TEMARIO

1.- Circuito de Alimentacin al Horno.- 2.- Torre Intercambiadora.- 3.- Horno Tecnologa.- 4.- Refractarios.- 5.- Combustible - Quemadores.- 6.- Llamas Tipos de llamas.- 7.- Combustin.- 8.- Clinkerizacin Reacciones.- 9.- Clnker.- 10.- Encostramiento.- 11.- Enfriadero.- 12.- Transporte y Almacenaje de Clnker.- 13.- Circuito de Gases Torre Acondicionadora.- 14.- Electrofiltro.- 15.- Conduccin del Horno.- 16.- Pautas de Conduccin.-

CIRCUITO DE ALIMENTACIN AL HORNO HIT 001.-

La harina almacenada en los silos de crudo es extrada, previa seleccin, por la apertura de una vlvula mariposa de accionamiento neumtico.- El material desciende desde el fondo fluidificado del silo y su descarga es regulada por una vlvula rotativa, que dosifica el caudal de alimentacin al horno ( tn/h).- Una disposicin de fluidores permite alimentar desde el silo seleccionado ( 4 en total) a un fluidor colector.-

Un sistema de recirculacin, permite que una parte del polvo crudo retorne a los silos, para ello, una clapeta con regulacin comandada en funcin del nivel de la tolva de alimentacin al horno, deriva ( segn su posicin) a otro fluidor, y ste descarga en un distribuidor central.-

El distribuidor cuenta con cuatro compuertas accionadas por pistn neumtico que permiten su descarga a fluidores para cada silo.- Las seleccin de silos a recircular y los tiempos son realizados desde la sala de control.- Un elevador es alimentado desde el fluidor colector ( corto) y conduce el material al puente sobre hall, all descarga en el fluidor colector largo, y ste en una tolva intermedia con sistema de pesaje por celdas.- El material extrado de la tolva intermedia, por medio de una vlvula dosificadora, abastece a una tolva de dosificacin al horno que cuenta con sistema de pesaje por celdas.- Desde esta tolva, un fluidor conduce el material a un elevador y ste descarga en otro fluidor, con tajadera de accionamiento neumtico y vlvula dosificadora, que alimenta al horno ( en la torre de intercambio).- Entre el fluidor y el elevador se dispone de un medidor de flujo Miltronics.-

Referencias

POS. DENOMINACIN MATERIAL 1 Tubera entre ventilador y filtro Ver PL.AC1-0625 2 Ventilador 3 Pata para fluidor Ver PL.AC1-0617 4 Puente apoyo fluidor y acceso Faisten G4-M-01Ra1 5 Compuerta a cuchilla 400 x 400 Ver PL.AC1-0612 6 Tubera 300 descarga silo Ver PL.AC1-0623 7 Compuerta a cuchilla 600 x 400 Ver PL.AC1-0628 8 Motoreductor p/acc. sin fin 400 9 Soplantes 10 Filtro modelo 32-3-10-2 Bernauer 11 Vlvula rotativa Bernauer 12 Descarga 400 x 400 de fluidor a silo Ver PL.AC1-0622 13 Silo 5000 para 60 Tn Ver PL.AC1-0620 14 Elevador 400 Sthim 15 Fuidificadores fondo silo Ver PL.AC1-0620 16 Vlvula on - off Ver PL.AC12901/12902 17 Vlvula reguladora Ver PL.AC12901/12902 18 Silo 2400 Ver PL.AC1-0621 19 Fluidor Ver PL.AC1-0619 20 Resbaladera de descarga sinfn Ver PL.AC1-0626 21 Medidor de flujo Miltronics 22 Llave paso para tubera de aire 23 Desempolvado Ver PL.AC1-0623/24

