Combustion Workshop

FactoresFactores quequeinfluyeninfluyen en la en la

selecciseleccinn y y operacioperacinn

eficienteeficiente del del equipoequipo de de

combusticombustinn

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FactoresFactores queque influyeninfluyen en la en la selecciseleccinn del del equipoequipo de de combusticombustinn

zz AplicaciAplicacinn y y ProcesoProcesozz RequerimientosRequerimientos

ttrmicosrmicos ((capacidadcapacidad))zz DirectoDirecto o o indirectoindirectozz TipoTipo de combustiblede combustiblezz Forma de llamaForma de llamazz UniformidadUniformidad de la de la

temperaturatemperaturazz Altitud

zz TemperaturaTemperatura de de operacioperacinn del del procesoproceso

zz CondicionesCondiciones de la de la ccmaramara

zz OpcionesOpciones de de montajemontaje del del sistemasistema

zz TemperaturaTemperatura del del aireaire de de combusticombustinn

zz MedioMedio ambienteambientezz CodigoCodigo de de seguridadseguridadzz EconomEconoma

Altitud

a

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FactoresFactores queque influyeninfluyen en la en la selecciseleccinn del del equipoequipo de de combusticombustinn

zz Con la Con la prprcticactica, , seleccionarseleccionar un un quemadorquemador puedepuede ser ser casicasi intuitivointuitivo, sin , sin embargo embargo existenexisten muchasmuchas variables a variables a considerarconsiderar parapara asegurarasegurar el el correctocorrectofuncionamientofuncionamiento del del sistemasistema de de combusticombustinn..

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AplicacionesAplicaciones

zz LaLa aplicaciaplicacinn determinadetermina el el tipotipo de de quemadorquemadora a usarusar y y comocomo debedebe ser ser instaladoinstalado..

zz HornosHornos de de altaalta temperaturatemperatura ((porpor encimaencima de de 1100 1100 F F 600 600 C)C)

zz HornosHornos de de bajabaja temperaturatemperatura o o SecadoresSecadores ((porpordebajodebajo de 1100 de 1100 F F 600 600 C) C)

zz TanquesTanques de de aguaagua o o calentamientocalentamiento de de solucionessoluciones

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AplicacionesAplicaciones de de hornoshornos de de altaaltatemperaturatemperatura

zz RevenidoRevenido: : aliviaraliviar tensionestensiones

zz TempladoTemplado:: aumentaraumentar durezadurezay y resistenciaresistenciamecmecnicanica

zz RecocidoRecocido:: ablandaablanda el el aceroacero parapara el el mecanizadomecanizado

zz CarburizadoCarburizado:: alto alto carbonocarbonoexterior exterior bajobajocarbonocarbono interior interior (interior(interior ddctilctil --exterior exterior duroduro))

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AplicacionesAplicaciones de de hornoshornos de de bajabajatemperaturatemperatura

zz De De bajabaja a a medianamediana temperaturatemperatura(500 (500 -- 1100 1100 F) F) CalentamientoCalentamiento de de aireairezzSecadoSecado de de pinturapinturazzCuradoCurado de de revestimientosrevestimientoszzAlimentosAlimentos ((HorneadoHorneado & & FreidoFreido))zzSecadoSecado de textilesde textileszz IncineradorIncinerador de de humoshumos

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AplicacionesAplicaciones de de inmersiinmersinn

zz FreidorasFreidoraszz CalentamientoCalentamiento de de aguaaguazz CalentamientoCalentamiento de de solucionessoluciones

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RequerimientosRequerimientos ttrmicosrmicos

zz El El materialmaterial queque serser calentadocalentado y la y la cantidadcantidad queque serser calentadacalentada, , determinadeterminala la entradaentrada de de calorcalor requeridarequerida y y porpor lo lo tantotanto la la capacidadcapacidad en Btu del en Btu del quemadorquemador y del y del tamatamaoo del del trentren de de vvlvulaslvulas..

zz La La capacidadcapacidad eses la clave, la clave, verificarverificar quequela la potenciapotencia del del quemadorquemador eses suficientesuficienteparapara el el procesoproceso..

