Modelo de simulação em tempo real de um forno de reaquecimento de tarugos para laminação

Abstract

En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo matemático computacional capaz de simular el proceso de calentamiento de barras de acero en el interior de un horno de recalentamiento para Iaminación. La metodologia propuesta simula el proceso de combustión, calculando las energías de entrada, salida y las pérdidas inherentes al proceso.EI algoritmo computacional de simulación del horno permite al usuario Ia reproducción del proceso de combustión a partir de los volúmenes medidos de los reactivos en Ia entrada y de sus respectivas oomposiciones y, a partir de entonces, se calcula Ia composición de losproductos a través de un modelo de combustión completa para mezclas pobres y de combustión incompleta, a una ecuación de equilibrio químico, para mezclas ricas. La temperatura del desenhorno las barras de acero se calcula por medio de Ia determinación del coeficiente de transferencia de calor entre el ambiente del horno y las barra de acero,utilizando, para eso, el principio de convección forzada con flujo turbulento sobre una placa isotérmica. La energía del aire y del GAF recuperada tras el paso por los recuperadores de odor se cacula a través de modelos de regresi on desarrollados empiricamente y sus respectivos rendimientos son determinados por el método de efectividad de NUT (Numero de Unidades de Trasferencia). Las pérdidas por el agua de refrigeración y por las paredes externas del homo son determinadas a traves de modelos simplificados y se calcularon las otras pérdidas siguiendo un modelo de regresión empírico en el cual se utilizaron datos medidos en el proceso. Para determinar el resultado de Ia función objetivo final, se adoptó el método de búsqueda de raíces de Newton-Raphson. La simulación permite cacular: el balance térmico en el presente caso, Ia eficiencia de los intercambiadores de horno y el calor, Ia composición química de Ia mezcla de reactivos y productos de Ia combustión y el exceso de aire utilizado en la reacción, Ia temperatura delos reactivos y productos de combustión después de pasar por los intercambiadores de calor; Ia temperatura de desenhorno de las barras, entre otras variables importantes para Ia gestión de procesos. EI modelo ha demostrado ser un instrumento eficaz para un manejo más refinado del proceso en tiempo real.