SELECCIN DE EQUIPOS DE COMBUSTIN

MAGDORI GIRALDO

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIN DE EQUIPOS DE COMBUSTIN

9 Temperatura de operacin del proceso

9 Altitud9 Opciones de montaje del

sistema9 Temperatura del aire de

combustin9 Medio ambiente9 Codigo de seguridad9 Economa

9 Aplicacin y Proceso9 Requerimientos

trmicos (capacidad)9 Directo o indirecto9 Tipo de combustible9 Forma de llama9 Uniformidad de la

temperatura9 Condiciones de la

cmara

APLICACIONESLA APLICACIN DETERMINA EL TIPO DE QUEMADOR A USAR Y

COMO DEBE SER INSTALADO

9 Hornos de alta temperatura (por encima de 1100 F 600 C)

9 Hornos de baja temperatura o Secadores (pordebajo de 1100 F 600 C)

9 Tanques de agua o calentamiento de soluciones

9 Calderas

APLICACIONES DE HORNOS DE ALTA TEMPERATURA > (1100 F 600 C)

z Revenido: Aliviar tensionesz Templado: Aumentar dureza y

resistencia mecnicaz Recocido: ablanda el acero

para el mecanizadoz Carburizado: Alto carbono

exterior bajo carbono interior (interior dctil - exterior duro)

z Revestimiento de porcelanacermica

APLICACIONES DE HORNOS DE BAJA TEMPERATURA < 1100 F 600 C

z Calentamiento de aire Secado de pintura Curado de revestimientos Alimentos (Horneado &

secado de frutas) Secado y termofijacin de

textiles

Recubrimiento en polvo

Termoformado de plsticos

Termofijacin de prendas textiles

APLICACIONES:Calentamiento por radiacin

APLICACIONES DE INMERSIN

z Freidorasz Calentamiento de aguaz Calentamiento de

solucionesz Soluciones para

tratamiento de superficies

CALDERAS

z Pirotubularesz Acuatubularesz De aceite trmico

REQUERIMIENTOS TRMICOS

z El material y la cantidad que ser calentado, determina la entrada de calor requerida y por lo tanto la capacidad en Btu del quemador y del tamao del tren de vlvulas.

z La capacidad es la clave, se debe verificar que la potencia del quemador es suficiente para el proceso, teniendo en cuenta:

Eficiencia del ProcesoPerdidas por paredesHermeticidad

MATERIAL A SER CALENTADO

z Aceroz Airez Agua

- Temperatura inicial y final- Cantidad a ser calentada- Tiempo esperado de calentamiento

Diferencias en el calor especfico para calcular el calorde entrada.

EJEMPLO: MATERIAL A SER CALENTADO

Calor requerido para calentar una masa : Q = m*Cp*(T)/t

TINICIAL

TFINALMATERIAL CP CANTIDAD TIEMPO CALOR

BTU/LbF F F Lb HrUNIDAD BTU/hr

AIRE 0.166 75 320 2 2 40.7

ACERO 0.237 75 320 2 2 58.1

AGUA 1 75 320 2 2 245.0

MTODO DE CALENTAMIENTO

Considerar las necesidades del proceso,algunas veces los productos de la combustinpueden daar el material.

z Fuego directoz Fuego indirecto

zAlimentos - NOx afecta el saborz Tratamientos trmicos - Oxidacinz Inmersin - Eficiencia

TIPO DE COMBUSTIBLE

z Gas naturalz Propanoz Butanoz Combustibles lquidosz Carbnz Combustibles bajos en Btu

TIPO DE COMBUSTIBLE

BUTANO OIL #2GAS NATURAL PROPANO

PODER CALORIFCO (BTU/FT3)

1000 2500 3000 137,000 Btu/gal

GRAVEDAD ESPECFICA 0.60 1.52 1.95 0.87

FORMA DE LLAMA

z Los quemadores modernos y especializados ofrecenla posibilidad de acomodar la forma de la llama al proceso.