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Material a ser Material a ser calentadocalentado

zz AceroAcerozz AireAirezz AguaAgua

-- TemperaturaTemperatura a ser a ser alcanzadaalcanzada-- CantidadCantidad a ser a ser calentadacalentada-- TiempoTiempo

zz DiferenciasDiferencias en el en el calorcalor especespecficofico parapara calcularcalcular el el calorcalor de de entradaentrada..

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EjemploEjemplo: Material a ser : Material a ser calentadocalentado

zz AceroAcerozz AireAirezz AguaAgua

-- TemperaturaTemperatura a a alcanzaralcanzar

-- CantidadCantidad a ser a ser calentadacalentada

-- Tiempo

zz 0.166 Btu/Lb0.166 Btu/Lb--FFzz 0.237 Btu/Lb0.237 Btu/Lb--FFzz 1.000 Btu/Lb1.000 Btu/Lb--FF

zz T of 15 T of 15 FF

zz 2 Lb de 2 Lb de aguaaguazz 1 1 horahora

zz (1 x 15 x 2)/1 = 30 Btu/hr(1 x 15 x 2)/1 = 30 Btu/hr

Tiempo

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MMtodotodo de de calentamientocalentamiento

ConsiderarConsiderar laslas necesidadesnecesidades del del procesoproceso,,algunasalgunas vecesveces loslos productosproductos de la de la combusticombustinnpuedenpueden dadaarar el material.el material.

zz FuegoFuego directodirectozz FuegoFuego indirectoindirectozz ProductosProductos de la de la combusticombustinn aisladosaislados de la de la cargacarga

zz AlimentosAlimentos -- NOx NOx afectaafecta el el saborsaborzz TratamientosTratamientos ttrmicosrmicos -- OxidaciOxidacinnzz InmersiInmersinn -- eficienciaeficiencia

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TipoTipo de combustiblede combustible

zz Gas naturalGas naturalzz PropanoPropanozz ButanoButanozz Combustibles Combustibles llquidosquidoszz CarbCarbnnzz Combustibles Combustibles bajosbajos en Btu en Btu

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TipoTipo de combustiblede combustible

Gas Gas naturalnatural

PropanoPropano ButanoButano Oil #2Oil #2

Valor de Valor de calentamicalentamientoento(Btu/ft3)(Btu/ft3)

10001000 25002500 30003000 137,000 137,000 Btu/galBtu/gal1,000,000 1,000,000 Btu/ft3Btu/ft3

GravedadGravedadespecespecficafica

0.600.60 1.521.52 1.951.95 0.870.87

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Forma de llama:Forma de llama:

zz Los Los quemadoresquemadores modernosmodernos, , ofrecenofrecen la la posibilidadposibilidad de de acomodaracomodar la forma de la llama al la forma de la llama al procesoproceso. .

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

quemadorquemadorzz CalentamientoCalentamiento de de aireaire

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

zz QuemadorQuemador de de altaalta velocidadvelocidad DirectoDirecto en un en un hornohorno de de altaalta temperaturatemperatura

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

zz CalentamientoCalentamiento InfraInfra--RojoRojozz RecubrimientoRecubrimiento en en polvopolvozz TermoformadoTermoformado de de plplsticossticos

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

zz CalentamientoCalentamiento de de tubotubo RadianteRadiante

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

zz QuemadorQuemador de de tubotubo de de terminaciterminacinn simple simple RadianteRadiante

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Forma de llama:Forma de llama:EjemploEjemplo

zz QuemadorQuemador parapara proppropsitossitos generalesgenerales enenHornosHornos de de bajabaja temperaturatemperatura

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UniformidadUniformidad requeridarequerida

zz La La uniformidaduniformidad eses medidamedida porpor mediomedio del del diferencialdiferencial de de temperaturatemperatura, de la , de la partepartesuperior a la inferior y de la superior a la inferior y de la derechaderecha a la a la izquierdaizquierda, , sobresobre unauna base mayor o base mayor o menormenor..

