tubo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la cesación del esfuerzo aplicado es tal que entre el (los) elemento (s) sensible (s) de la sonda y la superficie interna del tubo no subsiste contacto alguno.

8. Uso de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, para medir la temperatura de superficie interna (S) de tubos (T) de instalación experimental que simulan por efecto Joule directo la liberación de potencia de las barras de combustible nuclear.