mdp_05_f_01

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

TRANSFERENCIA DE CALOR

� PDVSA, 1983

MDP–05–F–01 PRINCIPIOS BASICOS

HORNOS

0 61

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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TRANSFERENCIA DE CALORHORNOS

PRINCIPIOS BASICOSOCT.950

PDVSA MDP–05–F–01

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 CONSIDERACIONES BASICAS 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Antecedentes 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Definiciones 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Tipos de hornos de proceso 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Selección y diseño de hornos 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Gráficas para cálculos de combustión 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Programas de computación para cálculos/simulación de hornos 25. . . . . .

5 APENDICES 26. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 1 Lista de puntos cubiertos normalmente en las especificaciones

de hornos 28. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 2 LIsta de puntos cubiertos en las especificaciones de servicios

de hornos 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 3 Factores que afectan el diseño y seleccion de hornos 33. . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1 Hornos – verticales cilíndricos 34. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 2 Horno vertical – cilíndrico con sección de convección horizontal 35. . . . . . . Figura 3 Hornos con tubos horizontales 36. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 4 Variaciones en hornos tipo cabina 37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 5 Horno tipo caja con tubos verticales 38. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 6 Horno tipo caja con tubos horizontales con ala sencilla 39. . . . . . . . . . . . . . . Figura 7 Guía para la selección de hornos 40. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 8 Calor de combustión de aceites combustibles y fracciones

de petróleo 41. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 9 Calor de combustión para gases parafínicos y oleofínicos 42. . . . . . . . . . . . Figura 10A Entalpía de los componentes del gas de chimenea

a bajas presiones (H2O, CO, CO2, SO2) 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 10B Entalpía de los componentes del gas de chimenea

a bajas presiones (H2O, CO, CO2, SO2) (Cont.) 44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 11A Entalpía de los componentes del gas de chimenea

a bajas presiones (aire, O2, NO2) 45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 11B Entalpía de los componentes del gas de chimenea

a bajas presiones (aire, O2, nO2) (Cont.) 46. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 12 Calor disponible por combustión de aceite combustible (0°API) 47. . . . . . . . Figura 13 Calor disponible por combustión de aceite combustible (5°API) 48. . . . . . . . Figura 14 Calor disponible por combustión de aceite combustible (10°API) 49. . . . . . Figura 15 Calor disponible por combustión de aceite combustible (15°API) 50. . . . . . Figura 16 Calor disponible por combustión de aceite combustible (20°API) 51. . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/hornos/indice_hornos.htm

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Figura 17 Calor disponible por la combustion de gas combustiblede refinería 52. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 18 Calor disponible por la combustión de gas combustiblede refinería 53. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 19 Calor disponible por la combustión de gas combustiblede refineriía 54. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 20 Calor disponible por la combustión de gas combustiblede refinería 55. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 21A Contenido de dióxido de carbono en el gasde chimenea (unidades métricas) 56. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 21B Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea(unidades metricas) (Cont.) 57. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 22A kg de gas de chimenea por kg de combustible 58. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 22B lb de gas de chimenea por lb de combustible 59. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 23 Viscosidad absoluta del gas de chimenea a 1 atm 60. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 24 Conductividad térmica del gas de chimenea a 1 atm 61. . . . . . . . . . . . . . . . .




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1 OBJETIVOProporcionar los fundamentos teóricos que permitan una óptima comprensión dela terminología relacionada y de cálculos relacionados con el tema de Hornos deProceso.El tema “Hornos”, dentro del área de “Transferencia de Calor”, en el Manual deDiseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos:

PDVSA–MDP– Descripción de Documento05–F–01 Hornos: Principios Básicos (Este documento).

05–F–02 Hornos: Consideraciones de diseño.

05–F–03 Hornos: Quemadores.

05–F–04 Hornos: sistemas de tiro forzado.

05–F–05 Hornos: Precalentadores de aire.

05–F–06 Hornos: Generadores de gas inerte.

05–F–07 Hornos: Incineradores.

Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Hornos”, dentro delManual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una actualización de laPráctica de Diseño “HORNOS”, presentada en la versión de Junio de 1986 delMDP (Sección 8).

2 ALCANCECubre las definiciones básicas, descripción de los diferentes tipos de hornosempleados por la IPPCN, gráficas que facilitan cálculos relacionados concombustión en hornos de proceso, y una descripción general del programa demodelaje de hornos a ser empleado como apoyo a los cálculos relacionados conhornos.

3 REFERENCIAS

Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)

� Vol VIII, Sección 14 “Flujo de fluidos”

� Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas”

Manual de Ingeniería de Diseño

� PDVSA–MID–L–TP–2.7 “Hornos de proceso: Requisición, análisis de ofertasy detalles de compra”




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Otras Referencias

� API Technical Data Book, cap.14 (1992) “Combustion”.

� API 665, Fired Heater Data Sheet

� ASME Code Section 1, Power Boilers

� Berman, H. L., “Chemical Engineering”, julio 19, 1978, pp 99–104

4 CONSIDERACIONES BASICAS

4.1 Antecedentes

El calentamiento de un fluido de procesos en un horno está acompañado por lacombinación de la radiación y convección. El patrón usual de flujo del fluido en elproceso es en contracorriente con el de los gases de combustión, es decir, el fluidoen el proceso pasa primero a través de la sección de convección y luego a travésde la sección de radiación del horno, mientras que los gases de combustión vanen dirección opuesta. Este arreglo permite obtener una mayor eficiencia (latemperatura del gas en la chimenea es más baja) que la que se obtendría si el flujofuera en paralelo.

En la sección de radiación, el calor es transferido al fluido de procesoprincipalmente por radiación de la alta temperatura de los gases que resultan dela combustión del combustible en la cámara. Otra parte del calor es tambiéntransferida por convección. Los gases de combustión a medida que transfierencalor se enfrían, y por lo tanto, la transferencia de calor por radiaciónprogresivamente requiere de más área en los tubos, lo cual llega a ser pocoatractivo desde el punto de vista económico. Por esta razón, la transición a lasección de convección es hecha mientras el gas de combustión aún estárelativamente caliente.

En la sección de convección, el calor es transferido principalmente por convección,aunque una pequeña cantidad de calor se transfiere por radiación. Después quetodo el calor, que económicamente puede ser recuperado, ha sido transferido alfluido de proceso, el gas de combustión deja el horno y pasa a través de unachimenea a la atmósfera. Los hornos está divididos en dos categorías principales:hornos de procesos y hornos de pirólisis.

Horno de Procesos (Convencional).

Estos hornos proveen calor, el cual es usado en los equipos aguas abajo del horno.Ejemplos típicos son hornos de columnas de destilación, precalentadores dereactores (hidrotratamiento y termoreactores) y rehervidores. Los sistemas decalentamiento indirecto, tales como sistemas de aceite caliente o sistemas“Dowtherm”, también usan hornos de procesos.




http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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Hornos de Pirólisis

Este tipo de hornos proveen calor para que una reacción química se lleve a cabodentro de los tubos del horno. Los de craqueo térmico con vapor y losreformadores con vapor son los dos principales ejemplos. Muchas de lasconsideraciones y problemas en el diseño y operación de estos hornos sonsimilares a los de los hornos convencionales. Sin embargo, estos hornos depirólisis operan normalmente a altas temperaturas y tienen muchasconsideraciones especiales.

Algunos hornos, tales como los utilizados en las plantas reductoras de viscosidady de craqueo térmico, son considerados hornos de procesos, aun cuando existenreacciones químicas dentro de los tubos. Sus temperaturas son bajas,comparadas con las temperaturas de los hornos de pirólisis; y aparte de loscálculos de craqueo, el diseño de este tipo de hornos es muy similar al diseño dehornos de procesos.

Tipos de Especificación

Para especificar hornos se utilizan dos tipos de documentos: la especificación deldiseño y la del calor requerido. En la especificación del diseño todas las variablesprincipales que afectan su comportamiento han sido determinadas yespecificadas por el diseñador. El vendedor del horno debe proveer los detallesdel diseño mecánico. En la especificación del calor requerido del equipo, sólo sondados los requerimientos de servicio tales como carga calorífica y condiciones deentrada y salida. El fabricante entonces suministra tanto el diseño mecánico comoel térmico.

En las Tablas 1 y 2 se muestran los aspectos cubiertos en cada tipo deespecificación. El API 665 (datos de diseño, Fired Heater Data Sheet) puede serutilizado para presentar la información requerida para cualquier tipo deespecificación. Sin embargo, el documento PDVSA–MID–L–TP–2.7, en suTabla 1, presenta un formato de especificaciones para compra de hornos deproceso (5 páginas), la cual es la oficial para PDVSA y sus filiales.

4.2 Definiciones

Arco del horno

Es la porción más elevada (usualmente plana) del horno, soportada desde arriba.

