Projeto de um forno à resistência elétrica para fundição de alumínio
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Data
2017-01
Autores
Orientador
Hermany, Lober
Banca
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Editor
Resumo
O processo de fundição é hoje um dos processos mais utilizados na indústria, principalmente por ser um processo de fabricação com grande variabilidade, ou seja, é um processo que possibilita a fabricação de uma gama muito variada de peças, com geometrias complexas e dimensões extremamente variáveis, partindo de peças pequenas até a fabricação de peças extremamente grandes como partes de motores de navios, por exemplo. Deste modo, é de extrema importância que estudos sejam continuamente desenvolvidos para garantir uma boa qualidade dos diversos processos possíveis no meio da fundição. Nesta perspectiva, se desenvolveu o presente trabalho, que teve como principal objetivo a realização do projeto de um forno à resistência elétrica para fundição de alumínio, com o intuito de ser projetado e fabricado em uma universidade, desta maneira possibilitando a realização de práticas de fundição para uma compreensão otimizada por parte dos alunos de graduação. A metodologia proposta, baseia-se na aplicação das teorias de transferência de calor e massa para o dimensionamento dos elementos construtivos do forno, como também para a discussão dos resultados associados à presente pesquisa. Com a aplicação da metodologia proposta, foi possível alcançar os objetivos, e definir as dimensões dos principais elementos construtivos, como também determinar a quantidade de energia de aproximadamente 9,74 MJ, que é energia necessária para fundir o alumínio na capacidade máxima do cadinho que foi definido. Pôde-se também, determinar a potência total das resistências elétricas em 6000 W, que se fazem necessárias para transformar energia elétrica em energia térmica, que foi anteriormente definida. Também dimensionou-se a espessura do isolante térmico em 200mm, buscando uma baixa troca térmica, de maneira que se mantenha a temperatura interna necessária, e que a temperatura externa do forno seja a menor possível.
The foundry process is today one of the most used process in the industrial world, mostly because is the most versatile process of all, allowing to manufacture a great diversity of components with geometric complexity and extremely variable measurements, starting from small pieces to huge components, as ship engine parts. This productive process is so important to the national industry that many researches must be done to ensure the good quality of all internal process in foundry. On this perspective that this paper has been developed, which has as main goal the project of an electrical resistance furnace for aluminum foundry, with the intention of being projected and fabricated in an university, to make possible the realization of practical lessons in foundry to optimize the student’s understanding. The proposed methodology is based on the heat and mass transfer theories to design the furnace’s constructive elements and to discuss the research results, using the heat transfer rate equations for heat conduction and convection. By using the presented methodology, it could be determined an energy quantity around 9,74 MJ, that represents the energy needed to melt the aluminum, considering the maximum capacity of the melting pot. Also, the electrical resistances total power could be defined as 6000 W, which are required to convert electrical energy into the thermal energy first defined. It was also to project the thermal insulating thickness in 200 millimeters, looking for a low thermal exchange, in a way to keep the internal necessary temperature, and that the furnace external temperature stays as low as possible.
The foundry process is today one of the most used process in the industrial world, mostly because is the most versatile process of all, allowing to manufacture a great diversity of components with geometric complexity and extremely variable measurements, starting from small pieces to huge components, as ship engine parts. This productive process is so important to the national industry that many researches must be done to ensure the good quality of all internal process in foundry. On this perspective that this paper has been developed, which has as main goal the project of an electrical resistance furnace for aluminum foundry, with the intention of being projected and fabricated in an university, to make possible the realization of practical lessons in foundry to optimize the student’s understanding. The proposed methodology is based on the heat and mass transfer theories to design the furnace’s constructive elements and to discuss the research results, using the heat transfer rate equations for heat conduction and convection. By using the presented methodology, it could be determined an energy quantity around 9,74 MJ, that represents the energy needed to melt the aluminum, considering the maximum capacity of the melting pot. Also, the electrical resistances total power could be defined as 6000 W, which are required to convert electrical energy into the thermal energy first defined. It was also to project the thermal insulating thickness in 200 millimeters, looking for a low thermal exchange, in a way to keep the internal necessary temperature, and that the furnace external temperature stays as low as possible.
Descrição
Palavras-chave
Forno; Resistência elétrica; Alumínio; Transferência de calor; Fundição
Citação
SILVA, Darlan Henrique Da. Projeto de um forno à resistência elétrica para fundição de alumínio. 2016. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 15 dez. 2016. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/1420.