TORRE INTERCAMBIADORA HIT 002.-

En la torre de intercambio o calcinadora, se producen los procesos de precalentamiento y descarbonatacin de la harina cruda y la combustin completa de los combustibles all suministrados.- Para ello el crudo alimentado en la parte superior de la torre desciende hacia el horno y va incrementando, en las distintas etapas, su temperatura por ntimo contacto con los gases salientes del horno.- As, con polvo en suspensin en la corriente gaseosa tiene lugar un intercambio de calor que se realiza, a contracorriente en los conductos verticales y en flujo concurrente en los ciclones ( unidireccional).- En las etapas de cicln la harina se introduce en el conducto de gas de entrada.- Las etapas de una torre de intercambio se numeran siguiendo el recorrido del material 1, 2, 3, 4, etc.- Existen diversos diseos y configuraciones de torres de intercambio, el ms comn es el de cuatro etapas.- En la ilustracin siguiente, se aprecia un precalentador de 4 etapas KHD con valores de trabajo indicativos.-

Para mejorar la eficiencia de la lnea horno se dispone un sistema de precalcinacin que permite suministrar en la torre de intercambio un porcentaje importante del caudal de combustible total, con ello, se obtiene una menor solicitacin trmica en el horno al disminuir el caudal en el quemador principal.-

La energa liberada por la combustin en la precalcinacin se transforma en calor sensible y latente.- El calor sensible es determinante para el desarrollo del proceso de combustin.- El calor sensible es utilizado para el calentamiento y descarbonatcin del material.-

HORNO TECNOLOGA HIT 003 El horno rotativo est constituido por un tubo cilndrico de chapa revestido interiormente con ladrillos refractarios.- Est soportado en aros de rodadura ( anillos) montados sobre rodillos de soporte, la cantidad de soportes depender del largo del tubo y ste estar en funcin de su dimetro.- Las relaciones usuales son : L/D Longitud horno = 15 a 17 veces su dimetro ( hornos con precalentador).- En nuestro caso el horno tiene un largo de 48 metros y un dimetro de 3,15 metros.- L/D = 15,238 El casco del horno es refrigerado mediante 14 ventiladores dispuestos axialmente.-

Los aros de rodadura son flotantes, lo que permite una marcha del horno sin vibraciones en el mando que afecten el revestimiento interior del horno.- Los rodillos, se emplazan paralelamente al horno con una disposicin que le permite, al mismo, realizar movimientos de sube y baja en forma continua.- Los rodillos en las bases se encuentran asentados sobre cojinetes lubricados por una bomba de aceite.- El horno tiene una inclinacin respecto del horizontal, en el sentido de avance del material.- El desplazamiento axial del mismo, es limitado por un rodillo, provisto de un mando hidrulico que desconecta la bomba de empuje, cuando el horno est arriba para que tome otra posicin ( baje) y de esta manera se evita un desgaste localizado en el rodillo.- La rotacin del horno se produce a travs de la transmisin corona pin, a ese efecto, una corona dentada solidaria con el tubo, recibe el movimiento a travs de un pin comandado por un motor de velocidad variable por intermedio de un reductor.- Cuenta con un motor auxiliar que es acoplado al reductor principal, cuando es necesario girar a baja velocidad ( reparaciones secuencias de calentamiento etc.).- Algunos sistemas conectan este motor auxiliar en forma automtica desacoplando el motor principal.- En casos de cortes en el suministro de energa elctrica, un grupo electrgeno diesel es accionado automticamente y suministra la energa necesaria para mover el motor auxiliar.- En sus dos extremos el horno cuenta con sistemas de cierre para evitar tirajes falsos.-

Entre la boca de entrada al horno y la torre intercambiadora, se dispone un sistema de cierre para lograr la estanqueidad, el mismo puede hacerse a travs de muelles regulables y placas o bloques de grafito, que sellan la entrada de aire o mediante un cierre en forma de laberinto.- En la entrada de material al horno desde la torre, arteza, se disponen caones de aire que despegan las pegas que pudieran formarse.-

Hacia la salida del horno cuenta con una brida formada por placas que conforman el cierre del horno en ese extremo.- Esta zona se encuentra refrigerada por medio de un ventilador.-