Cabezal

Es la unión que conecta dos tubos en un serpentín. Estrictamente hablando, esel cabezal removible tipo tapón donde se fijan los tubos bien sea enroscados osoldados. Comunmente, el cabezal se refiere a tubos doblados en forma de U.




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Caja

Los quemadores y los tubos están encerrados en una caja la cual consiste de unaestructura, recubriendo refractario y soporte de tubo.

Caja de cabezal

Es el compartimiento ubicado al final de la sección de convección, donde estánlocalizados los cabezales. En esta caja colectora no hay flujo de gases decombustión, debido a que se encuentra separada del horno por una planchaaislante. Las cajas colectoras pueden ser usadas algunas veces en la sección deradiación.

Calor absorbido (Heat Duty)

Es el calor total aprovechado por el flujo de proceso, expresado usualmente MW(BTU/h). El rendimiento térmico total de un horno es la suma de calor transferidoa todas las corrientes del proceso, incluyendo servicios auxiliares tales comosobrecalentadores y secadores.

Calor disponible

Es el calor absorbido de los productos de combustión (gases de combustión) amedida que estos son enfriados desde la temperatura de la llama hasta unatemperatura dada de los gases de combustión.

Calor generado

Se define como el calor total liberado en el horno y es igual al combustible totalmultiplicado por el poder calorífico inferior (PCI) del combustible. Este calor esexpresado usualmente en MW (BTU/h).

Cámara de combustión

Es un término usado para describir la estructura que circunda los serpentinesradiantes y dentro de la cual se localizan los quemadores.

Cámara de convección

Es la parte del horno que consiste de un banco de tubos, el cual recibe calor delos gases de escape calientes, principalmente por convección.

Cámara de radiación

Es la parte del horno en la cual el calor es transferido a los tubos de los hornos,primeramente por radiación de la llama y por alta temperatura de los gases decombustión.

Celda

Es una parte de la sección de radiación separada de otras celdas por tubos o poruna pared con refractario. También son llamadas “zonas o secciones”.




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Coeficiente de película

Es el coeficiente de transferencia de calor por convección de la película de líquidoen la pared del tubo.

Colector (Breeching)

Es un colector de los gases de combustión en la salida de la cámara deconvección. Estos gases pasan después a la chimenea.

Combustible bruto (Total)

Es el combustible total quemado en un horno, incluyendo todas las pérdidas (seexpresa usualmente en kg/s) (lb/h)).

Combustible neto

Es el combustible que se requeriría en el horno sino hubieran pérdidas porradiación, expresado en kg/s (lb/h).

Compuerta (Damper)

Es un dispositivo que regula el flujo de gases a través de la chimenea o ducto ycontrola el tiro del horno. Una compuerta típica consiste de una placa planaconectada a un eje el cual puede ser rotado de manera similar a una válvula demariposa.

Conexión entre banco de convección y sección de radiación (Crossover)

Es la tubería que transfiere el fluido de proceso desde la salida de la sección deconvección a la entrada de la sección de radiación.

Conversión

Es la fracción de la alimentación transformada en un producto deseado,usualmente expresado como g/kg (% peso) aplicada principalmente en hornos depirólisis.

Cubierta

Es un revestimiento de acero el cual encierra la caja del horno y la haceesencialmente hermética.

Chimenea

Es un conducto cilíndrico de acero, revestido con concreto o ladrillos el cualtraslada el gas de escape a la atmósfera y provee el tiro necesario.

Densidad térmica

Es la cantidad de calor transferido a un tubo por unidad de área, y se basa en elárea externa total. Las unidades típicas son kW/m2 (BTU/h–pie2). La densidadtérmica también puede ser llamada flujo térmico.




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Efecto de chimenea

Es la diferencia entre el peso de una columna de gases de alta temperatura dentrodel horno y el peso de una columna equivalente de aire externo, expresada en kPapor metros de altura (pulgadas de agua por pie).

Eficiencia del horno

Es la relación entre el calor absorbido y el calor suplido al horno.

Ensuciamiento o incrustaciones

Es la formación de una película sólida de sucio ceniza u hollín sobre la superficiede transferencia de calor, que da como resultado un incremento en la resistenciaal flujo de calor.

Exceso de aire

Es el porcentaje de exceso de aire en el horno en relación a la cantidad de airerequerida para combustión estequiométrica.

Factor de servicio

Es una medida de la continuidad de operación del horno, expresada generalmentecomo la relación de días totales en operación para un período de tiempo dadoentre los días calendarios totales en el período.

Gases de combustión (Flue gas)

Es una mezcla de gases producto de la combustión del combustible.

Guías desviadoras (Corbelling)

Son planchas estrechas que se extienden desde las paredes laterales de lasección de convección para evitar que el gas de combustión fluya a un lado de lasección de convección, entre la pared y el tubo más cercano, desviándose delbanco de tubos.

Guía de tubos

Dispositivo utilizado para restringir el movimiento de los tubos.

Lámina de tubos

Es una lámina larga que soporta los tubos y está ubicada en la cámara deconvección. Los soportes finales son usualmente de acero al carbón o aleacionesbajas de acero y constituyen un lado del cabezal del horno. Los internos de estossoportes poseen aislamiento por estar expuestos a los gases de combustión. Lossoportes intermedios, como están expuestos al gas de escape por ambos lados,son fabricados con una aleación más resistente.




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Línea de transferenciaTubería usada para conectar la salida del horno y la columna de destilación (ya seaatmosférica ó de vacío), en una instalación petrolera.

Mirillas de observaciónPuertas de observación ubicadas en diferentes puntos seleccionados del piso delhorno y en las paredes del mismo, que permiten observar los tubos, soportes yquemadores del horno.

MúltipleEs un tubo conectado a varios pasos paralelos y es usado para distribuir orecolectar los fluidos de estos pasos.

Pared aislanteEs el aislamiento refractario de la parte interna del horno.

PasoEs el serpentín que transporta el fluido del proceso desde la entrada hasta la salidadel horno. El fluido total del proceso puede ser transportado a través del horno poruno o más serpentines.

Película (Superficie)Es una capa fina del fluido adyacente a la pared del tubo, la cual permanece enflujo laminar aun cuando el flujo del fluido es turbulento. El perfil de velocidad enla película es aproximadamente lineal, siendo la velocidad existente en la paredigual a cero.

Poder calorífico inferior (PCI)Es el calor de combustión teórico del combustible, cuando no se toma en cuentael calor de condensación del agua en los gases de combustión. También esllamado poder calorífico neto y es expresado en MJ/kg (BTU/lb).

Poder calorífico superior (PCS)Es el calor teórico de la combustión del combustible, cuando el agua formada seconsidera en estado líquido (Se aprovecha el calor de condensación). También esllamado Poder calorífico total (PCT) y viene expresado usualmente en MJ/kg(BTU/lb).

Poder calorífico total (PCT)Ver poder calorífico superior (PCS)

Precalentadores de aireEs un intercambiador de calor en el cual se calienta el aire requerido para lacombustión, por transferencia de calor desde los gases de escape que salen dela sección de convección.




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Quemador

Es un dispositivo utilizado para mezclar el combustible y el aire para la combustión.

Rango mínimo de operación (Turndown)

Ocurre cuando las condiciones de operación del horno son más bajas que lascondiciones de diseño: es decir, reducción en el rendimiento térmico, lo cual puedeser el resultado de una reducción en los requerimientos entálpicos, o unareducción de la carga del horno.

Sección de protección

La sección de protección son las dos primeras filas de tubos en la cámara deconvección. Estos tubos están expuestos a radiación directa proveniente de lacámara de radiación y reciben más o menos la mitad del calor por radiación. Estostubos están fabricados de un material mucho más resistente que los tubosrestantes en la sección de convección. También se les llama tubos de choque.

Serpentín

Es una serie de tubos rectos conectados por retornos de 180°, formando un pasocontinuo a través del cual el fluido del proceso fluye y es calentado.

Soplador de hollín

El soplador de hollín está ubicado en la sección de convección y utiliza vapor dealta presión para soplar el hollín y la ceniza de los tubos.

Soportes de tubos

Es una parte metálica la cual soporta todo el peso de los tubos.

Superficie extendida

Es la superficie adicionada a los tubos lisos de la sección de convección paraproveer mayor área de transferencia. Esta superficie extendida puede consistir depequeños pernos soldados a los tubos o de aletas también soldadas.

Temperatura de chimenea

Es la temperatura de los gases de combustión saliendo de la cámara deconvección.

Temperatura de gases a la salida de la cámara de combustión o temperaturade la pared divisoria (Bridgewall temperature)

Es la temperatura de los gases de escape saliendo de la sección de radiación. Estetérmino proviene de los tradicionales hornos horizontales donde la cámara decombustión (zona radiante) y la de convección se separaba por una pared deladrillos.