zz Los Los requerimientosrequerimientos de de uniformidaduniformidad de la de la temperaturatemperatura puedenpueden jugarjugar un un papelpapel muymuyimportanteimportante en la en la selecciseleccinn del del quemadorquemador..

zz El El gradogrado de de uniformidaduniformidad tienetiene unauna correlacicorrelacinndirectadirecta con la con la relacirelacinn mmximo/mximo/mnimonimo..

zz DeterminaDetermina el el tipotipo de de quemadorquemador, , cuantoscuantos y la y la ubicaciubicacinn de de stosstos en la en la aplicaciaplicacinn..

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AltitudAltitud

zz La La altitudaltitud afectaafecta la la densidaddensidad y y porpor lo lo tantotanto la la gravedadgravedad especespecficafica del del aireaire..

zz TieneTiene unauna influenciainfluencia importanteimportante en el en el dimensionamientodimensionamiento de de loslosrequerimientosrequerimientos de de aireaire de de combusticombustinn..

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AltitudAltitud28wc x (.86/1) = 24.1wc

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TemperaturaTemperatura de de operacioperacinn

zz La La temperaturatemperatura de de operacioperacinn de de unauna ccmaramarade un de un hornohorno de de altaalta temperaturatemperatura o un o un procesoprocesocon con corrientecorriente de de aireaire, , eses otrootro elementoelemento crcrticoticoen la en la selecciseleccinn del del quemadorquemador..zz EjemploEjemplo: En un : En un hornohorno de de altaalta temperaturatemperatura a a fuegofuego directodirecto

la la temperaturatemperatura del del procesoproceso determinardeterminar el el tipotipo de de combustor combustor queque puedepuede ser ser usadousado. . EjEj.: .: AleacionesAleaciones, SiC o , SiC o RefractarioRefractario

zz Mayor Mayor influenciainfluencia, de , de acuerdoacuerdo al material a ser al material a ser calentadocalentado y el y el requerimientorequerimiento de de energenergaa (Btu).(Btu).

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VersatilidadVersatilidad de la de la aplicaciaplicacinn

zz IndicaIndica la la flexibilidadflexibilidad queque debedebe tenertener el el quemadorquemador parapara alcanzaralcanzar loslosrequerimientosrequerimientos mmnimosnimos y y mmximosximos de de calorcalor..

zz AlgunosAlgunos hornoshornos de de altaalta o o bajabajatemperaturatemperatura puedenpueden requerirrequerir el el desempedesempeoo de de mmss de de unauna funcifuncinn en en el el procesoproceso o o variosvarios tamatamaosos de de cargacarga. . zzEn En taltal casocaso la la relacirelacinn mmximo/mximo/mnimonimo del del

quemadorquemador y y loslos mmtodostodos de control de control usadosusados son son temastemas crcrticosticos..

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PresiPresinn de de CCmaramara

zz El El hechohecho queque un un hornohorno tengatenga unaunacondicicondicinn de de ccmaramara positivapositiva o o negativanegativa, , influenciainfluencia laslas condicionescondiciones de de selecciseleccinn del del quemadorquemador al al igualigual queque la la metodologmetodologaa del del sistemasistema de control.de control.zzEjemploEjemplo: : UnaUna condicicondicinn de de ccmaramara positivapositiva, ,

usualmenteusualmente requerirrequerir unauna presipresinn de de aireaire de de combusticombustinn mmss altaalta parapara sobreponersesobreponerse a la a la presipresinn de la de la ccmaramara o o puedenpueden existirexistir flujosflujoscruzadoscruzados queque causencausen problemasproblemas en la en la estabilidadestabilidadde la llama.de la llama.

