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

Resumen

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.