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Temperatura de la masa de fluido (Bulk temperature)

Es la temperatura promedio del fluido del proceso en cualquier sección transversaldel tubo.

Temperatura de película

Es la máxima temperatura de la película, en la pared del tubo.

Tiro

Es la presión negativa (vacío) en un punto dado dentro del horno, expresadousualmente en kPa (pulgadas de agua).

Tiro forzado

El uso de un ventilador de tiro forzado se requiere para suplir el aire de combustióna los quemadores y para vencer la caída de presión a través de los quemadores.Esto es contrario al tiro natural, donde la columna de gases caliente en la chimeneay el horno proveen la succión para atraer el aire para combustión al horno.

Tiro inducido

Se usa un ventilador en el lado del flujo de gases de combustión del horno, paraproveer el tiro adicional requerido, mayor que el suplido por la chimenea, parasacar el gas de escape a través de la sección de convección.

Tiro natural

Es el sistema mediante el cual el tiro requerido para llevar el aire de combustióndentro del horno y extraer los gases de combustión del mismo es suministradosolamente por la chimenea.

Velocidad crítica (Velocidad sónica)

Cuando la velocidad del fluido es igual a la velocidad del sonido a las condicionesde temperatura y presión del fluido. También se llama velocidad sónica.

Tope de sección de radiación (Hip Section)

Es la zona de transición en el tope de la sección de radiación en hornos de tipoconvencionales. La pared de esta sección tiene por lo general un ángulo de 45°.

Tubos calentados por ambos lados

Tubos ubicados en la sección de radiación expuestos por ambos ladosdirectamente a la radiación emanada de los quemadores.

Tubos calentados por un lado

Son los tubos en la sección de radiación ubicados cerca de la pared del horno yque tienen sólo un lado expuesto a la llama del quemador. La radiación del ladocontrario de los tubos es por reflexión de la pared.




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Velocidad másicaEs el flujo de masa por unidad de área de flujo a través del serpentín. Las unidadestípicas para la velocidad másica son Kg/s–m2 (lb/s–pie2).

4.3 Tipos de hornos de procesoExisten muchos tipos/arreglos de hornos, los cuales están disponibles y han sidousados por muchos años. Estos hornos consisten básicamente de cuatrocomponentes: caja, quemadores, serpentín y chimenea. Los hornos de procesoque se describen a continuación son los tipos más comunes utilizados en lasrefinerías de las empresas filiales de PDVSA.

Hornos verticales–cilíndricosEn las Figuras 1. y 2. se muestra la sección transversal típica de este tipo dehornos. Estos hornos probablemente son los más usados para rendimientostérmicos hasta 43.9 MW (150 MM BTU/h). En la sección de radiación, los tubosestán colocados o colgados verticalmente en forma de círculo alrededor de losquemadores del piso. Esto hace que la llama sea paralela a los tubos en la secciónde radiación. Este tipo de horno puede diseñarse con o sin la sección deconvección.

Estos hornos sin la sección de convección (Figura 1.A) son muy económicosen términos de inversión, pero debido a que la temperatura de los gases de escapea la salida del horno es my alta (800–1000°C) (1500–1800°F), este tipo de hornotiene una eficiencia muy baja. Este arreglo requiere de un mínimo de área deplanta, y las cargas típicas están entre 0.15 y 2.9 MW (0.5 y 10 MM Btu/h).

Estos hornos con una sección de convección horizontal ubicada encima de lasección de radiación (Figura 2.), proporcionan un diseño muy eficiente yeconómico que requiere un mínimo de área de planta. Los gases de combustiónfluyen hacia arriba a través del banco de convección y posteriormente a lachimenea. La sección de protección consiste de dos filas de tubos ubicados en elfondo de la sección de convección. La sección de convección puede no justificarseen hornos muy pequeños, es decir, menores de 1.5 MW (5 MM BTU/h), o en hornosinstalados en lugares donde el costo de combustible es extremadamente bajo. Lamayoría de las instalaciones nuevas con hornos de tubos radiantes verticales sonde este tipo. Las cargas típicas están entre 2.9 y 29.3 MW (10 y 100 MM Btu/h)

Estos hornos con la sección de convección integrada verticalmente (Figura1.B), se usaron mucho, pero actualmente rara vez se escogen para nuevasinstalaciones. Los mismos tubos son usados para los servicios de radiación yconvección. La porción de convección de los tubos usualmente tiene unasuperficie de forma extendida para incrementar el coeficiente de transferencia decalor por convección. En este tipo de horno sólo se debe quemar gas ocombustibles destilados, debido a que la sección de convección es casi imposiblede limpiar.




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Horno tipo cabina con tubos en U (Anillados) (Arbor or Wicket)

Este es un diseño especializado en el cual la superficie de calor radiante la proveentubos en U, que se conectan a los múltiples de entrada y salida. Este tipo de hornoesta especialmente adaptado para el calentamiento de flujos grandes de gas bajocondiciones de baja caída de presión. Este diseño se usa mucho en el calentadorde carga al reformador catalítico, y en otros servicios de calentamiento. Losquemadores están, usualmente, en piso, produciendo llama vertical, o en la pared,con la llama horizontal entre los tubos en U. Las cargas típicas por arreglo de tubosen U (Arbor coil), están entre 14.7 y 29.3 MW (50 y 100 MM Btu/h).

Los hornos tipo cabina con tubos orientados verticalmente ofrecen ahorrosconsiderables en inversión (Figuras 4.C y 4.D). Este arreglo permite utilizar unavelocidad másica relativamente baja en el proceso, debido a la gran cantidad depasos paralelos y con una buena distribución del fluido.

En algunos casos (Powerformer), la sección de radiación consiste en zonasseparadas para los servicios de precalentamiento y recalentamiento. Estas zonasestán separadas por una pared de ladrillos. Los gases de combustión de todas laszonas de radiación pasan a través de una sección común de convección, la cualefectúa usualmente un servicio de precalentamiento solamente. En este tipo dehorno las variaciones en las condiciones operacionales de los serviciosindividuales deben ser consideradas cuidadosamente, debido a que las zonas derecalentamiento también están provistas de calor para precalentar la zona deconvección. Este tipo de hornos han sido construidos en tamaños desde 20 hasta120 MW (desde 70 hasta 400 MM BTU/h) de calor total absorbido.

Hornos tipo cabina con tubos horizontales (Horizontal Tube CabinFurnaces)

En la Figura 3. se muestra un horno de este tipo. La sección de radiación incluyelos tubos horizontales al lado de las paredes y en el techo inclinado del horno (“Hipsection”). La sección de convección se extiende sobre todo lo largo de la secciónde radiación. Los quemadores están normalmente ubicados en el piso del hornoen una fila por debajo del centro de la cabina y queman verticalmente, pero no esextraño conseguir diseños con quemadores montados en las paredes extremasó intermedias, por debajo del serpentín.

Este tipo de hornos han sido construidos hasta de 150 MW (500 MM BTU/h) decalor absorbido. Sin embargo, en tamaños más pequeños como 35 MW (120 MMBTU/h), los hornos verticales–cilíndricos son mucho más económicos. Este diseñoaltamente eficiente y económico, representa, actualmente la mayoría deinstalaciones nuevas de hornos con tubos horizontales.

Se han realizado algunas modificaciones en este tipo de horno para algunasaplicaciones especiales:




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1. En hornos grandes, el uso de una pared central para enfriamiento de aire(Figura 4.A), permite alrededor del doble del tamaño del horno para unalongitud de tubo dada. Esta configuración es usada cuando los tubos en lazona de una celda de radiación sencilla son más largos de 24 m (80 pie),o cuando la celda de radiación es de más de 15 m (50 pie) de alto. Losquemadores están ubicados en el piso. Estos hornos se conocen comohornos horizontales de caja de tubos de dos celdas. Las cargas típicasestán entre 29.3 y 87.9 MW (100 y 300 MM Btu/h).

2. Cuando se requiera dos zonas separadas de calentamiento en la secciónde radiación, se puede tener una pared divisoria central (Figura 4.B).Dependiendo del tamaño del horno, el centro de la pared puede o no estarrecubierta con tubos. Los diferentes servicios pueden ser compatibles,debido a que hasta cierto punto la quema en una sección afectará latransferencia de calor en la otra sección. La máxima capacidad para unservicio es 75% del diseño con el otro servicio a máxima capacidad, siambos servicios usan la sección de convección (o 50% del diseño). Si unservicio es sacado fuera de operación, el horno debe pararsecompletamente o se debe circular otro fluido para evitar que se quemen lostubos del lado del servicio fuera de operación. Este arreglo permite controlindividual de llama por cada zona del horno, además de poder tener tantoquemadores ubicados en el piso (llama vertical), ó quemadores montadosen la pared (llama horizontal), a ambos lados de la pared divisoria. Estoshornos de pared divisoria central, tienen cargas típicas entre 5.9 y 29.3MW (20 y 100 MM Btu/h)

Hornos tipo caja con tubos verticales (Vertical Tube Box Furnaces)

Este diseño es propiedad de la Exxon y tiene ventajas sustanciales con respectoa los diseños de otros fabricantes. Por ser un diseño propietario, sólo se hará unadescripción general, ya que no será cubierto en los MDP.