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ConstrucciConstruccinn de de CCmaramara

zz El El tipotipo de de aislanteaislante usadousado, , particularmenteparticularmenteen en loslos hornoshornos, , determinadetermina el el tipotipo de de combustor a combustor a utilizarutilizar..zzEjemploEjemplo: La : La fibrafibra cercermicamica usadausada en en hornoshornos de de altaalta

temperaturatemperatura requerirrequerir acomodaciacomodacinn parapara un un bloquebloquerefractariorefractario..

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AireAire de de combusticombustinn precalentadoprecalentadozz Los Los recuperadoresrecuperadores de de calorcalor puedenpueden reducirreducir

sustancialmentesustancialmente el el consumoconsumo de combustible de combustible transfiriendotransfiriendo energenergaa de la de la chimeneachimenea al al aireairede de combusticombustinn..

zz ConsiderarConsiderar con con cuidadocuidado el el costocosto adicionaladicional del del equipoequipo con el con el incrementoincremento de la de la eficienciaeficiencia..

zz El El quemadorquemador debedebe ser ser capazcapaz de de manejarmanejar laslastemperaturastemperaturas del del aireaire precalentadoprecalentado..

zz RequiereRequiere cambioscambios de de componentescomponentes en en vvlvulaslvulas de control de control sisi se se usausa el control del el control del ladolado calientecaliente..

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AmbientalAmbiental

zz Las Las emisionesemisiones del del quemadorquemador puedenpueden ser un ser un factor factor significantesignificante debidodebido a a laslas regulacionesregulacionesde de laslas entidadesentidades ambientalesambientales. El . El quemadorquemadordebedebe ser ser capazcapaz de de desempedesempearsearse de de acuerdoacuerdoa a loslos requerimientosrequerimientos dados.dados.zz EjemploEjemplo: SCAQMD : SCAQMD requiererequiere un un mmximoximo de 30 ppm NOx y de 30 ppm NOx y

400 ppm CO 400 ppm CO parapara aplicacionesaplicaciones en en procesoproceso. .

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CCdigosdigos de de seguridadseguridad

zz ImpactosImpactos principalesprincipales del del sistemasistema de control y de control y manejomanejo del del quemadorquemadorzz NFPA 86NFPA 86zz ReferenciaReferencia ppginagina 103 de la 103 de la guguaa de de IngenierIngenieraa de de

CombustiCombustinnzz IRIIRIzz ReferenciaReferencia ppginagina 105 de la 105 de la guguaa de de IngenierIngenieraa de de

CombustiCombustinnzz FMFMzz ULUL

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EconEconmicasmicas

zz Las Las restriccionesrestricciones de de presupuestopresupuesto, , frecuentementefrecuentemente causancausan conflictosconflictosentreentre laslas especificacionesespecificaciones y la y la realidadrealidadzzHacerHacer lo lo mejormejor posibleposible con con loslos recursosrecursos

disponiblesdisponibles..

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SelecciSeleccinn del del loslos equiposequiposde de combusticombustinn??

PiensePiense . . . . . .

VERDEVERDE

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QUEMADOR AIRHEAT (AH)QUEMADOR AIRHEAT (AH)

zz Genera grandes Genera grandes volvolmenes de aire menes de aire caliente, operacicaliente, operacin n estableestable

zz Bajos niveles de COBajos niveles de COzz Aplicaciones en hornos, Aplicaciones en hornos,

secado, incineradores secado, incineradores de humosde humos

zz MMximo 1ximo 1000.000 000.000 BtuBtu//hrhr/LF/LF

zz MMnimo 25.000 nimo 25.000 BtuBtu//hrhr/LF/LFzz TurndownTurndown 40:140:1

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QUEMADOR MINNOXQUEMADOR MINNOX

zz Emisiones por debajo de Emisiones por debajo de 5ppm 5ppm NOxNOx y 30ppm CO y 30ppm CO @3% O2@3% O2

zz Trabaja con exceso de Trabaja con exceso de aire para una llama maire para una llama ms s frfra 1200 C (reduccia 1200 C (reduccin de n de NOxNOx))

zz La geometrLa geometra de llama a de llama recirculanterecirculante reduce el reduce el COCO

