ALGORITMOS COMPUTACIONALES PARA RESOLVER EL PROBLEMA TERMOELÉCTRICO EN TRES DIMENSIONES EN CELDAS DE REDUCCION DE ALUMINIO DEL TIPO HALL-HÉROULT

Gutiérrez Edgar, Nando Troyani, Willian Layton, Traian Iliescu

Resumen


La producción de aluminio mediante el proceso Hall-Héroult requiere gran cantidad de energía, 14.0 kwh/kgAl en vez de 6.3 kwh/kgAl como especifica la teoría. Este hecho ha impulsado el desarrollo de modelos matemáticos avanzados y más precisos que puedan contribuir al mejoramiento de la eficiencia de las celdas de reducción de aluminio (CRA) Hall-Héroult y en consecuencia, disminuir el consumo de energía. En este trabajo se presenta el modelo matemático del comportamiento termoeléctrico en estado estacionario y en tres dimensiones de una CRA Hall-Héroult, mediante un sistema de dos ecuaciones diferenciales parciales (EDP) no lineales acopladas con sus respectivas condiciones de borde y la presencia de un borde libre, denominado Lecho de Celda. También se muestran los algoritmos de las principales subrutinas que conforman el código computacional (CC), desarrollado para resolver el sistema de EDP mediante el método de los elementos finitos. Finalmente se muestran los resultados preliminares obtenidos para un modelo de elementos finitos de una CRA industrial.

Palabras clave


Algoritmos Computacionales/Celda Hall-Héroult/ Elementos Finitos/ Formulación variacional/ Modelo matemático/ Modelo termoeléctrico/ Reducción de aluminio

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