La Figura 5. muestra el caso típico de este tipo de hornos. En la zona de radiación,los tubos están orientados verticalmente a lo largo de las cuatro paredes. Estostubos, al igual que en hornos verticales–cilíndricos y hornos con cabina, sonexpuestos al fuego por un solo lado. Además, las filas de tubos verticales queatraviesan el horno son expuestos por ambos lados al fuego emitido por losquemadores ubicados en el piso. Estos tubos tienen un calor de entrada 50%mayor que los tubos ubicados en la pared, aunque la densidad de calor pico es lamisma que en los tubos de la pared.

La adición de este tipo de tubos (two–side fired tubes) reduce el serpentín deradiación lo cual resulta en una reducción significativa del volumen de la celda deradiación, comparado con los hornos con cabina de tubos horizontales. Cada pasode tubos tiene un número igual de tubos del centro y de pared, de tal forma quela distribución de calor entre los pasos sea uniforme. Este tipo de horno es




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adecuado cuando se requiere el uso de quemadores de tiro forzado de grancapacidad. Dos o tres quemadores proveen el calor requerido a cada celda quepor lo general fijan las dimensiones de la cámara de combustión. Una secciónhorizontal de convección esta localizada encima de la sección de radiación.

Ocasionalmente, se pueden hacer variaciones en los arreglos de este tipo dehornos. La variación más común consiste en instalar solamente los tuboscentrales expuestos al fuego por ambos lados. Estos tubos son usualmenteinstalados en dos filas, paralelas a la sección de convección extendiéndose portodo lo largo del horno, este último arreglo es parecido al utilizado en los hornosde pirólisis.

Para una cantidad de calor requerida, el uso de estos tubos (two–side fired tubes)requiere menor superficie (y una longitud de serpentín menor) que en hornosconvencionales, debido a que los primeros (two–side fired tube) absorben máscalor (50%) que los tubos de la pared (one–side fired wall tubes). Sin embargo, laventaja de un serpentín más corto requerirá la utilización de una sección deradiación más larga. El uso de este tipo de tubos (two–side fired tubes) tieneventajas en los siguientes casos:

1. Alto costo del material de los tubos; por ejemplo, tubos gruesos de aceroinoxidable.

2. Cuando se requiere corto tiempo de residencia.

3. Cuando la caída de presión permisible en el serpentín es baja.

4. Cuando se requiera invertir para aumentar capacidad. (Los tubos de lapared pueden ser añadidos posteriormente).

Hornos tipo caja con tubos horizontales (Horizontal Tube Box Furnaces)

La Figura 6. muestra el arreglo típico de un horno de este tipo. Las secciones deradiación y convección están separadas por una pared llamada pared de ladrillo.Los hornos más largos tienen dos secciones de radiación, con una sección deconvección común localizada entre ellas. Esto hace que la sección de convecciónsea imposible de limpiar por métodos normales de soplado.

Los quemadores están ubicados al final de la pared y queman en dirección de lapared de ladrillo. Los tubos están orientados horizontalmente y están expuestosal fuego perpendicularmente. Estos hornos fueron muy populares en el pasado,pero actualmente son obsoletos debido principalmente a su alto costo.

4.4 Selección y diseño de hornos

Tubos horizontales vs tubos verticales

El diseño ideal de un horno debería proveer radiación uniforme a todos los tubosy a todos los lados de los tubos. Esto, obviamente, no se alcanza en los diseños




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reales. Desde este punto de vista, los hornos con tubos verticales están endesventaja, ya que, al ser altos y delgados, con llama vertical desde el piso delhorno, hacen que la zona de radiación más intensa se concentre en la zona mediabaja de la cámara de combustión (firebox). Debido a que los extremos de los tubosestán bastante más alejados de esta zona media baja que el medio de los tubos,se espera tener grandes fluctuaciones en la velocidad de transferencia de calora lo largo de los tubos, particularmente con ajustes no tan ideales en quemadores.

Además, el flujo vertical en tubos puede producir varias condiciones indeseables.A velocidades bajas y con baja vaporización, se generará una segregación delvapor del líquido. Esto resultará en una alta concentración de líquido en los tuboscon flujo ascendente, y una alta concentración de vapor en tubos con flujodescendente; esto, a su vez, producirá tubos con paredes calientes en los tuboscon flujo descendente, y una excesiva caída de presión. Cuando el horno se para,ya que los tubos no pueden drenar, se requieren períodos excesivamente largosde limpieza con vapor (“steam out”), para desalojar el horno. También puedequedar agua atrapada en el arranque, y ésta puede arrastrarse como tapones amedida que la temperatura y el flujo al horno aumentan, con la posibilidad que segeneren explosiones de vapor de agua.

Sin embargo, la sencillez de construcción (para los verticales cilíndricos), y la pocaárea de planta que ocupan los hace muy competitivos desde el punto de vista deinversión. Además, de acuerdo a los diseños especiales de hornos que unacompañía esté usando, hace que estos comentarios no sean lo suficientementedefinitivos: tal es el caso de EXXON, la cual, gracias a su diseño propietario dehornos tipo caja con tubos verticales, tiene preferencia por hornos verticales, adespecho de las desventajas presentadas anteriormente.

De acuerdo a lo presentado anteriormente, la escogencia entre hornoshorizontales ó verticales no es evidente. De preferencia, para cargas calóricasgrandes, usar hornos tipo cabina con tubos horizontales; para cargas pequeñas,y si los patrones de flujo no se perturban demasiado, usar hornos verticalescilíndricos con sección de convección horizontal. Además, los hornos verticalescilíndricos son los más apropiados para servicios no críticos, como rehervidoresdonde la carga de calor puede mantenerse constante sin reducir la flexibilidad dela planta.

Comportamiento de un hornoEl requerimiento fundamental para alcanzar un buen funcionamiento de un hornoes el diseño confiable del horno. Los requerimientos del diseño deben seradecuadamente interpretados. Esta base debe incluir todo lo referente al procesoy a los factores mecánicos que estén involucrados en el diseño. También, se debenconsiderar los requerimientos especiales que tengan que ver con una situaciónespecífica. El funcionamiento satisfactorio de un horno puede ser medidohaciendo las siguientes combinaciones:




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Operabilidad – Es la medida más sencilla e importante del funcionamientodel horno y se refiere a la habilidad del horno a alcanzar los requerimientosdel proceso con un factor de servicio aceptable.Mantenimiento – Se debe considerar el costo y las horas hombresrequeridas para mantener el horno en buenas condiciones de operabilidad.En muchos casos, el mantenimiento está basado en la experiencia de lasrefinerías y la filosofía de inversión.

Retorno de la inversión incremental

Este factor afecta principalmente el área de tubos del horno, es decir, añade áreade transferencia de calor para aumentar la eficiencia y ahorrar combustible. Esteprobablemente es el único tipo de inversión que puede ser evaluadoseparadamente.

Factores que afectan la selección y diseño de hornos

Los factores que pueden ser considerados en el diseño de un horno son discutidosa continuación y resumidos en la Tabla 3. Estas consideraciones afectarán el tipoy tamaño del horno, el número de tubos y pasos, los materiales usados y laeficiencia del horno.

Calor absorbido y tipo de servicio – Las principales consideraciones enla selección de un tipo específico de horno son el calor absorbido y el tipode fluido (flujo líquido o parcialmente evaporado en función del vapor).Debido a que la densidad del flujo de calor de radiación se define paracualquier servicio, el tamaño físico del horno es proporcional al calorabsorbido. En la Figura 7. se muestra una guía para la selección de hornos.Tipo de combustible – El combustible que se va a quemar en un hornotiene un efecto importante en el diseño. Por tal razón, se debe decidir conanticipación el tipo o tipos de combustibles que se quemarán antes decomenzar con los cálculos detallados del diseño. Entre los factoresafectados por el tipo de combustible se encuentran:1. Eficiencia del horno – El valor del combustible afectará la inversión

incremental del horno, la cual puede ser justificada para aumentar laeficiencia.

2. Costo del horno – En general, el costo de inversión de un hornodiseñado para quemar combustible líquido pesado es 10–20% mayorque el costo de inversión si sólo se quema gas. Esto se debeprincipalmente a la inversión que representan los sopladores.

