Ingenieria

Revisión literaria

1.1. Descripción del proceso a modelar




Crear los perfiles térmicos en planchones es muy importante ya que el proceso del horno debe tener un menor consumo energético y las emisiones contaminantes. Además, debe tener una distribución uniforme de la temperatura en el interior de los planchones a la salida del horno, para aumenta en gran medida la importancia dela predicción precisa y rápida del proceso de recalentamiento dentro del horno para el proceso de laminado posterior, pues esto determina la calidad de producto.
Los hornos presentan una producción específica según su diseño, el horno de tres zonas es el mas utilizado para el proceso de recalentamiento de planchones, como se muestra en la (fig. 1) se puede ver la producción en kg.[pic]
Fig. 1.


El proceso de combustión y el flujo resultante de gas caliente dentro de la cámara del horno influyen en el proceso de transferencia de calor por conducción, convección y radiación térmica a la vez. Los modelos y métodos para los procesos de transferencia de calor están muy demandados. Sobre todo, una predicción precisa del comportamiento de la radiación térmica esmuy importante porque la transferencia de calor por radiación térmica es superior al 90% del flujo total de calor que incide sobre la superficie del planchón. Para calcular con precisión la distribución de temperatura dentro de un planchón, el método de solución debe tener en cuenta el movimiento secuencial del planchón, el comportamiento del horno radiante de los gases, y la geometría compleja delhorno (fig. 2 y 3).

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Fig. 2. Pusher-type furnace real.
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Los hornos de empuje es el tipo de horno más utilizado en laminación para el recalentamiento continuo de palanquillas, planchones, tochos e incluso lingotes hasta 2.5 toneladas.
Su funcionamiento es normalmente continuo y se caracteriza porque el avance de la carga se realiza situado las piezas a la entradadel horno y empujando el conjunto de la carga a través de un recorrido tal, que sitúa cada vez una pieza en posición correcta a la salida del horno.






1.2. Análisis del proceso metalúrgico a modelar


1.2.1. Mecanismos participantes


Los mecanismos participantes son:


1. La radiación del horno hacia la superficie del planchón
2. La convección de los gases hacia lasuperficie del planchón
3. La conducción a través del planchón









Perfil del planchón Perfil del horno de recalentamiento

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1.2.2. Ecuaciones de fenómenos de transporte aplicables al proceso


Macroscópica


Balance general de energía:


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Microscópica


Ecuación general deconducción:
Se aplica en la transferencia de calor dentro del planchón.


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Ecuación de convección:
Se aplica en la transferencia de calor de los gases generados por la combustión dentro del horno.


Ecuación de Continuidad del fluido:


[pic] ρ = cte ( [pic]



Ecuación de conservación de momentum:


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Ecuación generalde energía:


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Simplificadas ingenierilmente en:


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Ecuación de radiación:
Se aplica en la transferencia de calor por radiación que se generan dentro del horno.


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[pic] ε ’ emisividad efectiva de la superficie
σ = Cte.Stefan-Boltzmann = 5.67x10-8 W/m2K4






1.3. Modelos matemáticos previamente aplicados


1.3.1. Esquema del proceso

Los hornos de recalentamiento utilizados tiene dimensiones de 35 - 39.2 m de largo, de ancho 11 m y de alto puede variar dependiendo la zona siendo la mas alta de 5 m., hay cinco zonas en el horno de recalentamiento, la zona de no-combustión, la zona de carga, la zona de...