El extremo de salida del horno se encuentra sobre la entrada del enfriadero, y recubierto en ese lugar por el carro del horno, que produce el cierre.- En el carro del horno se disponen aberturas para introducir el quemador principal, y el pirmetro ptico.- Segn sea el sentido de rotacin del horno ( formacin de la cuerda), se dispone una abertura de inspeccin para mirar el horno a la izquierda del quemador ( si el sentido de giro es horario).- El carro est revestido interiormente por refractario y en su parte superior cuenta con aberturas para medir el tiro en la cabeza del horno ( depresin).-

REFRACTARIOS HIT 004 El contenido de fase lquida en el clnker, es decisivo para la reaccin entre el material y el revestimiento del horno en la zona de coccin.- Los requisitos que el forro refractario del horno ha de cubrir corresponden a las propiedades siguientes : Resistencia mecnica.- Poder refractario.- Estabilidad ante los cambios de temperatura.- Capacidad de resistencia qumica.- Dilatacin por el calor o estabilidad de volumen.- Conductividad trmica.- Resistencia al rozamiento.- Porosidad.-

Resistencia mecnica.-

Es la capacidad para absorber comprensiones y descompresiones cclicas producidas por la ovalidad del horno durante su rotacin.-

Poder refractario.-

El forro refractario del horno debe adoptar, a altas temperaturas, cierto grado de plasticidad, para poder absorber solicitaciones anmalas de presin.-

Estabilidad ante los cambios de temperatura.-

Durante una vuelta del horno, que de modo normal dura un minuto, el revestimiento refractario del horno, queda expuesto una vez a la accin de la alta temperatura de los gases del horno, y otra a la del material en reaccin que est ms fro.-

Las variaciones peridicas de temperatura de la superficie del ladrillo son del orden de los 400 grados.- A la capacidad de soportar estos cambios tan reiterados de temperatura se designa como resistencia o estabilidad ante los cambios de temperatura.- Capacidad de resistencia qumica.-

El material a cocer con un contenido de CaO de un 65 % ofrece un carcter fuertemente bsico.- A las altas temperaturas de la zona de sinterizacin, el material presenta una actividad qumica muy intensa frente al revestimiento del horno, muy caliente.- Adems en la zona de sinterizacin, el material contiene del orden del 20 25 % de fase fundida, lo que eleva an ms la reactividad frente al de ladrillos.- La agresin qumica por el material en la zona de sinterizacin afecta a casi todos los materiales refractarios, excepto a la dolomita y la magnesita, por tratarse de materiales que por si mismo tienen carcter bsico y por ello son inmunes a la reaccin qumica del clnker, particularmente la dolomita, debido a su alto contenido de CaO.-

La agresividad del clnker depende del valor de los mdulos de silicatos y de almina, pues con valores crecientes de stos aumenta la agresividad del clnker : el clnker no agresivo presenta los siguientes pasos : a.- Mdulo de Almina Al2O3 = 1,8 - 2,2 Fe2O3 b.- Mdulo de Silicatos SiO2 = 2,5 - 3,2 Al2O3 + Fe2O3 Los gases de combustin tambin pueden reaccionar con el refractario, especialmente si contienen monxido de carbono.- Dilatacin por el calor o estabilidad de volumen.- A pesar que la chapa del cilindro envolvente del horno tiene un coeficiente de dilatacin ms alto que el del forro, la dilatacin lineal es menor.- Ocurre as porque normalmente la temperatura de la chapa no rebasa los 280 365 C, mientras que la media del revestimiento refractario es de 800 900 C.- En la zona de sinterizacin, la cara interna puede llegar hasta unos 1350 1400 C.- Esto produce particularmente en aquella cara interna, fuertes solicitaciones de compresin, que muchas veces conducen al desconchamiento (spalling), de la cara superior del ladrillo.-

Para combatir el efecto citado de desconchamiento (desplazamiento de la capa superior de los ladrillos), los de magnesita, llevan unas placas de hierro.- Estas placas, fabricadas con acero fcilmente oxidable, se comprimen mecnicamente sobre la cara lateral del ladrillo de magnesita.- A temperaturas superiores a los 1000 C, las chapas se combinan, por oxidacin, con los ladrillos del forro, dando lugar a que ste forme un bloque continuo que lo hace resistente al desconchamiento; adems, esta disposicin eleva la estabilidad del revestimiento del horno rotatorio.-

