Análisis de estrategias de enfriamiento de raíles mediante simulación numérica con cálculo instantáneo del coeficiente de expansión térmica

Abstract

En este artículo se describe una nueva metodología para simular el proceso de enfriamiento de un rail asimétrico Ri60, diseñado para tranvías, de una forma mucho más realista que lo realizado hasta ahora para perfiles largos de acero. La propuesta considera los efectos de la transformación de fases del acero y el enfriamiento por convección forzada. El proceso es simulado como un proceso termo-mecánico desacoplado. Primero, las curvas de enfriamiento del rail son obtenidas a partir de un modelo basado en dinámica de fluidos computacional y posteriormente introducidas en el modelo de elementos finitos para calcular las tensiones y desplazamientos. En esta segunda fase se calcula, para cada elemento finito y en cada iteración, el coeficiente de dilatación térmica lineal según el diagrama de curvas de enfriamiento continuo. Estos resultados permiten determinar las tensiones residuales al final del proceso con muy buena fidelidad respecto a los datos experimentales obtenidos en la planta industrial. La metodología permite estudiar con precisión dos tipos de estrategias de enfriamiento del Ri60 y seleccionar la más conveniente.

Keywords

• tensiones residuales
• fabricación de perfiles
• coeficiente de dilatación térmica lineal