3. Superficie extendida en la sección de convección – Los tubos conaletas se ensucian fácilmente por lo que este tipo de tubos se deben usarcuando sólo se queme gas (o combustible líquidos muy livianos). Lostubos (studded) pueden ser usados si el combustible es más pesado que900 kg/m3 (25°API) a 15°C (60°F).




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4. Limpieza de la sección de convección – Si el combustible contienemás de 0.1 g/kg (0.01% en peso) de cenizas, se deben instalarsopladores de hollín para mantener limpios los tubos de convección.

5. Tipos de quemadores – La quema de gas se hace usualmente conquemadores de tiro natural. Este tipo de quemadores son fáciles deoperar y mantener, además la combustión es buena y la atenuación delruido es fácilmente controlada con silenciadores primarios y cámaras dedistribución.

Para reducir estos problemas, cuando se esté quemando aceite sedeben usar quemadores de tiro forzado. Con este tipo de quemadoresse logra una mejor combustión, el mantenimiento y la atención de laoperación se reducen y el ruido es fácilmente atenuado. El sistema detiro forzado es adaptable al control de computadoras.

6. Arreglo de la sección de radiación y convección – Para quemarcombustibles líquidos se requieren mayores espacios libres entre losquemadores y los tubos, comparado con combustibles gaseosos,debido a que en la quema de combustibles líquidos la llama producidaes mucho más larga. La velocidad másica de los gases de escape en lasección de convección debe ser diseñada más baja cuando se quemanlíquidos que cuando se quema gas, debido al mayor potencial deensuciamiento del combustible líquido.

7. Exceso de aire de diseño – Para obtener combustión completa delcombustible se requiere una cantidad de aire de combustión mayor queel requerido teóricamente para combustión completa. Esto es causadopor variaciones en la distribución de aire y combustible a cadaquemador, y la mezcla imperfecta del aire y combustible en el quemadory en la llama. Por tal razón, se debe suplir aire en exceso a fin de obteneruna buena combustión. Sin embargo, no se debe suministrar más aireen exceso que el requerido, ya que esto implica pérdidas de combustibledebido a que el aire adicional debe ser calentado y venteado por lachimenea con lo cual se malgasta combustible.

Todos los diseños de hornos con tiro forzado o tiro natural y que quemengas combustible deben basarse en 20% de exceso de aire. Por otro lado,los diseños de hornos con tiro natural y que queman combustible líquidoo una combinación de gas/líquido, presentan grandes dificultades paraun buen mezclado, por tal razón, para este tipo de diseño se debe tomaren cuenta un 30% de exceso de aire.

8. Materiales corrosivos – Si el combustible a ser quemado contiene altasconcentraciones de materiales corrosivos, tales como vanadio, sodio oazufre; se requerirá de materiales especiales para el refractario y lossoportes de los tubos.




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La temperatura de diseño del metal de los tubos debe ser mantenida pordebajo de 620°C (1150°F), si el combustible contiene más de 40 mg/kg(40 ppm) de vanadio y sodio.

9. Corrosión en sitios fríos – Con el fin de evitar la corrosión en sitios fríos,se debe tomar en consideración la temperatura del metal y lastemperaturas de entrada de la carga cuando estas estén entre120–150°C (250–300°F). Cuando se queman combustibles quecontienen azufre, parte de este azufre se convierte en trióxido de azufre(SO3), el cual se combina con vapores de agua formando ácido sulfúrico,el cual permanece en forma gaseosa mientras su temperatura esté porencima de su punto de condensación y se condensa en áreasrelativamente frías, (entre 120–150°C) (250–300°F) causando corrosiónen el metal. Las superficies más propicias a ser afectadas son los ladosaguas abajo de la sección de convección, debido a que como sólo ocurreuna pequeña transferencia de calor, la temperatura del metal de lostubos es muy cercana a la temperatura del fluido del proceso.

Temperatura de chimenea – El valor económico de la temperatura de lachimenea es una función del valor del combustible, de la temperatura deentrada del fluido del proceso, del costo de inversión incremental de lasección de convección y del coeficiente requerido para el retorno de lainversión incremental.A medida que la temperatura de la chimenea se reduce, el calor esdesviado de la zona de radiación a la sección de convección. De estamanera, mientras que la inversión en la sección de convección y chimeneaaumentan, hay una compensación bajando la inversión de la zona deradiación. Estos conceptos también pueden utilizarse en hornos donde elcalor de radiación sea fijo (tales como craqueos con vapor y reformadores),si el incremento en el calor de convección reduce la inversión requeridapara otro equipo.Es importante que, cuando se esté fijando este valor para nuevasinstalaciones ó para instalaciones a ser remodeladas, se haga un trabajoconjunto con los grupos de Estimación de Costos, ya que pueden existirahorros importantes en equipos tan costosos como lo son los hornos deproceso.Condiciones operacionales y características de fluido en servicios depuro líquido o con vaporización – Estos hornos son diseñados paraminimizar la formación de coque. A temperaturas de película por encimade 350°C (660°F) aproximadamente (usualmente equivale a unatemperatura volumétrica de fluido por encima de 315°C (600°F)), se daorigen a craqueo del lado interno de la pared del tubo. Los hidrocarburosson craqueados y una película de coque se forma gradualmente. Estapelícula produce una alta caída de presión a través del serpentín y altastemperaturas del metal del tubo. Estos dos factores deben tomarse en




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cuenta en el diseño. Tarde o temprano, todos los hornos en estos serviciosdeben decoquificarse.

A fin de minimizar la diferencia entre la temperatura volumétrica del fluidoy la temperatura de la película es necesario un coeficiente de película alto,el cual es obtenido manteniendo condiciones de flujo turbulento dentro deltubo. Mientras más grande sea la velocidad másica, mayor será elcoeficiente de transferencia de calor.

Sin embargo, si la velocidad másica es muy alta causará una caída depresión elevada en el serpentín, lo que implica alto costo por bombeo,aumento en la presión de diseño del equipo aguas arriba y posible erosiónen los retornos de los tubos. Para servicios convencionales dehidrocarburos (líquidos o vaporizados), la velocidad másica de diseño esmantenida en el rango de 1200 a 1700 kg/s–m2 (250 a 350 lb/s–pie2). Esterango ha demostrado en la práctica ser satisfactorio para hornos quetengan flujos verticales u horizontales. En el documentoPDVSA–MDP–05–F–02, se dan algunas recomendaciones específicassobre velocidad másica.

En condiciones por debajo del rango de operación, la velocidad másicadebe mantenerse por encima de 730 kg/s–m2 (150 lb/s–pie2). Esto puederesultar en una alta velocidad másica a las condiciones de diseño (asociadocon bajos costos) en hornos diseñados para un alto rango de operabilidado donde se hace una inversión para aumentar sustancialmente la carga delhorno. Recircular a través del horno puede considerarse para mantener lavelocidad másica en condiciones del rango de operación (turndown) yevitar alta caída de presión en condiciones de diseño. En general, un diseñocon un rango de operación menor de 60% de la carga de diseño produceun sobre costo.

En algunas situaciones, tales como a la salida de un horno de vacío, no esposible mantener esta velocidad másica alta. Debido a la baja presión y alalto volumen específico del gas, si la velocidad másica es alta se puedealcanzar la velocidad crítica (o sónica) a la salida del horno. Esto puedecausar erosión en los tubos del horno o en la línea de transferencia yoxidación del fluido (lo cual puede perturbar el fraccionamiento en la torre).Para evitar estos problemas, los hornos de vacío y las líneas detransferencia son diseñadas para velocidades por debajo de 80% de lavelocidad crítica (Ver documento PDVSA–MDP–05–F–04).