La oxidacin de las placas de acero y el proceso de reaccin con la magnesita engendran ferrito de magnesio ( MgFe2O4), que conglomera la masa del refractario llegando a formar una sola unidad.- El ferrito de magnesio, es el compuesto que confiere el caracterstico color pardo a los ladrillos de magnesita.- La longitud de la zona de sinterizacin se ha fijado en el cudruple del dimetro ( medido en la chapa), para hornos de ms de 4 m de dimetro, se ha establecido que la longitud de la zona de sinterizacin sea el quntuple del dimetro del horno, debido a su elevado costo.-

Es normal el empleo de diferentes clases de refractarios, para afrontar los distintos requerimientos de las zonas de secado, descarbonatacin, combustin y enfriamiento del horno.- Los ladrillos de la zona de combustin adquieren, por reaccin con el clnker, un revestimiento que los ayuda a soportar las severas condiciones.-

Los ladrillos son normalmente refractarios de cromo magnesita o de alto contenido en almina ( 60 80 % Al2O3).- Los restantes ladrillos refractarios presentan por lo general un bajo contenido en almina ( 40 %), o pueden ser refractarios silceos.- La vida de los refractarios afectan tambin mucho con las condiciones de funcionamiento.-

El tiempo de actividad del horno, tambin llamado de marcha, depende en primer lugar, de la calidad del revestimiento del horno.- Se prescinde de su alto precio y se adquieren las mejores calidades del material para revestir el horno a fin de lograr un dilatado periodo de explotacin.- Las paradas del horno, fuera del plan de trabajo preestablecido, producen elevados costos.-

Las finalidades del revestimiento de refractario del horno rotatorio se cifran en : Proteger a la envolvente de chapa del horno de las altas

temperaturas de las llamas y del material en proceso de reaccin.-

Rebajar las prdidas de calor por radiacin y conveccin de la

chapa del horno.- Aparte de esto, el revestimiento del horno absorbe energa trmica de los gases calientes del horno y la cede al material.- Puesto que los gases estn a una temperatura significativamente ms alta que el material, durante la rotacin del horno, el revestimiento est sometido a variaciones de temperatura.- Como consecuencia del movimiento rotatorio del horno, el forro tambin est sometido a solicitaciones mecnicas.- Asimismo, hay que considerar la accin del desgaste por rozamiento, ocasionada por el material al chocar y rueda sobre el revestimiento.-

En la zona de sinterizacin del horno rotatorio, donde la temperatura del material llega a los 1400 1500 C, y la de los gases algunos centenares de grados ms alta, el refractario, aparte de las acciones antes indicadas, est sometido adems a la accin qumico agresiva de los gases y del material.- Conductividad trmica.- Si la conductividad del forro refractario es demasiado elevada, se produce entonces una mayor elevacin de la temperatura de la chapa, con mayores prdidas de calor.- Por otro lado, una conductividad baja, dificulta la formacin de costra protectora.-

Por un lado mayor espesor del revestimiento disminuye el volumen til del horno y con ello su caudal, por otro, sin embargo, el mayor espesor eleva la economa trmica del horno, puesto que rebaja las prdidas por radiacin.- Resistencia al rozamiento.- El material que resbala sobre el revestimiento refractario durante la rotacin del horno, produce rozamiento sobre los ladrillos.- La resistencia al rozamiento, tambin depende de la resistencia a la compresin del ladrillo refractario.- La resistencia al rozamiento del forro del horno, solo se tiene en cuenta a la puesta en marcha del horno.- Tras la formacin de la costra, esta zona queda protegida del rozamiento.- Sin costra protectora, los ladrillos de magnesita del revestimiento no se mantendran en la zona de sinterizacin a pesar de sus altas resistencias a compresin y al rozamiento.-

