Cálculo y diseño de un horno rotativo de 3.6 TMD de capacidad para la producción de fierro fundido

Abstract

No obstante, la recesión económica que afectó a todos los sectores de la producción del país en los últimos años, el sector industrial denominado metal - mecánico es uno de los que más se ha desarrollado, aunque no en toda la amplitud que debiera. Incluso puede decirse que la crisis económica con su secuela de restricciones a la importación de muchos repuestos y piezas de bienes de capital dio lugar a que algunos de estos se construyan con tecnología nacional, impulsando de este modo su desarrollo. La industria metalmecánica involucra un conjunto de procesos básicos que pueden clasificarse como sigue: - Maquinado (torneado, cepillado, fresado, rectificado, taladrado, escariado, etc.) - Soldadura - Tratamientos térmicos - Prensado (estampado, troquelado, embutido, punzonado, etc.) - Matrizado - Forja (abierta o cerrada) - Fundición Utilizando varios de estos procesos, actualmente en el país se construyen con insumos nacionales y/o importados muchos bienes de capital (máquinas, herramientas, equipos), algunos de ellos con calidad de exportación. La complejidad y calidad cada vez mayor de los productos que se fabrican, ha dado lugar a áreas de especialización. De este modo se alivia en algo uno de los principales problemas propios de un país subdesarrollado en lo que se refiere al intercambio comercial entre países, como es, la necesidad de exportar materia prima a bajo precio e importar de los países desarrollados productos manufacturados con alta tecnología de elevados costos. En este sentido, el presente trabajo espera ser una contribución a la difusión de las cualidades de funcionamiento y ventajas económicas que ofrece el horno rotativo para fundición de metales. Hasta el día de hoy, por lo menos en nuestro medio, sólo tenía conocimiento un grupo muy reducido de personas, quienes guardan una impenetrable reserva al respecto. E1 orden en que se presentan los capítulos, obedece a un sentido lógico según el cual, un capítulo no puede iniciarse a menos que se concluya el anterior. En el primer capítulo, se hace una breve introducción indicando el objetivo de la Tesis, los antecedentes del horno rotativo, su semejanza con otras máquinas, el método de trabajo utilizado y sus limitaciones. En el segundo capítulo, se hace una descripción sucinta da los principales metales que pueden fundirse en el horno, con énfasis en el hierro fundido o fierro gris, por ser el metal de mayor consumo y menor precio. El tercer capítulo comprende el diseño propiamente dicho del horno, empezando de unís descripción general de los elementos que deben constituirlo, en base a otros hornos de similar estructura, p. ej. el horno de fabricación de cemento Clinker, guardando las distancias por supuesto. El dimensionamiento se inicia a partir de las observaciones realizadas del funcionamiento de quemadores en diversos tipos de máquinas. Se realiza un estudio general de los principales tipos de materiales refractarios a fin de detectar el más adecuado para el presente caso. En el cuarto capítulo se realiza el Balance Térmico tratando de abarcar todas las formas de interacción térmica que tiene lugar dentro del horno. Algunos de ellos son de difícil determinación analítica en forma directa, ¿p. ej. el flujo calórico por convección forzada de los gases de combustión sobre la carga, el calor radiante centre los, gases - paredes - carga. Para el cálculo de algunos flujos de calor se recurre a formular hipótesis simplificadoras. El Balance Térmico permite determinar el consumo y ahorro de combustible, y la eficiencia del horno bajo determinadas condiciones de funcionamiento. En el capítulo cinco, se realiza la descripción de los quemadores nacionales e importados y luego su selección, el dimensionamiento del intercambiador de calor, el cálculo y la selección del ventilador y se consignan los elementos del sistema de suministro de aire y de combustible. El capítulo seis comprende e l cálculo y diseño del sistema de transmisión de potencia, empezando por el diseño y chequeo de las llantas y luego de polines. analizan todas las cargas estáticas y dinámicas que actúan sobre el horno para la determinación de Ja potencia requerida en los polines. En el planteamiento del sistema de transmisión se realizan muchos cálculos preliminares, que dan como resultado las relaciones de velocidad indicadas. No es ajeno un breve estudio de las condiciones de funcionamiento de la caja del reductor de velocidades (dimensionamiento, capacidad técnica, espesor de pared, lubricación). Finalmente se calculan los ejes de los polines, de la rueda dentada y del tornillo sin fin, así como los rodamientos y su selección. En el capítulo siete, entre los principales elementos auxiliares del sistema, se calcula y diseña un tipo de freno de zapata corta con solenoide que resulta ser el más apropiado para el caso requerido y un calentador para el combustible. El capítulo ocho trata sobre la cimentación del horno, se calcula para condiciones poco favorables de terreno y con un amplio margen de seguridad, así como los posibles asentamientos por varios métodos. En el capítulo nueve, se evalúan los costos de diversos componentes del sistema con las restricciones que se indican, enfatizando en el horno propiamente dicho. Se determina un costo global aproximado del sistema y mediante los índices económicos se trata de justificar el proyecto. Como complemento inherente a la actividad a desarrollar, en el capítulo diez se exponen los principales; riesgos; en plantas de fundición y las medidas precautorias para cada case. Se trata brevemente sobre la naturaleza del fuego y la forma de combatirlos con las sustancias más apropiadas. En casi todo el capítulo se encontrará información susceptible de utilizar en el cálculo y diseño de hornos rotativos de otras capacidades. En los Apéndices se acompaña más información al respecto. Para la elaboración del presente trabajo ha sido muy importante el apoyo incondicional brindado por la Empresa "Fundiciones Metalúrgicas S.R.Lta., de lo cual hago público mi reconocimiento.