Este método requiere reducir el valor del diseño de la velocidad másica enla salida de los tubos a un valor entre 580–730 kg/s–m2 (120–150lb/s–pie2), pero no puede ser menor que 440 kg/s–m2 (90 lb/s–pie2) bajocondiciones de “turndown”. Para evitar la velocidad crítica, es preferiblebajar la velocidad másica a la salida de los tubos en hornos de vacío queaumentar la presión a la salida del serpentín. Esto último también evita el




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problema, pero al suprimir la vaporización hace que la temperaturarequerida a la salida del serpentín aumente excesivamente. Aun con estareducción en velocidad másica, la coquificación no es un problema a lasalida de los tubos, debido a la alta velocidad lineal y al poco tiempo deresidencia. En el diseño de la línea de transferencia, se debe asegurar quela caída de presión no sea mayor que la requerida actualmente, ya que unacaída de presión excesiva en la línea de transferencia puede causar bajavelocidad lineal y alto tiempo de residencia, lo que se traduce en laformación rápida de coque.Además de los criterios de velocidad másica, los hornos de vacío de lasplantas de lubricantes también deben cumplir con los criterios de tiempo deresidencia/temperatura para evitar degradación de los productoslubricantes.Un coeficiente de película alto no necesariamente garantiza un diseñosatisfactorio. Si el calor transferido a cualquier punto es demasiado grande,la vaporización en la superficie será tan rápida que se producirá una capade vapor por todo el área. La superficie será cubierta de burbujas de vapor,las cuales no pueden ser removidas por el líquido. Por tal razón, elcoeficiente de película efectivo disminuye lo que resulta en temperaturasexcesivas en los tubos y en la película y la rápida formación de coque. Paraservicios típicos de vaporización de hidrocarburos la tasa máximapermisible de transferencia de calor es 110 kW/m2 (35000 BTU/h–pie2)antes de que se produzca sobrecalentamiento (asumiendo una velocidadmásica adecuada).La transferencia de calor no es uniforme a través de la zona de radiación.La densidad calórica promedio está entre 40–50% del máximo para tubosexpuestos al fuego por un sólo lado; esta mala distribución estádeterminada por la geometría del horno. Por lo tanto, el diseño y operacióndel horno debe basarse en densidades calóricas suficientementepequeñas a fin de obtener la densidad máxima permisible. En el documentoPDVSA–MDP–05–F–02, se detallan las recomendaciones sobre ladensidad calórica promedio. Seguidamente, al igual que otros criteriosrecomendados en el diseño de hornos, se asegura que la densidad calóricamáxima será la más adecuada.A fin de evitar formación de coque o problemas de ensuciamiento, se debeevitar la condición de ir al punto seco del serpentín. El material que no sevaporice puede adherirse en el punto seco del tubo y causar grandesobstrucciones. Este material extraño o polímero pudo formarse durante elalmacenaje. Este tipo de hornos deben diseñarse de tal forma que el puntoseco queda fuera de la zona de calentamiento. El límite de la máximaevaporación en el serpentín debe ser 80%.




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Por otro lado, cuando un destilado es alimentado directamente al horno (sinalmacenaje intermedio), el riesgo que se corre de ir al punto seco esmínimo, debido a que el destilado ha sido vaporizado completamente.

El criterio normal para el diseño de servicios de vaporización puede que nosea aplicable a fluidos con un solo componente en tubos horizontales. Elflujo estratificado, derivado de temperaturas excesivas en el metal del tubo,ha sido encontrado en hornos que operan cerca de la interfase entre flujotapón y burbuja o espumoso (Ver PDVSA–MDP–(Pendiente) (ConsultarMDP versión 1986, Subsección 14C)).

Hornos en servicios para puro vapor – Los hornos con flujo de purovapor no son susceptibles a los problemas severos de coquificación,debido a la naturaleza ligera del fluido del proceso. Con la velocidadmáxima a condiciones de diseño se puede obtener un coeficiente fílmicoadecuado cuando las velocidades másicas están entre 75 y 490 kg/s–m2

(entre 15 y 100 lb/s–pie2). A velocidades más altas, como las usadas enservicios de vaporización, se puede dar origen a caídas de presión altas enflujo puro–vapor. Estos ∆P altos no son económicos en circuitos concompresores.Hornos de servicio múltiple – En muchos casos, se pueden incluir doso más servicios en un mismo horno, con ahorros sustanciales en lainversión. Esto aplica para hornos con cabina y del tipo cilíndrico–vertical.Con el propósito de proporcionar flexibilidad y control de la operación decada servicio, los mismos deben estar separados por una pared internarefractaria.

Si un servicio opera a 100% de su capacidad, el otro u otros serviciospueden reducirse a 75% de la capacidad de diseño; asumiendo que todoslos servicios están integrados adecuadamente en la sección deconvección. Todos los servicios pueden reducirse al 50% del diseño en lasección de radiación. Los hornos con cajas verticales también pueden serusados para dos servicios. En este caso no se requiere la pared conrefractario interno entre los dos servicios.

Hornos de alta presión – Para el diseño de hornos de alta presión, 7000kPa (1000 psig) manométricos y mayores, se requieren tomarconsideraciones mucho más conservadoras que para el diseño de hornosde baja presión, debido a los daños potenciales ocasionados por fallas enlos tubos. Por tal razón, se deben tomar en cuenta los siguientesrequerimientos mínimos a fin de reducir la probabilidad de falla de un tuboy minimizar los daños posteriores:

1. Minimizar el riesgo de llamas tocando los tubos y alta temperatura delmetal del tubo con buenas dimensiones de la cámara de combustión.También puede considerar la quema por ambos lados del tubo y noquemar aceite combustible.




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2. Usar la Sección 1 del Código ASME para determinar el espesor mínimode los tubos de la pared. A fin de asegurar que este espesor es adecuadocon respecto a tensiones térmicas, relajación, fatiga, etc.; se debenrevisar los cálculos..

3. Usar diámetros de tubo pequeños, 100 mm (4 pulg) D.I. máx. para limitarla velocidad de descarga en caso de fallas de tubos.

4. Incorporar un sistema de alivio en la cámara de combustión, paramantener la presión dentro de la capacidad estructural del horno en casode cualquier falla.

5. Suministrar válvulas que se operen con control remoto a la entrada ysalida para aislar el horno del proceso en caso de fallas de tubos. Ubicarlas válvulas de tal forma que queden protegidas del horno y permitan elacceso en caso de falla. Las válvulas de retención no son recomendadaspara propósitos de aislamiento del horno.

4.5 Gráficas para cálculos de combustión

Combustibles líquidos

La Figura 8. presenta los calores de combustión de los combustibles líquidos y delas fracciones de petróleo en función de la gravedad API. Se muestran tanto losvalores caloríficos superiores, (PCS) (HHV) e inferiores (PCI) (LHV). Estos valoreshan sido corregidos en base al efecto promedio de impurezas (diferentes al agua)que se encuentran usualmente en los combustibles líquidos. Estas impurezaspromedio son bastante representativas, aunque pudiese haber desviacionesapreciables para un combustible en particular. En general, los valores caloríficosde los combustibles líquidos promedio se encuentran dentro del 1% de diferenciacon los valores obtenidos con las curvas. En el caso que se desee hacer cálculosen forma automatizada, en el Manual de datos técnicos del API, capítulo 14, sepresenta el procedimiento 14A1.3, el cual incluye, además, ecuaciones paracorregir por impurezas.

Las Figuras 12., 13., 14., 15. y 16. proporcionan el calor disponible para lacombustión a 15°C (60°F) de los combustibles líquidos con gravedades de 0, 5,10, 15 y 20 °API), respectivamente. Debido a que estos gráficos difierenligeramente unos de otros, no es necesario interpolar. El calor disponible a unatemperatura y un porcentaje de exceso de aire dados puede leerse en la figurapara los combustibles líquidos cuya densidad sea semejante a la del combustiblelíquido en cuestión. Si se sabe que las impurezas difieren apreciablemente de lasconsideradas para los combustibles promedio en la Figura 8., se puede corregirel calor disponible en proporción directa a la porción de hidrocarburo delcombustible, considerando el azufre como material inerte.




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Combustibles gaseosos

La Figura 9. proporciona los calores de combustión para gases parafínicos yolefínicos, en función del peso molecular. Los calores de combustión de loscomponentes puros que usualmente se encuentran en los gases combustibles semuestran en la tabla siguiente:ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Componente ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PCS (HHV) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PCI (LHV)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁHidrógeno ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ142.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ120.0

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Monóxido de carbono ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

10.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

10.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sulfuro de hidrógenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

17.4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


MetanoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



EtanoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



EtilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



PropanoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


46.3ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁPropileno

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ48.8

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ45.8

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁButano

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ49.5

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ45.8ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁButilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ48.4

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ45.4

NOTA:

Para obtener los valores en BTU/lb, multiplicar por 429.953De la figura 17. a la 20. se presenta el calor disponible para la combustión a 15°C(60°F) de combustibles gaseosos con varios valores caloríficos. Estas curvasrepresentan combustibles típicos de refinería como lo son las mezclas de H2,hidrocarburos e inertes. Dichas curvas no representan mezclas que constituyenesencialmente hidrocarburos puros (p. ej. gas natural).

Propiedades del gas de chimenea

Las Figuras 10.A., 10.B., 11.A. y 11.B., presentan las entalpías de loscomponentes del gas de chimenea. Las Figuras 21.A. y 21.B. suministra elcontenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea para la combustión devarios combustibles como función del porcentaje de exceso de aire. En el caso quese desee hacer cálculos en forma automatizada, en el Manual de datos técnicosdel API, capítulo 14, se presenta la ecuación 14–0.4, la cual permite obtener dichocontenido como un porcentaje molar, pero requiere conocer el contenido deinertes, relación C/H y contenido de azufre. Las Figuras 22.A. y 22.B. proporcionanla masa de gas de chimenea por unidad de masa de combustible en función delporcentaje en exceso de aire. En el caso que se desee hacer cálculos en formaautomatizada, en el Manual de datos técnicos del API, capítulo 14, se presenta laecuación 14–0.3, la cual permite obtener dicho valor como masa de gas dechimenea por unidad de masa de combustible, pero requiere conocer el contenidode inertes, relación C/H y contenido de azufre.




