Tesis Dr.Cs. Rafael Quintana Puchol-2013.pdf - Universidad Central ...

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un crisol de grafito. Hornos con estas características características se han utilizado utilizado en la obtención de fundentes fundidos [234] [11]. . Para Para desarrollar desarrollar el proceso se cuenta cuenta con con una una fuente fuente de de corriente corriente directa del Tipo Mansfer de 1000 A y 48 V. Para diseñar el horno se empleó la metodología propuesta por Lucio [235], , la cual propone para la determinación de los parámetros eléctricos las expresiones siguientes: UI = Pa, πDel(U/I) = K, 4I/(πDel 2 ) = Tt / √(Del) Donde las incógnitas son: son: U, tensión en volt (V); I, I, intensidad de corriente corriente en ampere ampere (A) (A) y y Del, Del, diámetro del electrodo en pulgadas (in) (i 21 : 1 in = 2,54 cm. Los valores conocidos son: Pa, potencia aparente en VA; K, resistividad periférica del electrodo en ohm pulgada (entre 0,23 y 0,34 Ω∙·in para el ferrocromo alto en carbono) y Tt, , constante que depende del coeficiente de transmisión térmica del material del electrodo (Tt = 250 A·in -1 , para electrodos de grafito estándar 5 ). Al resolver este sistema de ecuaciones, se determinan los parámetros desconocidos. A partir del diámetro de los electrodos se calcula la distancia entre ellos, el diámetro iámetro del crisol y la altura del crisol. Para determinar estas dimensiones se toma como criterio fundamental fundamental que que en en dependencia dependencia de de la la distribución distribución de de los los electrodos electrodos dentro dentro del del crisol crisol del del horno pueden formarse tres zonas de reacción: la zona de reacción óptima (Figura 3.11) y las zonas de reacción mínima y máxima (en Anexo 1, Figuras 3 y 4). En la la Figura Figura 3.11 3.11 (también (también en las Figuras 3 y 4 del Anexo 1) puede apreciarse la distribución de los electrodos para las diferentes zonas, donde: S, distancia entre los centros de los electrodos; A, lado de un triángulo equilátero inscripto en el perímetro perímetro interno del crisol crisol del del horno; Y, proyección en ½ A A (BE) (BE) de la distancia BC que que biseca biseca el el vértice vértice B B del del triángulo triángulo equilátero y y llega al centro de un electrodo en el punto C; Rel(CF) radio del electrodo; Rr(BC) y Dr(BD), radio y y diámetro diámetro de la la zona zona de de reacción; reacción; Rh(BC) Rh(BC) y y Dh(2BC = = BD), BD), radio radio y y diámetro diámetro mínimos de la cavidad interna del crisol del horno. También es fácilmente deducible que Rh = Dr. De la Figura 3.11, en el l triangulo rectángulo rectángulo BCF, BCF, puede puede determinarse determinarse que que sen 30 o = Rel / Rr= ½, por tanto: 128 Figura 3.12. Distribución de los electrodos para zona de reacción óptima dentro del crisol del horno. 21 La pulgada pulgada es una unidad de medida permitida permitida temporalmente por por el el Comité Estatal de Normalización en Cuba Cuba y su símbolo es in.
La ecuación (3.29) es aplicable a a las las otras otras dos dos disposiciones disposiciones de de electrodos electrodos dentro dentro del horno horno (véanse Figuras 3 y 4, Anexo 1). De la Figura 3.12 se deducen las relaciones siguientes: S = A − 2Y (3.30). En el triangulo BDE: BE = ½ A = cos (30 o )Rh = ½√3∙·Rh √3∙·Rh por tanto A = ½√3∙·Dh En el triangulo BEF: FB = Y, Y Y = cos (30 o )Rh = ½√3∙·Rh √3∙·Rh por tanto Y = ¼√3∙·Dh Sustituyendo A y Y en la expresión (3.30) se obtiene: S La ecuación (3.31) es aplicable, también, a las otras dos disposiciones de electrodos dentro del horno (Figuras 3 y 4, Anexo 1). La distribución de los electrodos para la zona de reacción óptima 22 se muestra en la la Figura 3.12; los cálculos para esta zona se exponen a continuación: 3 S 3Rr Dr , al despejar Dr y sustituirlo en la ecuación 2 (3.32) se obtiene: Dh=2,31 =2,31S. En la la Figura Figura 3.13 se expone un esquema para el el cálculo de la profundidad del crisol del del horno horno (Hc), el cual se determina por: 3 3 Dh Dr (3.31). 2 2 donde: Dp = Dr (Dp= Diámetro primitivo). Determinación de las dimensiones del horno Se parte de de una una fuente fuente de de corriente corriente directa directa de de 48 48 000 000 VA. VA. Esta Esta fuente fuente tiene tiene un un factor factor de de marcha marcha de 1 1 hora hora al 100 % de su capacidad, por tanto para explotarla durante un periodo periodo de tiempo tiempo mayor se realizan los cálculos sobre la base base de que trabaje a un 60 60 % % de su capacidad (28 800 VA) para un régimen de: I = 35 V y U = 823 V. 129 Rr= 2Rel (3.29). Hc = tan(46,4 o )·Dp, Hc = 1,05 Dp (3.32), Figura 3.13 3.13. Esquema para el cálculo de la profundidad del crisol del horno. Con vistas a simplificar la construcción del horno, horno, sobre sobre todo los los dispositivos de de elevación y y descenso de de los los electrodos, electrodos, el el diseño del horno horno se se hará hará sobre sobre la la base de de un un horno de un solo solo 22 El cálculo para la zona de reacción mínima se realiza partiendo de la Figura 3 del Anexo 1. 1 En esta figura se observa que: S = 2Rr o sea S = Dr. Sustituyen Sustituyendo Dr por S en la ecuación (3.31) ) y despejando Dh se obtiene: Dh = 2,15S. La disposición para la zona de reacción máxima se muestra en la Figura 4 del Anexo 1, en la cual se puede apreciar que: S = Rr+Rel = Dr/2 + Del/2 despejando: Dr = 2S - Del. Sustituyendo ituyendo Dr en la ecuación (3.31 (3.31) se obtiene que: Dh = 3,15S-Del.
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