Solución al balance de energa interna en procesos de colada continua de palanquillas de acero al carbono, en base el método de Galerkin libre de elementos

FIGUEROA POLEO, INÉS M.; ÁLVAREZ HOSTOS, JUAN C.; BENCOMO, ALFONSO D.

Caracas

Congreso; Jornadas de Investigación de la Facultad de Ingeniería y Encuentro Académico Industrial, JIFI-EAI, 2016; 2016

Universidad Central de Venezuela

Resumen. El presente trabajo de investigación ha sido conducido con el objeto de desarrollar una solución alternativa al balance de energía interna en procesos de colada continua (CC) de palanquillas de acero al carbono, con base al método de Galerkin Libre de Elementos (MGLE) y funciones de forma formuladas con aproximaciones por mínimos cuadrados móviles. El balance de energía interna (bajo una descripción lagrangiana) ha sido desarrollado con esta formulación débil, con la finalidad de resolver el problema de transferencia de calor. Las características del MGLE y la construcción de las funciones de forma han sido descritas. El sistema de ecuaciones ha sido adaptado a un problema de transferencia de calor pseudo-transitorio bajo un enfoque de superposición de cortes transversales en toda la longitud metalúrgica. Las leyes de transporte, aspectos no lineales y condiciones de frontera, se han especificado. Finalmente, el modelo ha sido resuelto para estimar la distribución de temperaturas y la evolución del frente de solidificación. Los resultados se han comparado con las distribuciones reportadas y mediciones físicas obtenidas por otros autores. Se ha determinado que esta técnica puede ser utilizada con éxito en la solución de problemas de transferencia de calor pertinentes a procesos de CC reales.Abstract. The present research-work has been carried out in order to develop an alternative solution to the internal energy balance in carbon steel billets continuous casting (CC) processes, on the basis of the Element Free Galerkin (EFG) method and shape functions formulated by moving least squares approximations. The internal energy balance (under a Lagrangian description) has been developed with this weak formulation, in order to solve the heat transfer problem. The EFG features and construction of the shape functions have also been described. The equations system has been adapted to a pseudo-transient heat transfer problem under a transversal slides superposition approach along the entire metallurgical length. The transport laws, non-linear aspects and boundary conditions have been specified. Finally, the model has been solved in order to estimate the temperature distribution and the evolution of the solidification front. The results of the EFG model have been compared with the reported distributions and physical measurements obtained by other researchers. It has been proven that this technique can be successfully employed in the solution of heat transfer CC problems.