Sobre los ladrillos de chamota se forma una costra producida por reaccin, a alta temperatura, entre la fase fundida bsica del clnker y los componentes cidos del ladrillo.- Para los ladrillos bsicos de dolomita o de magnesita, que se comportan como neutros frente al fundido bsico de clnker, se ha de calentar previamente, hasta reblandecer, la superficie del revestimiento con lo que aquella se combina mecnica y fcilmente con la fase fundida del clnker, lo que conduce a la formacin de costra.- Se produce paulativamente la cada de la costra y la formacin de otra nueva.- La cada de la costra es consecuencia de reacciones qumicas que se producen dentro del horno.- La cada de la costra condiciona muchas veces el desconchamiento de la capa superior del forro refractario, que puede comportar su total destruccin.-

El desgaste del revestimiento refractario corre paralelo con el rozamiento.- Para el forro del horno rotatorio se tienen los siguientes valores de consumo.- 1. Hornos con intercambiador de calor : 0,60 Kg / t clnker.- 2. Hornos rotatorios largos para va seca : 1.00 Kg/t clnker.- 3. Hornos rotatorios largos para va hmeda : 1.05 Kg/t clnker.- Porosidad.-

Un valor alto de porosidad, activa la permeabilidad para los gases del horno, as como sobre la formacin de costra, al condensarse aquellos en los poros, lo que conduce a la destruccin de los ladrillos.- Esto ocurre, ante todo, con los gases ricos en lcalis.-

Respecto a este problema, se ha de tener presente que los ladrillos de chamota con un 50 % de Al2O3, son menos sensibles a los lcalis que los ladrillos de chamota con alto contenido de almina.-

Calentamiento de los sistemas de hornos.-

La vida de un revestimiento refractario no depende solamente de la calidad de los ladrillos y de la colocacin apropiada y bien ajustada sino tambin en una importante medida del calentamiento correcto del sistema de horno.- La velocidad mxima de calentamiento depende de muchos factores con requisitos a veces contradictorios.- El programa ptimo de calentamiento es siempre una solucin intermedia que cumple en la medida de lo posible todos los requisitos.- Los factores principales que deben ser tomados en consideracin para el calentamiento de un horno rotatorio, son los materiales refractarios, la situacin de los anillos de rodadura y el gradiente de temperatura en el sistema de gases de escape.- Requisitos en cuanto a los refractarios.- La velocidad mxima de calentamiento es determinada bsicamente por los materiales refractarios especiales instalados.- Estos son generalmente materiales no moldeados de fraguado qumico o hidrulico y revestimientos de mortero, que requiere, sobre todo en la etapa inicial del calentamiento, cierto tiempo para su secado y fraguado.- Por lo tanto, los calentadores de suspensin con revestimiento que incluyen grandes cantidades de mortero y de masas colables, as como las secciones del horno rotativo con revestimiento de masas colables, son generalmente secados previamente y aparte, antes que se caliente el horno.-

La mayora de los proveedores de ladrillos recomiendan para la puesta en marcha de hornos nuevos o despus de importantes reparaciones del revestimiento respectivamente una velocidad de calentamiento de aproximadamente 25 C/h en la zona de sinterizacin hasta una temperatura aproximada de 900 C.- Despus de reparaciones de menor alcance en el revestimiento, o despus de paradas del horno sin reparaciones del revestimiento, la velocidad mxima recomendada de calentamiento en la zona de sinterizacin es de aproximadamente 50 C/h desde el principio.- No se recomienda mayores velocidades de calentamiento.- En vista que las juntas de expansin han sido calculados para las condiciones de trabajo de las operaciones normales del horno, un calentamiento rpido podra resultar en un exceso de presin mecnica en las cabezas de los ladrillos como consecuencia de una expansin demasiado rpida de la cara caliente de comparacin a la carcaza del horno.- Las velocidades mximas de calentamiento se refieren a la temperatura de la cara caliente de los ladrillos en la zona de sinterizacin ya que suele ser en esta parte donde ocurren generalmente las temperaturas ms elevadas y por lo tanto los gradientes ms elevados de calentamiento.- La figura representa un ejemplo de un esquema de calentamiento.-

