Determinación De La Distribución De Temperatura Mediante El Método De Sustitución De Dominio En El Lecho De Las Celdas De Reducción De Aluminio Del Tipo Hall-Heroult.

Abstract

La producción de aluminio mediante el proceso Hall-Heroult requiere gran cantidad de
energía, 14.0 kwh/kgAl en vez de los 6.3 kwh/kgAl especificados por la teoría correspondiente. 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) donde ocurre
el citado proceso Hall-Heroult y en consecuencia disminuir el correspondiente consumo de energía.
Una dificultad encontrada en la solución del problema termoeléctrico de la CRA, es la de la
determinación de la posición del lecho, que siendo un borde libre que representa físicamente la
interfase sólido-liquido se encuentra en el punto de solidificación del baño electrolítico. En este trabajo
se resuelve el modelo que describe el proceso termoeléctrico que tiene lugar en las CRA a través de una
estrategia basada en el método de los elementos finitos aplicada a la solución de un sistema acoplado
de dos ecuaciones diferenciales parciales no lineales. De este modo, se determina la distribución de
temperatura y, utilizando el método de sustitución de dominio se determina, simultáneamente, la
posición del lecho, para el tipo de celda en estudio. En el trabajo se describe el algoritmo
computacional utilizado y se presenta algunos resultados numéricos correspondien tes a un modelo
tridimensional.