Diseño de un horno de crisol para la fundición de 600 kg. de aluminio reciclado utilizando gas natural

Abstract

En la presente tesis se realiza el diseño de un horno basculante de crisol con capacidad para fundir 600 kg de aluminio reciclado en forma de trozos o a granel. El sistema de combustión utiliza gas natural como combustible proveniente de la red de distribución pública de Lima Metropolitana. La temperatura a la que trabaja el equipo será de 760°C (temperatura de colada del aluminio) y el tiempo para realizar todo el proceso no deberá ser mayor a 1 hora para lo cual se utiliza un quemador de alta velocidad con un rango de potencia de operación de 85kW hasta 590 kW. Para obtener el diseño final, primero se realizó una introducción a los parámetros básicos de diseño (propiedades físicas del aluminio, flujos de calor, descripción de los fenómenos de transferencia de calor, entorno de trabajo, etc.) que fueron necesarios para la realización de los cálculos tanto energéticos como mecánicos. Se aplicó la metodología de diseño que permitió conocer el concepto de solución óptimo para las consideraciones de operación establecidas. A partir de esta concepción se realizó el diseño térmico que posibilitó determinar la dimensión de la cámara del horno cuyo diámetro interior es 1083mm; también se definió que el espesor de paredes de aislamiento es de 127mm y se conoció cuál es el flujo de calor necesario para realizar el proceso de fundición encendiendo el horno desde frío (compensación por pérdidas y absorción de calor a través de las paredes). Asimismo, también se realizó el cálculo de la cavidad para la chimenea y de los flujos necesarios de combustible y aire que determinaron el diámetro de tuberías a utilizar para el suministro hacia el quemador con valores de 2 y 4 pulgadas respectivamente. Por otra parte, se hizo el cálculo para los elementos estructurales y de apoyo tales como vigas, ejes, cordones de soldadura, rodamientos y pistones hidráulicos; dichos elementos son la base en donde se soportan todos los demás elementos mencionados además de permitir el giro de la cámara del horno (basculación) para verter el aluminio una vez que este haya alcanzado su temperatura de colada. Finalmente, se realizó el presupuesto del proyecto cuyo monto aproximado es de US$ 57,712.93 para la adquisición de equipos, materiales además de la mano de obra y servicios necesarios para ejecutar la fabricación y montaje del equipo.