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El efecto del porcentaje en exceso de aire sobre las propiedades físicas del gasde chimenea no está claro. Por lo tanto, ha sido despreciado en las Figuras 23.y24., las cuales suministran las viscosidades y conductividades térmicas,respectivamente, del gas de chimenea en función sólo de la temperatura.

4.6 Programas de computación para cálculos/simulación de hornosExisten, en el mercado, compañías dedicadas a la investigación y desarrollo enel área de hornos y calderas de fuego directo y el uso de la tecnología decomputación aplicada al desarrollo de “Software“ para la evaluación de este tipode equipos.

Entre estas compañías se encuentran PFR y HTRI (Heat Transfer ResearchInstitute), con la serie de programas de HTRI.

4.6.1 Heat Transfer Research Institute (HTRI):

Los programas de HTRI son el “estándar de facto” para diseño deintercambiadores de calor. PDVSA adquirió toda la serie de programas de HTRI,para tenerlos disponibles a nivel corporativo. Aún cuando la experticia principal deHTRI está en intercambiadores de calor, ha hecho una reciente incursión en elcálculo de hornos con el programa “FH–0”, el cual simula el comportamiento deun horno existente, además de hacer cálculos de combustión con cualquier tipode combustible.

Este programa es útil para resolver problemas operativos, evaluar diseñoscompetitivos de vendedores, evaluar cambios para remodelar hornos viejos, etc.

4.6.2 PFR:

Esta compañía se presenta con el programa “FRNC–5”, el cual simula y predicela eficiencia de la mayoría de los hornos y calderas de fuego directo que seencuentran en instalaciones de refinación de petróleo, plantas petroquímicas y enesquemas de cogeneración. La mayoría de las partes de un horno puedensimularse, incluyendo secciones de convección en hogares (fireboxes) múltiples,ductos, chimeneas, muchas configuraciones de serpentines, tipos variados detubos y aletas, líneas de transferencia, múltiples (manifolds) y aditamentos detuberías.

El enfoque riguroso de simulación empleado por este programa sigue a lascorrientes del proceso y de los gases de combustión a medida que pasan por cadaserpentín y sección del horno, permitiendo determinar en forma precisa losiguiente:

1. Eficiencia global del horno y del hogar ó cámara de combustión (firebox)

2. Temperaturas del gas de combustión saliendo de la cámara de combustión,y entrando a la chimenea




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3. Densidades de flujos pico, promedio convectivo y radiante local, de calor.

4. Determinación de regímenes de ebullición y de flujo bifásico.

5. Transferencia de calor y caída de presión en flujo bifásico

6. Transferencia de calor y tiro del lado de las llamas

7. Presencia de flujo estrangulado (“choked”), tubos secos o corrosiónpotencial por extremos fríos.

Este programa está disponible a través de TEIG (Dpto de Ingeniería General), enINTEVEP, S.A.

5 APENDICESTabla 1 Lista de puntos cubiertos normalmente en las especificaciones de

hornosTabla 2 LIsta de puntos cubiertos en las especificaciones de servicios de

hornosTabla 3 Factores que afectan el diseño y seleccion de hornosFigura 1 Hornos – verticales cilíndricosFigura 2 Horno vertical – cilíndrico con sección de convección horizontalFigura 3 Hornos con tubos horizontalesFigura 4 Variaciones en hornos tipo cabinaFigura 5 Horno tipo caja con tubos verticalesFigura 6 Horno tipo caja con tubos horizontales con ala sencillaFigura 7 Guía para la selección de hornosFigura 8 Calor de combustión de aceites combustibles y fracciones de

petróleoFigura 9 Calor de combustión para gases parafínicos y oleofínicosFigura 10A Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas

presiones (H2O, CO, CO2, SO2)Figura 10B Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas

presiones (H2O, CO, CO2, SO2) (Cont.)Figura 11A Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas

presiones (aire, O2, nO2)Figura 11B Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas

presiones (aire, O2, nO2) (Cont.)Figura 12 Calor disponible por combustión de aceite combustible (0°API)Figura 13 Calor disponible por combustión de aceite combustible (5°API)Figura 14 Calor disponible por combustión de aceite combustible (10°API)




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Figura 15 Calor disponible por combustión de aceite combustible (15°API)Figura 16 Calor disponible por combustión de aceite combustible (20°API)Figura 17 Calor disponible por la combustion de gas combustible de

refineríaFigura 18 Calor disponible por la combustión de gas combustible de

refineríaFigura 19 Calor disponible por la combustión de gas combustible de

refineriíaFigura 20 Calor disponible por la combustión de gas combustible de

refineríaFigura 21A Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea

(unidades métricas)Figura 21B Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea

(unidades metricas) (cont.)Figura 22A kg de gas de chimenea por kg de combustibleFigura 22B lb de gas de chimenea por lb de combustibleFigura 23 Viscosidad absoluta del gas de chimenea a 1 atmFigura 24 Conductividad térmica del gas de chimenea a 1 atm




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TABLA 1. LISTA DE PUNTOS CUBIERTOS NORMALMENTE EN LASESPECIFICACIONES DE HORNOS

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCondiciones OperacionalesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Fluido del proceso

1. Carga

2. Porcentaje de vaporización a la entrada y

salida

3. Calor absorbido (Heat Duty)

b. Vapor sobrecalentado (si existe)

1. Carga

2. Calor absorbido

c. Calor absorbido total y calor suministrado (PCI)

d. Porcentaje exceso de aire en chimenea consumido por

quemador

e. Eficiencia (basada en poder calorífico inferior)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

f. Condiciones para cada sección de tubos: (radiación,

convección, vapor sobrecalentado)

1. Densidad calórica promedio (superficies

extendidas basadas en área externa total)

2. Temperaturas de entrada y salida de la sección

3. Presiones de entrada y salida de la sección

4. Temperatura de gases de combustión, a la salida

de cada sección (temp. de la chimenea). Estas

temperaturas también son usadas para diseñar

los tubos soportes de la sección de convección

g. Temperatura de diseño del refractario caliente

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Número y D.E.: radiación, tubos de choque, convección

(tubos lisos y de superficie extendida) y vapor

b. Número de pasos: radiación, protección, convección y

vapor

c. Número de tubos por fila: protección, convección y

vapor (1)

d. Espesor promedio (o mínimo) de la pared

e. Longitud expuesta

f. Area expuesta, incluyendo superficie extendida

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

g. Espacio centro–a–centro (1)

h. Espacio centro–a–pared (1)

i. Espacio centro–a–centro de quemadores (1)

j. Materiales

k. Detalles de tubos enroscados (longitud, diámetro, números

por fila, espacio por fila, material)

l. Detalle de tubos con aletas (altura, espesor, separación,

material)

m. Prueba hidrostática del serpentín (4)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cabezales

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Tipo

b. Materiales: normalmente igual que los tubos (los

cabezales de convección pueden ser de material de baja

aleación cuando los tubos son de grado alto, siempre y

cuando esté basado en temperaturas altas del metal

causadas por superficies extendidas).

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

c. Ubicación: Dentro y fuera de la cámara de combustión

(radiación dentro y convección fuera de la cámara)


Dimensiones (1)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Sección de radiación

b. Sección de convección (incluyendo desviadores)

c. Elevación aprox. del piso del horno (la quema de fondo

requiere 2.0 m (6 pie–6 pulg) de espacio libre piso del

horno a aprox. 3.6 m (12 pie–0 pulg) por encima de los

quemadores de tiro forzado)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

d. Espacio de sopladores de hollín en la sección de convección

e. Ubicación de puntos de observación




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TABLA 1 (Cont.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁChimenea (1)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Ubicación

b. Diámetro interno de la salida

c. Altura por encima de la sección de convección

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

d. Area de la sección transversal y arreglos del ducto a la

chimenea

e. Tiro requerido por encima de la sección de convección, si el

vendedor diseña cualquier parte del ducto o chimeneaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Seguridad y misceláneos (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)


a. Medidas contra fallas de alimentación o de combustible

(3)

b. Previsiones para purgar con vapor la cámara de

combustión

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

c. Refractario especial y requerimientos de soportes de tubos.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁQuemadores (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Fabricación

b. Tiro (tiro natural o forzado, combinación de combustible

gas/aceite)

c. Modelo del quemador

d. Tamaño

e. Número

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

f. Ubicación (1)

g. Flujo normal y máx. de combustible

h. Tiro mínimo en el nivel del quemador

i. Protecciones de los quemadores (pilotos) (4)

j. Plenum Chambers, si se requieren


Combustible Aceite

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Requerimiento total

b. Densidad (4)

c. Temperatura de aceite en el quemador

d. Viscosidad del aceite en el quemador

e. Presión en el quemador

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

f. Presión del vapor de atomización a quemadores

g. Contenido de sólidos y/o componentes corrosivos (4) (V, Na,

S, Cenizas)

h. Poder calorífico inferior y superior(PCI, PCS)


