Informe Final Solidificacion
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7/23/2019 Informe Final Solidificacion
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Universidad de La Serena Facultad de ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica
TAREA PARTE 2 DE DISEÑOS MECANICOS:
Estudio de un fujo Turbulento de metalundido en llenado de molde !ara !ro"eso
de Solidi#"a"i$n%
&or'e Ara(a Ta!ia
26 de noviembre del 201
!esumen
En esta !arte de la tarea) se *i+o un estudio de la !arte de solidi#"a"i$n !ara"om!lementar el llenado de molde del metal undido ,ue se reali+$ en la !rimera entre'ade la tarea% El !ro'rama es el mismo ,ue el de la !rimera entre'a) ( "on el mismo !ost!ro"esador del Ans(s-.luent%
"bstract
In this part of the task, a study of solidication is made to compliment the mold
lled with molten metal held in the rst installment of the task. The program is the
same as that of the rst installment, and with the same post processor Ansys-
Fluent.
Introdu""i$n
Como en la !rimera entre'a de la tarea seentre'o la me"/ni"a de fuidos del llenadode molde "on el metal undido) no esne"esario !ara este inorme estable"er los
!ar/metros (a men"ionados en la !rimeraentre'a) as0 ,ue en este inorme seentre'ar/n los resultados obtenidos !aralos "ontornos de la solidi#"a"i$n ( detem!eratura%
Dise1os Me"/ni"os P/'ina
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Solu"i$n "om!uta"ional
En la !rimera entre'a se entre'o todos losdatos "on lo "ual se reali+o este !roblema)la dieren"ia de este es "uando el molde
se llena !or "om!leto del metal undido%A*ora el !aso a se'uir es ,ue en la3elo"idad de entrada del fuido 43elo"it(
inlet5) ,ue antes era de 6%2 m7s ( 896 °
C) !ara reali+ar el !ro"eso de solidi#"a"i$nse debi$ *a"er 6 la 3elo"idad de entrada)( !ara el "aso de la salida 4Outlet5 ,ueantes era Pressure Outlet) a*ora se *i+oun "ambio !ara ,ue se "ambiara a una
!ared) el resultado de esto es ,ue seorme un ti!o de "on3e""i$n im!onindolelas mismas "ondi"iones ,ue las !aredesinteriores) las "uales ueron *e ; <96 =7
m2 ° C ( tem!eratura de >66 ° C )
!ara 3isuali+ar si o"urre el !ro"eso desolidi#"a"i$n del metal undido%
#rimeramente se visuali$arán los
resultados obtenidos de los
contornos de solidi%caci&n desde
la ilustraci&n 1 a la 16' (
posteriormente los resultados de
los contornos de temperaturas
desde la ilustraci&n 1) a la *+
A're'ar al modelo matem/ti"o
anterior:
En las !aredes no e?iste desli+amiento) lo,ue si'ni#"a ,ue la 3elo"idad del fuido"olindante a la !ared es "ero% En la +ona"er"ana a la !ared se "onsideran lasun"iones de !ared !ro!uestas !or
@aunder ( S!aldin' 485% En"onse"uen"ia "uando la distan"ia
!er!endi"ular a la !ared (B ≤ %22 las
uer+as 3is"osas son dominantes en lasub"a!a laminar) donde:
+¿(1)+¿= y
¿
u¿
+¿= ρC μ
1 /4 K p
1 /2 y p
η(2)
y¿
Cuando+¿≥ y
¿ %22 se usa la le(
lo'ar0tmi"a ,ue se e?!resa "omo:
+¿ E y¿
¿
+¿=1
k ln ¿
u¿
Donde k es la "onstante de on
arman) k =0.41 ) k p e y p son la
ener'0a "inti"a turbulenta en el !unto ! (la distan"ia desde el !unto ! a la !aredres!e"ti3amente%
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Ilustraci&n 1 ,ontornos de solidi%caci&n 2- s
Ilustraci&n 2 ,ontornos de solidi%caci&n *- s
Ilustraci&n * ,ontornos de solidi%caci&n 0 s
Dise1os Me"/ni"os P/'ina >
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Ilustraci&n ,ontornos de solidi%caci&n 60 s
Ilustraci&n - ,ontornos de solidi%caci&n )0 s
Ilustraci&n 6 ,ontornos de solidi%caci&n .0 s
Ilustraci&n ) ,ontornos de solidi%caci&n 100+11
s
Ilustraci&n . ,ontornos de solidi%caci&n 120 s
Ilustraci&n / ,ontornos de solidi%caci&n 1-0 s
Dise1os Me"/ni"os P/'ina F
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Ilustraci&n 10 ,ontornos de solidi%caci&n 200 s
Ilustraci&n 11 ,ontornos de solidi%caci&n 2-0 s
Ilustraci&n 12 ,ontornos de solidi%caci&n *00 s
Ilustraci&n 1* ,ontornos de solidi%caci&n *-0 s
Ilustraci&n 1 ,ontornos de solidi%caci&n 00 s