zz TurndownTurndown 10:110:1

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QUEMADOR AHQUEMADOR AH--MAMA

zz Grandes volGrandes volmenes de menes de aire caliente limpioaire caliente limpio

zz Llama sin humo, sin olor Llama sin humo, sin olor y uniformey uniforme

zz Amplio rango de Amplio rango de velocidades de airevelocidades de aire

zz Buena calidad del aire Buena calidad del aire en recinto cerradoen recinto cerrado

zz TurndownTurndown 30:130:1

Combustion Workshop

QUEMADOR RATIOMATIC (RM)QUEMADOR RATIOMATIC (RM)

zz Especial para Especial para calentamiento de airecalentamiento de aire

zz FacilFacil de instalar, operar de instalar, operar y mantenery mantener

zz TurndownTurndown hasta de hasta de 100:1100:1

Combustion Workshop

QUEMADOR WINNOXQUEMADOR WINNOX

zz Calentamiento de aireCalentamiento de airezz Menos de 20ppm de Menos de 20ppm de NoxNoxzz LiteralmentoLiteralmento no tiene no tiene

emisiones de COemisiones de COzz TurndownTurndown 15:115:1

Combustion Workshop

QUEMADOR THERM AIR (TA)QUEMADOR THERM AIR (TA)

zz Calentamiento de aireCalentamiento de airezz Funciona con aire fijoFunciona con aire fijozz TurndownTurndown 30:130:1zz 60 60 ppmppm de de NOxNOx en alto en alto

fuegofuego

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QUEMADOR THERMJET (TJ)QUEMADOR THERMJET (TJ)

zz Quemador para hornos Quemador para hornos de alta temperaturade alta temperatura

zz Alta y media velocidadAlta y media velocidadzz TurndownTurndown 10:110:1

Combustion Workshop

QUEMADOR VORTOMETRICQUEMADOR VORTOMETRIC

zz Quemador para hornos Quemador para hornos de alta temperaturade alta temperatura

zz OpciOpcin de solo oil, gas o n de solo oil, gas o dualdual

zz TurndownTurndown 20:120:1

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QUEMADOR THERMTHIEF

Combustion Workshop

QUEMADOR AUTO-RECUPE

Combustion Workshop

QUEMADOR IMMERSOJETQUEMADOR IMMERSOJET

Combustion Workshop

RECUPERADOR BAYONETA

Combustion Workshop

RECUPERADOR CROSS FLOWRECUPERADOR CROSS FLOW

Combustion Workshop

RECUPERADOR EXTERNRECUPERADOR EXTERN--AA--THERMTHERM

Factores que influyen en la seleccin y operacin eficiente del equipo de combustinFactores que influyen en la seleccin del equipo de combustinFactores que influyen en la seleccin del equipo de combustinAplicacionesAplicaciones de hornos de alta temperaturaAplicaciones de hornos de baja temperaturaAplicaciones de inmersinRequerimientos trmicosMaterial a ser calentadoEjemplo: Material a ser calentadoMtodo de calentamientoTipo de combustibleTipo de combustibleForma de llama:Forma de llama:EjemploForma de llama:EjemploForma de llama:EjemploForma de llama:EjemploForma de llama:EjemploForma de llama:EjemploUniformidad requeridaAltitudAltitudTemperatura de operacinVersatilidad de la aplicacinPresin de CmaraConstruccin de CmaraAire de combustin precalentadoAmbientalCdigos de seguridadEconmicasSeleccin del los equipos de combustin?Piense . . .QUEMADOR AIRHEAT (AH)QUEMADOR MINNOXQUEMADOR AH-MAQUEMADOR RATIOMATIC (RM)QUEMADOR WINNOXQUEMADOR THERM AIR (TA)QUEMADOR THERMJET (TJ)QUEMADOR VORTOMETRICQUEMADOR IMMERSOJETRECUPERADOR CROSS FLOWRECUPERADOR EXTERN-A-THERM