Resolución del problema inverso de transferencia del calor aplicado al proceso de temple – método, modelo y aplicaciones

El proceso de temple por inmersión es ampliamente utilizado en la industria siderúrgica para modificar las propiedades mecánicas de las piezas a tratar. La dureza y la resistencia del material tratado son incrementadas, aunque como contrapartida, el proceso induce distorsiones geométricas indeseables en las piezas. El modelado del proceso de temple involucra la resolución de tres fenómenos físicos distintos: (i) la transferencia de energía de la pieza al medio de temple, (ii) las transformaciones metalúrgicas y (iii) las deformaciones inducidas. Los fenómenos (ii) y (iii) son fuertemente dependientes de (i), por lo que este trabajo se centra en la identificación y modelado de los fenómenos de transferencia de calor durante el proceso de inmersión. Se parte de una revisión de modelos físicos adecuados para cada etapa, los cuales son ajustados a partir de un conjunto de ensayos experimentales. Para el ajuste del modelo, es necesario identificar la condición de contorno de flujo de calor en la frontera pieza-medio. Este problema inverso es resuelto por un método iterativo de correcciones sucesivas de una función de transferencia semilla. Este método permite obtener la función flujo de calor en la frontera hasta convergencia de los valores de temperatura simulados en el centro de la pieza, con los experimentales.

Esta presentación se centra en el método de resolución inversa del problema de transferencia de calor, aunque también se comentan detalles sobre el procesamiento de señales experimentales y el ajuste de los parámetros físicos del modelo. Se comenta someramente la implementación del modelo de transferencia en una simulación de flujo multifásico líquido-vapor y su aplicación simplificada en un caso industrial.