Una correcta seleccin de la forma de llama, incrementa la eficiencia del proceso, disminuyendoel consumo de combustible

FORMA DE LLAMA:Amplia

FORMA DE LLAMA:Calentamiento de aire en ductos

FORMA DE LLAMA:Alta velocidad

FORMA DE LLAMA:Calentamiento de tubo radiante

FORMA DE LLAMA:Tubo autorecuperador radiante

FORMA DE LLAMA:Propsitos generales

Hornos de bajatemperatura

FORMA DE LLAMA:Inmersin

UNIFORMIDAD REQUERIDA

z La uniformidad es medida por medio del diferencialde temperatura, de la parte superior a la inferior y de la derecha a la izquierda, sobre la base.

z Los requerimientos de uniformidad de la temperatura pueden jugar un papel muy importanteen la seleccin del quemador.

z El grado de uniformidad tiene una correlacin directacon la relacin mximo/mnimo.

z Determina el tipo de quemador, cuantos y la ubicacin de stos en la aplicacin.

ALTITUD

z La altitud afecta la densidad y por lo tanto la gravedad especfica del aire.

z Tiene una influencia importante en el dimensionamiento de los requerimientos de aire de combustin.

z El dimensionamiento de un ventilador debe hacersea la ASNM a la que va a ser usado el quemador.

ALTITUD

4000 0,86

0 1.00

28wc x (.86/1) = 24.1wc

Pst (SGco/SGst) = Pco

TEMPERATURA DE OPERACIN

z La temperatura de operacin de una cmara de un horno de alta temperatura o un proceso con corriente de aire, es otro elemento crtico en la seleccin del quemador.

z El proceso determinar el tipo de combustor quepuede ser usado.

Ej.: Aleaciones, SiC o Refractario

VERSATILIDAD DE LA APLICACIN

z Indica la flexibilidad que debe tener el quemadorpara alcanzar los requerimientos mnimos y mximos de calor.

z Algunos hornos de alta o baja temperatura puedenrequerir el desempeo de ms de una funcin en el proceso o varios tamaos de carga. En tal caso la relacin mximo/mnimo del

quemador y los mtodos de control usados son temas crticos.

PRESIN DE CMARA

z El hecho que un horno tenga una condicin de cmara positiva o negativa, influencia lascondiciones de seleccin del quemador al igual quela metodologa del sistema de control. Ejemplo: Una condicin de cmara positiva,

usualmente requerir una presin de aire de combustin ms alta para sobreponerse a la presin de la cmara o pueden existir flujoscruzados que causen problemas en la estabilidadde la llama.

CONSTRUCCIN DE CMARA

z El tipo de aislante usado, particularmente en los hornos, determina el tipo de combustor a utilizar. Ejemplo: La fibra cermica usada en hornos de

alta temperatura requerir acomodacin para un bloque refractario.

AIRE DE COMBUSTIN PRECALENTADO

z Los recuperadores de calor pueden reducirsustancialmente el consumo de combustible transfiriendo energa de la chimenea al aire de combustin.

z Considerar con cuidado el costo adicional del equipo con el incremento de la eficiencia.

z El quemador debe ser capaz de manejar lastemperaturas del aire precalentado.

z Requiere cambios de componentes en vlvulasde control si se usa el control del lado caliente.

AMBIENTAL

z Las emisiones del quemador pueden ser un factor significante debido a las regulaciones de lasentidades ambientales. El quemador debe ser capazde desempearse de acuerdo a los requerimientosdados. Ejemplo: Algunas leyes europeas exigen un

mximo de 30 ppm NOx y 400 ppm CO paraaplicaciones en proceso.

CDIGOS DE SEGURIDAD

z Impactos principales del sistema de control y manejodel quemador

NFPA 86 (National Fire Protection Association) IRI (Industrial Risk Insurers) FM (Factory Mutual Research Corporation) UL (Underwriters Laboratories Standards)

ECONMICAS

z Las restricciones de presupuesto, frecuentementecausan conflictos entre las especificaciones y la realidad Hacer lo mejor posible con los recursos

disponibles.

SELECCIN DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIN?

Piense . . .