Ilustraci&n 1- ,ontornos de solidi%caci&n -0 s
Dise1os Me"/ni"os P/'ina
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Ilustraci&n 16 ,ontornos de solidi%caci&n -00 s
Ilustraci&n 1) ,ontornos de temperatura 0s
Ilustraci&n 1. ,ontornos de temperatura 0+- s
Ilustraci&n 1/ ,ontornos de temperatura 1s
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Ilustraci&n 20 ,ontornos de temperatura 1+- s
Ilustraci&n 21 ,ontornos de temperatura 2 s
Ilustraci&n 22 ,ontornos de temperatura *s
Ilustraci&n 2* ,ontornos de temperatura s
Ilustraci&n 2 ,ontornos de temperatura - s
Ilustraci&n 2- ,ontornos de temperatura 6 s
Dise1os Me"/ni"os P/'ina <
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Ilustraci&n 26 ,ontornos de temperatura -0 s
Ilustraci&n 2) ,ontornos de temperatura 100 s
Ilustraci&n 2. ,ontornos de temperatura 1-0 s
Ilustraci&n 2/ ,ontornos de temperatura 200 s
Ilustraci&n *0 ,ontornos de temperatura 2-0 s
Ilustraci&n *1 ,ontornos de temperatura *-0 s
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Ilustraci&n *2 ,ontornos de temperatura 00 s
Ilustraci&n ** ,ontornos de temperatura -0 s
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Ilustraci&n * ,ontornos de temperatura -00 s
An/lisis ( dis"usi$n de resultados
Como se men"iono anteriormente) al#nali+ar el llenado de molde "on el metalundido) se im!uso una "ondi"i$n deentrada "on 3elo"idad i'ual a 6) ( en lasalida en 3e+ de ,ue uese !ressure outlet)
se modi#"$ a're'ando una !ared "on"on3e""i$n de *e ; <96 =7 m2 ° C (
tem!eratura de >66 ° C %
Como se !odr0a es!erar) !or un tema de/rea) el se"tor donde !rimeramente se ibaa solidi#"ar es en la !arte inerior delmolde 4ilustra"i$n a la 5 "on un tiem!ode <6 se'undos a!ro?imadamente) (a ,ue
las !aredes se en"uentran a menordistan"ia unas "on otras en "om!ara"i$n ala !arte su!erior del molde) donde es la!arte en ,ue e?iste ma(or /rea) !or endesu!uestamente el metal undido setardar/ m/s en solidi#"ar en ese se"tordel molde%
Como se im!uso una !ared en la !artesu!erior del molde) se intu(o ,ue el metalse iba a solidi#"ar !aulatinamente *a"ia el"entro del molde) "omo la tesis deA@E&ANDRO RENATO PACGECO PHRE
4Pa'% F5) (a ,ue los !ar/metros ueron!are"idos) la 'eometr0a es distinta ( el'rosor de las !aredes i'ual) as0 ,ue esdi0"il *a"er una 3alida"i$n de losresultados%
Para la solidi#"a"i$n) desde la ilustra"i$n 9a la 9) se ue solidi#"ando *asta lle'ar al!unto donde el metal undido lle'aba a la!ared su!erior) lo e?tra1o es ,ue no tu3ouna buena solidi#"a"i$n #nal en la !artesu!erior) !ero en el molde en 'eneralestu3o buena%
Para los "ontornos de tem!eratura) estaiba "ambiando "onorme el metal undidoin'resaba al molde ( !asaba !or las!aredes) las "uales ten0an la "ondi"i$n deno desli+amiento 4ilustra"i$n 8 a la 25%
.inalmente desde la ilustra"i$n 29 *asta la>F) la tem!eratura "ambia i'ualmente"onorme al !ro"eso de la solidi#"a"i$n)*a"iendo ,ue el a"ero undido !ara *a"erla modela"i$n) (a se solidi#"a !or"om!leto en el molde%
El "osto "om!uta"ional total de "/l"uloaso"iado al tiem!o ue de >2%se'undos) 8>%2 minutos) F%88 *oras% Elsistema utili+ado "uenta "on un
Pro"esador Intel Core i de 2% JG+ "on F!ro"esadores utili+ados en !aralelo ( unamemoria de F Jb de RAM%
Con"lusiones
Para la !arte del llenado de molde delmetal undido) *a"iendo un fujoturbulento *a"e ,ue el fuido a!are+"an
!o"as burbujas) las "uales al trans"ursodel tiem!o 3an desa!are"iendo !or
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"om!leto) *a"iendo un e#"iente !ro"esodel llenado de molde del a"ero undido) (a,ue si se orman burbujas m/s 'randes (no desa!are"en) estas ae"tan a latermina"i$n #nal del molde en "uanto a su
solidi#"a"i$n%
@os resultados de la solidi#"a"i$n noueron los es!erados) (a ,ue se !ens$ ,ue
el fuido se iba a solidi#"ar!aulatinamente *a"ia su "entro) "on lo,ue "aus$ e?tra1e+a !or la nue3a"ondi"i$n ,ue se im!uso men"ionadaanteriormente%
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