Evaluación mediante diferencia finita de transferencia de calor que ocurren en el proceso de reducción de aluminio

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.