Aplicación del problema inverso de conducción de calor a la estimación de la temperatura superficial interior de cucharas de trasvase de acero líquido en acerías

Abstract

Son muchos los procesos ingenieriles en los que distintos cuerpos sólidos quedan sometidos a muy altas temperaturas. En esos ambientes hostiles no es posible llevar a cabo la medida directa de la temperatura que llega a soportar el material. Sin embargo, el conocimiento de esta temperatura durante todo el periodo de operación es a menudo del máximo interés para el control del proceso así como para el diseño del material. Para resolver problemas de esta naturaleza la medida de temperatura se tiene que realizar desde el interior del sólido en conducción, y para estimar la historia de la temperatura superficial del sólido a partir del registro de temperaturas desde su interior, es necesario plantear un Problema Inverso de Conducción de Calor (IHCP, Inverse Heat Conduction Problem). Esta tesis doctoral presenta dos partes diferenciadas. Por un lado, se aborda el análisis de una áplicación industrial del IHCP, que se plantea en el ciclo de trabajo de una cuchara para acero bruto de una acería, con el fin de estimar la temperatura de su superficie interior durante el mencionado ciclo, al objeto de poderla conocer y, por tanto, optimizar el proceso, es decir, conseguir aumentar la vida y propiedades de su recubrimiento. El problema se aborda con las no linealidades propias del amplio rango de temperaturas que se manejan y, de la radiación y convección que existe en la pared externa del recipiente. A estos efectos, el trabajo se remonta a un estudio de los distintos métodos de resolución del IHCP, debido a la importancia que tiene la elección del procedimiento adecuado en cada caso concreto. En este sentido, se ha considerado que el método de especificación de función (FSM, Function Specification Method) es el más adecuado para resolver el problema que se plantea. El estudio se prolonga dese la implementación de un código compilado hasta la aplicación práctica del algoritmo sleccionado (FSM), pasando por la fase de ajus