Calculation of the friction force required to extract coke from open heart furnace for the design of pusher machine prototypes
DOI:
https://doi.org/10.61799/2216-0388.1462Keywords:
Open heart furnace, coke, extraction, force, machine, MINCIENCIASAbstract
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.
Downloads
References
Unidad de Planeación Minero Energética, “Carbón Metalúrgico Balance 20212-2016”, Enero 2018. [Online]. Disponible en: https://www1.upme.gov.co/simco/Cifras-Sectoriales/Datos/mercado-nal/MNAL_carbonmetalurgico.pdf pp. 25, 27.
Gobernación de Norte de Santander, “Plan de Desarrollo para Norte de Santander 2016-2019: Un Norte Productivo Para Todos”, Abril 2016. [Online]. Disponible en: https://assets.ctfassets.net/27p7ivvbl4bs/2anQ2uaQrykCMgSysAyWA8/e0def48d471fada70dd1d9c91fa8df9d/54_NortedeSantander_PDT_2016-2019.pdf p. 28.
Unidad de Planeación minero energética, “Carbón-exportaciones de coque”, Julio 2021. [Online]. Disponible en: https://www1.upme.gov.co/simco/Cifras-Sectoriales/Paginas/carbon.aspx
Ministerio de Comercio, Industria y Turismo, “Perfil económico: Departamento de Norte de Santander”, Junio 2021. [Online]. Disponible en: https://www.mincit.gov.co/CMSPages/GetFile.aspx?guid=343b884d-95de-4e64-8f0f-f76334a7dd74 pp. 18, 25.
Diana Roció Chiquillo, Diego Galan y Yeny Ruiz Gonzáles, “Criterios de implementación de ISO 140001:2015 caso de estudio HSEQ-CYPRODYSER SA-Planta de coquización”, Noviembre 2019. [Online]. Disponible en: https://repository.unad.edu.co/bitstream/handle/10596/30585/dcuillom.pdf?sequence=1&isAllowed=y p. 3.
S. Seetharaman. Treatise on Process Metallurgy, Industrial Processes, Part A. Suecia: Royal Institute of Technology, 2014. p. 25.
Unidad de Planeación Minero Energética, “Estudio de producción de coque y carbón metalúrgico, uso y comercialización”, Abril 2012. [Online]. Disponible en: https://bdigital.upme.gov.co/bitstream/001/1107/1/Upme%20090%20estudio%20de%20produccion%20de%20coque.pdf p. 55.
Sumitomo Heavy Industries Ltd, “Coke Oven Machines”, Marzo 2021. [Online]. Disponible en: https://www.shi.co.jp/english/products/environment/coke/index.html
Thyssenkrupp, “Coke Oven Machines”, Enero 2014. [Online]. Disponible en: https://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com/en/products-and-services/coke-plants/coke-oven-machines
John M. Henderson, “Pusher Machines”, Octubre 2018. [Online]. Disponible en: https://www.johnmhenderson.com/coke-oven-machines/pusher-machines/
Paul Wurth, “Coke Oven Machines”, Agosto 2020. [Online]. Disponible en: https://www.paulwurth.com/wp-content/uploads/2020/08/Brochure-Coke-Oven-Machines-en.pdf
BEC Projects, “Coke oven machines on turnkey basis”, Marzo 2011. [Online]. Disponible en: https://bec-group.com/projects/coke-oven-machines.php
M. Badiuzzaman. Design optimization of coke pusher ram. Canadá: Mc Master University, 1969. p. 10, 15, 16.
S. Aizawa, M. Sakaida y M. Sugiura, “Analysis of factor that influence coke pushing force”, Nippon Steel Technical Report, no. 123, pp. 167-173. Marzo 2020.
Colciencias, Universidad Francisco de Paula Santander, Universidad del Rosario y Universidad de Pamplona, “Plan Estratégico Departamental de Ciencia, Tecnología e Innovación-PEDCTI 2014-2024, 2014. [Online]. Disponible en: https://minciencias.gov.co/sites/default/files/upload/paginas/pedcti-norte-santander.pdf pp. 479, 480.
MINCIENCIAS, “Convocatoria 851 de 2019-Línea de fomento a la innovación y desarrollo tecnológico en las empresas”, Enero 2020. [Online]. Disponible en: https://minciencias.gov.co/sites/default/files/banco_definitivo_de_elegibles_convocatoria_851_de_2019_-_consulta.pdf p. 2.
I. C. Baez Beltrán, C. Olmedo Carrillo Bravo, O. Casteblanco Marciales, F. J. Betancourt Cortez, G. Leguizamón Sierra, R. G. García y D. Mendoza Patiño, “Metodología de diseño de producto bajo la estructura de Innovación y Creatividad”, Espacios, vol. 39, no. 11, p. 20. Diciembre 2017.
R. Hernández Sampieri, C. Fernández Collado y P. Baptista Lucio. Metodología de la investigación. México, 2014. pp. 4, 90, 129.
J. A. Menéndez Diaz. El coque de petróleo como aditivo en la producción de coques metalúrgicos. España: Universidad de Oviedo, Departamento de Energía, 1994. pp. 6, 7.
J. E. Rodriguez Guevara, “Análisis de la logística del carbón en Norte de Santander”, Mundo FESC, vol. 6, no. 3, pp. 50-57. Noviembre 2013.
S. M. Romero Balaguera, “Aspectos prácticos de la coquización en Cundinamarca y Boyacá”, I+D, vol. 14, no. 2, pp. 37-41. Octubre 2014.
A. F. Echeverry Hurtado y M. Espinosa Guarín. Determinación de la eficiencia del motor de inducción trifásico de rotor devanado utilizando la Norma NTC 3477-2008. Colombia: Universidad Tecnológica de Pereira, Programa de tecnología eléctrica, 2014.
FLUKE, “Herramientas de pruebas y diagnóstico de problemas en motores eléctricos”, Septiembre 2013. [Online]. Disponible en: https://suconel.com/wp-content/uploads/herramientasdepruebafluke.pdf
Excomin, “Ficha técnica de carbón coquizable”, Agosto 2016. [Online]. Disponible en: http://ciexcomin.com/index-3.html#ccoquizable
Carlos Hoffman, “Manual de motores eléctricos”, Julio 2004. [Online]. Disponible en: https://catedra.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/cys/DI/manual%20de%20motores%20electricos.pdf
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Mundo FESC Journal
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.