VERDEVERDE

QUEMADOR AIRHEAT (AH)1000.000 Btu/hr/LF

z Genera grandes volmenes de aire caliente, operacin estable

z Bajos niveles de COz Aplicaciones en hornos,

secado, incineradores de humos

z Turndown 40:1

QUEMADOR MINNOX1000.000 Btu/hr/LF

z Emisiones por debajo de 5ppm NOx y 30ppm CO @3% O2

z Trabaja con exceso de aire para una llama ms fra 1200 C (reduccin de NOx)

z La geometra de llama recirculante reduce el CO

z Turndown 10:1

QUEMADOR AH-MA1200.000 Btu/hr/LF

z Grandes volmenes de aire caliente limpio

z Llama sin humo, sin olor y uniforme

z Amplio rango de velocidades de aire

z Buena calidad del aire en recinto cerrado

z Turndown 30:1

QUEMADOR RATIOMATIC (RM)500.000 a 30000.000 (Btu/hr)

z Especial para calentamiento de aire

z Facil de instalar, operar y mantener

z Turndown hasta de 100:1

QUEMADOR WINNOX1000.000 a 10000.000 (Btu/hr)

z Calentamiento de airez Menos de 20ppm de Noxz Literalmento no tiene

emisiones de COz Turndown 15:1

QUEMADOR THERM AIR (TA)150,000 a 5,000,000 (Btu/hr)

z Calentamiento de airez Funciona con aire fijoz Turndown 30:1z 60 ppm de NOx en alto

fuego

QUEMADOR THERMJET (TJ)155.000 a 20000.000 (Btu/hr)

z Quemador para hornos de alta temperatura

z Alta y media velocidadz Turndown 50:1

QUEMADOR VORTOMETRIC6000.000 a 210000.000 (Btu/hr)

z Quemador para hornos de alta temperatura

z Opcin de solo oil, gas o dual

z Turndown 20:1

QUEMADOR THERMTHIEF300.000 a 2000.000 (Btu/hr)

zBajas emisiones de NOx y CO zBajo exceso de aire para mxima eficienciazBajos requerimientos de presin en aire y gas zAlta transferencia de calor y bajos niveles de ruidozTurndown 40:1

QUEMADOR AUTO-RECUPE

QUEMADOR IMMERSOJET370.000 a 8000.000 (Btu/hr)

zSe usa menor diametro y longitud en el serpentinzRpida transferencia de calor en el tubo, evitando puntos calientes zMenores tiempos de calentamiento.zTurndown 8:1

RECUPERADOR BAYONETA

PREGUNTAS????

SELECCIN DE EQUIPOS DE COMBUSTINFACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIN DE EQUIPOS DE COMBUSTINAPLICACIONESLA APLICACIN DETERMINA EL TIPO DE QUEMADOR A USAR Y COMO DEBE SER INSTALADOAPLICACIONES DE HORNOS DE ALTA TEMPERATURA > (1100 F 600 C)APLICACIONES DE HORNOS DE BAJA TEMPERATURA < 1100 F 600 CAPLICACIONES:Calentamiento por radiacinAPLICACIONES DE INMERSINCALDERASREQUERIMIENTOS TRMICOSMATERIAL A SER CALENTADOEJEMPLO: MATERIAL A SER CALENTADOMTODO DE CALENTAMIENTOTIPO DE COMBUSTIBLETIPO DE COMBUSTIBLEFORMA DE LLAMAFORMA DE LLAMA: AmpliaFORMA DE LLAMA:Calentamiento de aire en ductosFORMA DE LLAMA:Alta velocidadFORMA DE LLAMA:Calentamiento de tubo radianteFORMA DE LLAMA: Tubo autorecuperador radianteFORMA DE LLAMA: Propsitos generalesFORMA DE LLAMA: InmersinUNIFORMIDAD REQUERIDAALTITUDALTITUDTEMPERATURA DE OPERACINVERSATILIDAD DE LA APLICACINPRESIN DE CMARACONSTRUCCIN DE CMARAAIRE DE COMBUSTIN PRECALENTADOAMBIENTALCDIGOS DE SEGURIDADECONMICASSELECCIN DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIN?QUEMADOR AIRHEAT (AH) 1000.000 Btu/hr/LFQUEMADOR MINNOX 1000.000 Btu/hr/LFQUEMADOR AH-MA 1200.000 Btu/hr/LFQUEMADOR RATIOMATIC (RM)500.000 a 30000.000 (Btu/hr)QUEMADOR WINNOX1000.000 a 10000.000 (Btu/hr)QUEMADOR THERM AIR (TA)150,000 a 5,000,000 (Btu/hr)QUEMADOR THERMJET (TJ)155.000 a 20000.000 (Btu/hr)QUEMADOR VORTOMETRIC6000.000 a 210000.000 (Btu/hr)QUEMADOR IMMERSOJET370.000 a 8000.000 (Btu/hr)