Modelación matemática del comportamiento térmico de un horno de cocción tipo abierto / Freddy A. Mojica P ; tutor Alfonso Bencomo. , Rafael Tosta

Sección Publicaciones Oficiales Tesis de Grado Bibliografía Pregrado Apéndices Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales Ing. Metalúrgico

En este trabajo de investigación se desarrollo un modelo matemático asistido por computador, basado en el método del elemento finito. Mediante el uso de modelos se determina la distribución de temperaturas en estado transitorio de las fosas integrantes de las secciones durante la cocción de ánodos, tomando en cuenta el tiempo y la uniformidad de las temperaturas obtenidas durante el proceso, así como la temperatura máxima obtenida. La selección de la muestra fue realizada de manera aleatoria entre el número total de fosas integrantes de las secciones del horno. Para el registro de temperaturas durante toda la fase de experimentación se emplearon termocuplas tipo K (Cromel-Alumel), el registro y almacenamiento de temperaturas se realizó con un software de adquisición de datos. Para la etapa de desarrollo del modelo se empleó el paquete comercial ANSYS basado en el método del elemento finito el cual permite establecer geometrías, materiales y sus propiedades, y además realizar el mallado y el arreglo nodal para su posterior solución en forma iterativa. Para la obtención del modelo térmico del Horno de Cocción I durante el proceso de cocción de ánodos se consideró un análisis bidimensional, asumiendo un plano de simetría en la mitad de la fosa, además se considera que en dicho plano de simetría el sistema es adiabático. El mallado es obtenido mediante un generador de malla integrado al software utilizado, una vez realizado este mallado se obtuvo un total de 860 elementos y 482 nodos. Con el desarrollo de este modelo se observó que la distribución de temperaturas en la fosa no es homogénea, lo que ocasiona que las propiedades físico-químicas de los ánodos no sean las mismas a lo largo del ánodo. Además la temperatura máxima alcanzada según el modelo, difiere de la teórica en 200ºC aproximadamente lo que también afecta la calidad final de los ánodos. Con la realización de este trabajo se ha obtenido un modelo bidimensional en estado transitorio para el proceso de cocción de ánodos, el cual permite estudiar la distribución de temperaturas en las fosas del horno. Este modelo fue validado comparando los resultados del análisis con las mediciones realizadas en el horno tanto de manera automatizada como manual. Se sugiere que para estudios posteriores que se realicen al horno se desarrollen modelos térmicos similares que permitan observar el efecto producido por las mejoras realizadas a partir de las recomendaciones hechas en este trabajo.