EVALUACIÓN MEDIANTE DIFERENCIA FINITA DE TRANSFERENCIA DE CALOR QUE OCURREN EN EL PROCESO DE REDUCCIÓN DE ALUMINIO

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A. Oliver E. Lobo Martínez Martínez R ACUÑA

Resumen

RESUMEN


El aluminio es uno de los metales de mayor uso industrial y domestico debido a su baja densidad, alta conductividad
térmica y eléctrica, es liviano y tiene buenas propiedades mecánicas. Este elemento se obtiene de la alúmina, siendo
la temperatura de fusión de la alúmina 2040ºC; esta es demasiada elevada para poder abordar el proceso
industrialmente. Por lo que, aplicando energía eléctrica por kilogramo de alúmina [6.3 -14] Kwh/KgAl, a través de un
método de electrólisis en una celda de criolita (Na3AlF6) fundida, se baja la temperatura del proceso a 1000ºC. La
gran corriente eléctrica y la alta temperatura en la celda traen como consecuencia, entre otros, desgate de ánodos,
formación de costras en las paredes de la celda, efecto anódico no deseado, contaminación e inestabilidad en el
control del proceso. Con el fin de disminuir el problema, abordamos el método numérico de diferencias finitas para
resolver la ecuación de transferencia de calor asociadas al sistema físico de la celda. Para esto, estudiamos los perfiles
de temperaturas en el espacio y el tiempo mediante las herramientas computacionales en el simulador PDETOOL de
MATLAB y el manipulador y simulador matemático MAPLE. Finalmente, los resultados analíticos y numéricos
alcanzan una buena aproximación convergente.


ABSTRACT


Aluminum is one of the largest industrial metals and domestic use because of its low density, high thermal and
electrical conductivity, is lightweight and has good mechanical properties. This element is obtained from the alumina,
being the melting temperature of alumina 2040ºC; This is too high to approach the process industrially. So, applying
electrical energy per kg of alumina [6.3 -14] Kwh / kgal, through a method of electrolysis in a cell of cryolite
(Na3AlF6) melt, the process temperature is lowered to 1000 ° C. The high power and high temperature in the cell
brought as a consequence, among others, desgate anode, crusting on the walls of the cell, anode effect unwanted
pollution and instability in the process control. To lessen the problem, we address the finite numerical method for
solving the heat transfer equation related to physical differences in the cell system. For this study the temperature
profiles in space and time using computational tools in MATLAB PDETOOL simulator and the manipulator and
MAPLE mathematical simulator. Finally, analytical and numerical results reach a good convergent approach.

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Como citar
OLIVER, A. et al. EVALUACIÓN MEDIANTE DIFERENCIA FINITA DE TRANSFERENCIA DE CALOR QUE OCURREN EN EL PROCESO DE REDUCCIÓN DE ALUMINIO. Ciencia e Ingenieria, [S.l.], v. 2, n. 1, p. 18, oct. 2017. ISSN 2389-9484. Disponible en: <http://revistas.uniguajira.edu.co/rev/index.php/cei/article/view/12>. Fecha de acceso: 23 jan. 2020
Sección
Artículos