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SELECCIN DE EQUIPOS DE COMBUSTIN
MAGDORI GIRALDO
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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
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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
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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
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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
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Recubrimiento en polvo
Termoformado de plsticos
Termofijacin de prendas textiles
APLICACIONES:Calentamiento por radiacin
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APLICACIONES DE INMERSIN
z Freidorasz Calentamiento de aguaz Calentamiento de
solucionesz Soluciones para
tratamiento de superficies
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CALDERAS
z Pirotubularesz Acuatubularesz De aceite trmico
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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
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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.
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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
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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
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TIPO DE COMBUSTIBLE
z Gas naturalz Propanoz Butanoz Combustibles lquidosz Carbnz Combustibles bajos en Btu
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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
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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
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FORMA DE LLAMA:Amplia
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FORMA DE LLAMA:Calentamiento de aire en ductos
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FORMA DE LLAMA:Alta velocidad
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FORMA DE LLAMA:Calentamiento de tubo radiante
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FORMA DE LLAMA:Tubo autorecuperador radiante
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FORMA DE LLAMA:Propsitos generales
Hornos de bajatemperatura
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FORMA DE LLAMA:Inmersin
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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.
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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.
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ALTITUD
4000 0,86
0 1.00
28wc x (.86/1) = 24.1wc
Pst (SGco/SGst) = Pco
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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ECONMICAS
z Las restricciones de presupuesto, frecuentementecausan conflictos entre las especificaciones y la realidad Hacer lo mejor posible con los recursos
disponibles.
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SELECCIN DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIN?
Piense . . .
VERDEVERDE
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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QUEMADOR AUTO-RECUPE
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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
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RECUPERADOR BAYONETA
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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)