Cálculo de la fuerza de fricción necesaria para extraer el coque de hornos solera para el diseño de prototipos de máquinas de empuje

• Duque Suarez, Oscar Manuel ; Duarte Márquez, Marco José ^[1] ; Valero Jaimes, Leopoldo ^[1] ; Alarcón Suarez, Elio ^[1] ; Davila Sepulveda, Sergio Andres ^[1]
  1. [1] Universidad Francisco de Paula Santander

     Universidad Francisco de Paula Santander

     Colombia

     
• Localización: Mundo FESC, ISSN-e 2216-0388, ISSN 2216-0353, Vol. 12, Nº. 24, 2022, págs. 201-213
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Calculation of the friction force required to extract coke from open heart furnace for the design of pusher machine prototypes
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    El presente artículo expone uno de los resultados de la investigación cofinanciada por MINCIENCIAS mediante la convocatoria 851 del 2019 y apoyada por Tecnoparque SENA sede nodo Ocaña, que permitió materializar, aplicando la metodología I+P+D3 (Investigación+Planificación+Definición del producto, Diseño y Desarrollo), un prototipo innovador de una máquina de empuje para extraer coque de hornos solera. Para lograrlo, se calculó la fuerza de fricción necesaria a vencer para extraer el coque, a través de un procedimiento de diseño basado en el estudio de Badiuzzaman y Sadayoshi & Michikata; desarrollado en función de las características de un horno vertical, cuya geometría, características y capacidad de producción, son totalmente diferentes a un horno solera, por consiguiente, las variables de diseño son distintas. Así, bajo una metodología teórica, resultado de la adaptación ingenieril de horno vertical a horno solera, y bajo una metodología experimental, se presenta un procedimiento de diseño para calcular la fuerza de fricción necesaria a vencer para extraer 2.8 Toneladas de coque por la máquina de extracción en el proceso de deshorne de un horno solera, comúnmente usado en Norte de Santander y Colombia. Teóricamente, se presenta un procedimiento, desde parámetros como el peso de la torta de coque y los coeficientes de fricción, para hallar la fuerza de rozamiento y empuje. Se realizó una validación experimental, a partir de una metodología propuesta, para calcular la fuerza que necesita el motor en la extracción del coque, desde variables como el voltaje, el amperaje, la eficiencia y el factor de potencia. Se evidencia una correspondencia del 86.7% entre los datos teóricos de la fuerza máxima a ejercer para vencer la condición pegajosa con respecto a los datos obtenidos experimentalmente; lo que permite concluir una estimación satisfactoria de los coeficientes usados teóricamente para la selección del motor y componentes de la máquina.

  • English

    This article presents one of the results of the research co-financed by MINCIENCIAS through the call 851 of 2019 and supported by Tecnoparque SENA Ocaña node, which allowed the materialisation, applying the methodology I+P+D3 (Research+Planning+Definition of the product, Design and Development), of an innovative prototype of a pusher machine to extract coke from solera ovens. To achieve this, the friction force necessary to overcome to extract the coke was calculated through a design procedure based on the study by Badiuzzaman and Sadayoshi & Michikata; developed according to the characteristics of a vertical oven, whose geometry, characteristics and production capacity are totally different from a hearth oven, and therefore, the design variables are different. Thus, under a theoretical methodology, as a result of the engineering adaptation of a vertical furnace to a hearth furnace, and under an experimental methodology, a design procedure is presented to calculate the friction force necessary to overcome to extract 2.8 Tons of coke by the extraction machine in the baking process of a hearth furnace, commonly used in Norte de Santander and Colombia. Theoretically, a procedure is presented, based on parameters such as the weight of the coke cake and the friction coefficients, to find the friction and thrust force. An experimental validation was carried out, based on a proposed methodology, to calculate the force required by the motor in the extraction of the coke, based on variables such as voltage, amperage, efficiency and power factor. There is an 86.7% correspondence between the theoretical data of the maximum force to be exerted to overcome the sticky condition with respect to the data obtained experimentally; which allows us to conclude a satisfactory estimation of the coefficients used theoretically for the selection of the motor and components of the machine.