Combustible GasÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Requerimientos totales

b. Presión y temperatura en los quemadores

c. Poder calorífico inferior y superior (PCI, PCS)


d. Componentes corrosivos (S)(4)

e. Peso molecular


Instrumentos (3)(5)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Controles de temperatura a la salida del serpentín

b. Puntos de temperatura del metal del tubo

c. Puntos de presión y temperatura del fluido

d. Tiro manométrico

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

e. Analizador del oxígeno (especificado en la sección de

instrumentos)

f. Controles del tiro forzado

g. Sistema de parada de emergencia

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDecoquificación Aire–Vapor

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Proporcionados para expansión térmica (4) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

b. Diseño del sistema de decoquificación (3)


Sopladores de Hollín (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)


a. Tipo (retractable)

b. Número

c. Ubicación (1)


d. Presión y cantidad de vapor (Nota en sección de hornos: si

es menor que 1720 kPa (250 psig) manométricos


Plataformas (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)


Cualquier requerimiento adicional referente a plataformas y accesos debe ser especificado (4).

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSistema de Tiro ForzadoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁConsultar PDVSA–MDP–05–F–05




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TABLA 1 (Cont.)

NOTAS

1. Puntos mostrados en dibujo del horno2. Eliminada3. Cubierto en el diagrama de flujo

4. Información requerida PDVSA–MID–L–TP–2.7

5. Los instrumentos son mostrados en el diagrama de flujo. También se encuentran en el dibujo delhorno.




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TABLA 2. LISTA DE PUNTOS CUBIERTOS EN LAS ESPECIFICACIONES DESERVICIOS DE HORNOS


Calor del Combustible ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

QuemadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Incluye cualquier servicio requerido paraflexibilidad.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Tipo


Combustible Quemado, TemperaturaChimenea, PCI y Eficiencia


b. Pilotos requeridos


(Factores con los cuales el fabricante puededesarrollar el diseño económico)


c. Tipo de control requerido contra el ruido


Densidad Calórica Máxima PermisibleÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Combustible(s)


Para cada sección sobre la base de tuboslisos


a. Flujo requerido


Diseño del Porcentaje de Exceso de AireÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

b. Características (PCI, PCS, *Densidad, etc.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Características de la AlimentaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

c. Condiciones operacionales en los

quemadores (temperatura y presión del

combustible, presión de atomización del

vapor, etc).


(Tipo, gravedad, viscosidad, temperatura,curvas de entalpía, etc).


d. Características del combustible de los pilotos


Condiciones OperacionalesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

e. *Cantidad de V, Na, S y cenizas en aceites

combustiblesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

A. Flujo de alimentaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Instrumentos Requeridos(PDVSA–MID–K–337)


B. Presión y temperatura de entradaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. Termopozos e indicadores de temperaturaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁC. Presión y temperatura de salida

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDescoquificación Aire–VaporÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


D. Vaporización a la salida del serpentínÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. *Márgen de seguridad para expansiones

térmicasÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁLimpieza de la Sección de ConvecciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

E. Caída de presión mínima y máxima (limpia ycon carbón)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. *Sopladores de hollín requeridos si el

combustible contiene más de 0.1 g/kg (0,01 %

peso) de cenizas


F. Velocidad másica mínima Limpieza de laSección de Convección


1. Tipo de sopladores (retractable)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ2. Presión de vapor para los sopladoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁA. Diámetro externo (D.E.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁB. MaterialesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁC. Corrosión permitida y/o vida útil requeridaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




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TABLA 2 (Cont.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ChimeneaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


A. Altura (altura mínima requerida porconsideraciones de contaminación ambientalo por cercanía a estructuras o edificios)


Manual de Ingeniería de Diseño


B. Temperatura de diseño para el aire en verano.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

a. PDVSA–MID–L–TP–2.7, Hornos de

Procesos, Requisicion, análisis de ofertas y

detalles de compra



b. Otros relacionados con Hornos de Procesos,

como B–201–PR “Calentadores de fuego

directo”, K–337 “Instrumentación para

Hornos”, etc.


* Información requerida porPDVSA–MID–L–TP–2.7





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TABLA 3. FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO Y SELECCION DE HORNOSÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Consideraciones de Diseño ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ObservacionesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo de Servicio (fluido deseado) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Requieren velocidad máxima adecuada para minimizar formaciónde coqueÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Puro líquidoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Vaporización (70–80% máx. dentro del serpentín)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Puro VaporÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁNormalmente no coquifica; velocidad másica baja para ∆P mín.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCarga CalóricaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDetermina el tipo de hornoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCondiciones operacionales


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Flujo de alimentación


Afecta tamaño de tubos y número de pasosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

� Condiciones de entrada y salidaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ– Propiedades ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


– Temperatura ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


– Presión ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alta presión, 7000 kPa man. (1000 psig), requiere

consideraciones especiales


– Vaporización ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Para evitar sobrevaporización se debe minimizar la entrada de

vapor en hornos multipasosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– ComposiciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Los fluidos con un solo componente requieren consideraciones

especiales en servicios de vaporizaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Características del Fluido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Coquificación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


� Estabilidad del calor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Es importante el tiempo de residencia/temperatura


� Corrosividad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Afecta el material del tubo requerido


� Contenido H2/H2S ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Viscosidad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAlta viscosidad origina un bajo coeficiente fílmico


Combustibles ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁGas y/o líquido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAfecta la superficie de la sección de convección, su limpieza y

tipo de quemadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Componentes corrosivosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Afecta el soporte de los tubos y el material refractarioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

CostoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Afecta la eficiencia del horno

Afecta la justificación de un precalentador de aireÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Requerimientos Especiales ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ� Alto rango de operación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁGeometría del horno, velocidad másica, ∆P


� Pre–inversión ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se consideran dos grupos de condiciones


� Limitaciones de espacio ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo de horno


� Requerimientos especiales de refinería ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Experiencia operacional y en mantenimiento


� Contaminación ambiental, concentración de SO2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Altura de la chimenea


� Ruido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Muflas, quemadores de tiro forzado.




TUBOS DECONVECCIONALETEADOS

Mangadeflectora

ZONA DECOMBUSTION

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Fig 1. HORNOS – VERTICALES CILINDRICOS




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Fig 2. HORNO VERTICAL – CILINDRICO CON SECCION DE CONVECCIONHORIZONTAL




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Fig 3. HORNOS CON TUBOS HORIZONTALES




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Fig 4. VARIACIONES EN HORNOS TIPO CABINA




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Fig 5. HORNO TIPO CAJA CON TUBOS VERTICALES




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Fig 6. HORNO TIPO CAJA CON TUBOS HORIZONTALES CON ALA SENCILLA




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Fig 7. GUIA PARA LA SELECCION DE HORNOS




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Fig 8. CALOR DE COMBUSTION DE ACEITES COMBUSTIBLES Y FRACCIONES DEPETROLEO




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Fig 9. CALOR DE COMBUSTION PARA GASES PARAFINICOS Y OLEOFINICOS




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Fig 10.A ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJASPRESIONES (H2O, CO, CO2, SO2)




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Fig 10.B ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJASPRESIONES (H2O, CO, CO2, SO2) (CONT.)




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Fig 11.A ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJASPRESIONES (AIRE, O2, NO2)




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Fig 11.B ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJASPRESIONES (AIRE, O2, NO2) (CONT.)




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Fig 12. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (0°API)




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Fig 17. CALOR DISPONIBLE POR LA COMBUSTION DE GAS COMBUSTIBLE DEREFINERIA*




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Fig 21.A CONTENIDO DE DIOXIDO DE CARBONO EN EL GAS DE CHIMENEA(UNIDADES METRICAS)




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Fig 21.B CONTENIDO DE DIOXIDO DE CARBONO EN EL GAS DE CHIMENEA(UNIDADES METRICAS) (CONT.)




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Fig 22.A KG DE GAS DE CHIMENEA POR KG DE COMBUSTIBLE




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Fig 22.B LB DE GAS DE CHIMENEA POR LB DE COMBUSTIBLE




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Fig 23. VISCOSIDAD ABSOLUTA DEL GAS DE CHIMENEA A 1 ATM




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Fig 24. CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL GAS DE CHIMENEA A 1 ATM




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mdp_05_f_01