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Título : Diseño y construcción de un horno calentado por resistencias eléctricas que trabaje en un rango de temperaturas entre 1000 a 1350 grados centígrados, y controlado por un sistema computarizado
Autor : Pillajo Corella, Boris Marcelo
Romero Velasco, Fabricio Ismael
Palabras clave : Transferencia de calor
Control automático
Fecha de publicación : 20-nov-2015
Editorial : Quito, 2016.
Citación : Pillajo Corella, B. M., & Romero Velasco, F. I. (2016). Diseño y construcción de un horno calentado por resistencias eléctricas que trabaje en un rango de temperaturas entre 1000 a 1350 grados centígrados, y controlado por un sistema computarizado. 220 hojas. Quito : EPN.
Resumen : In this study the details of construction and design of an electric furnace are presented. This furnace was built with three resistances which work in a range of 1000 and 1350 centigrade degrees, and controlled with a computerized system. It is presented a resume about heat treatment, industrial furnaces and a heat transfer systems is described. This is important to determine the design parameters, refractory materials, construction methods, and calculus procedures to an accurate measuring of the insulating layer, material distribution. According to the state of the art consulted, the previous mentioned parameters are designed with the maximum operation temperature and a decreasing thermal conductivity. Physical properties such as density, thermal conductivity, and specific heat under constant pressure are necessary to obtain the ideal thickness of the furnace walls. The heat losses are useful to calculate the stored heat in both the chamber and the coating, which allows determine the oven power. A mathematical model is developed to predict the behavior of the temperature regarding the time (transient behavior) inside the chamber. Khantal A-1 wire is picked up as heat generator element. This element works with a three-phase 220 Volts balanced delta connection. The same kind of connection is established as the source for control and regulation devices. In the construction process, all the recommendations are followed in order to approximate as much as possible the theoretical design to the reality. Through the vacuum test and the Ziegler-Nichols rules, PID control constants are determined. AISI 1045 and 420 steel specimens are used in practical tests in the furnace, which is an imperative step for the results analysis, conclusions and recommendations that must be considerate for developing similar projects .
Descripción : En el presente trabajo se aborda el diseño y construcción de un horno calentado por resistencias eléctricas que trabaje en un rango de temperaturas entre 1000 y 1350 grados centígrados, y controlado por un sistema computarizado. Se presenta el resumen teórico sobre tratamientos térmicos, hornos industriales para realizar tratamientos térmicos y los mecanismos de transferencia de calor presentes en hornos industriales que permiten establecer los parámetros de diseño, materiales refractario, métodos constructivos y formas de cálculo para el dimensionamiento correcto de las capas aislantes, la distribución de los materiales que conforman el revestimiento se realiza en base al criterio de la temperatura máxima de trabajo y una conductividad térmica decreciente de acuerdo con la bibliografía técnica consultada. Las propiedades físicas como son la densidad, conductividad térmica y calor específico a presión constante permiten determinar el espesor óptimo de la pared del revestimiento de acuerdo al cálculo de las pérdidas de calor, además permite calcular el calor acumulado en la cámara y en el revestimiento para luego obtener la potencia total del horno. Se realiza un modelo matemático para predecir la evolución de la temperatura con el tiempo (régimen transitorio) en el interior de la cámara del horno. Se selecciona el alambre Khantal A-1 como el elemento calefactor con una conexión en delta equilibrada alimentada por una fuente trifásica de 220V, los mismos parámetros eléctricos se usan para seleccionar los equipos de regulación y control del circuito eléctrico. Durante la construcción se sigue todas las recomendaciones constructivas con el fin de que los parámetros constructivos sea aproximen a los fijados teóricamente. Con la prueba en vacío se determinan las constantes del control PID mediante la regla de Ziegler-Nichols y se realizan pruebas con los tratamientos térmicos en probetas de acero AISI 1045 y AISI 420, finalmente se concluye el trabajo con el análisis de resultados y conclusiones de recomendaciones que deben considerarse al desarrollar proyectos similares.
URI : http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/14106
Aparece en las colecciones: Tesis Mecánica (IM)

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