Requisitos en cuanto a los anillos de rodadura.- En lo que a la situacin de los anillos de rodadura se refiere, la velocidad mxima de calentamiento se encuentra limitada por el equilibrio de la diferencia de temperatura entre la carcaza del horno y los anillos de rodadura.- En caso de un calentamiento muy rpido puede ocurrir que el aspecto entre los anillos de rodadura y la carcaza se reduzca a cero.- Cualquier incremento adicional de la temperatura resultara entonces en una contraccin de la carcaza del horno.- Por consiguiente, bajo temperaturas normales de operacin, el aspecto de los anillos de rodadura sera excesivo, lo cual generara una ovalidad del horno que puede daar el revestimiento despus de muy poco tiempo.- Por lo tanto, por lo menos durante el calentamiento se debe medir continuamente el movimiento relativo de los anillos de rodadura.- Una vez que el espacio entre anillos de rodadura y carcaza alcanza un valor crtico, el procedimiento de calentamiento debe ser retrasado o inclusive ser interrumpido hasta que se vuelva a lograr un movimiento relativo que pueda ser medido.- Requisitos en cuanto al sistema de gases de escape.- Desde la fase de calentamiento de un sistema de horno, se debe intentar lograr un gradiente de temperatura que sea similar al de las condiciones normales de operacin.- Esto significa que el volumen de calor disponible debe ser absorbido por los ladrillos del revestimiento.- Por lo tanto, la combustin durante el precalentamiento debe ser efectuada con un mnimo de exceso de aire.-

De este modo, se asegura una amplia diferencia de temperatura entre el gas del horno y el revestimiento, lo cual significa que la transferencia de calor es similar al gradiente deseado de temperatura.- Cualquier exceso de aire o aire falso, reducira la diferencia de temperatura y diminuira el tiempo de retencin de los gases dentro del sistema.- Cuando se logra la situacin ideal de una transferencia adecuada de calor, la temperatura de gas detrs del sistema de horno nunca alcanzar valores que sean peligrosos para los sopladores o para el sistema de despolvoramiento.- El volumen de combustible durante la primera etapa de calentamiento es del 5 a 10 % del suministro de combustible bajo condiciones normales de operacin y de capacidad.- Las tasas de combustible sern incrementadas de acuerdo al incremento permisible de la temperatura que se realiza dentro de la zona de sinterizacin.- Generalmente, esto se controla indirectamente midiendo la temperatura del gas de escape en la cmara de transicin, aplicando una correlacin definida en base a la experiencia prctica entre gas de escape y temperatura de la zona de sinterizacin.- Adicionalmente, puede ser controlado midiendo la temperatura de la carcaza del horno y evaluando la temperatura de la cara caliente de los ladrillos utilizando el grfico adjunto acerca de Temperatura de la pared y prdidas de calor de una pared plana.- Sin embargo, este ltimo mtodo solo tiene validez cuando se trata de revestimientos nuevos, sin costras o incrustaciones.-

Rotacin del horno durante el calentamiento.- Desde el punto de vista de los revestimientos refractarios, un horno no debe ser girado en condiciones fras para evitar que se suelten o se desplacen los ladrillos del horno.- Por otra parte, considerando los aspectos mecnicos, el horno debe ser girado durante una etapa temprana del calentamiento para evitar tensiones trmicas en la carcaza del horno.- Como solucin intermedia durante la etapa inicial del calentamiento, se gira el horno de manera intermitente a razn de determinadas fracciones de una rotacin de la manera siguiente.- Temperatura de la zona de sinterizacin 200 C.- Se gira en aproximadamente 20 cm de la circunferencia cada hora.- Temperatura de la zona de sinterizacin entre 200 y 900 C.- Se gira 1/3 de una rotacin cada 15 a 20 minutos.- Temperatura de la zona de sinterizacin 900 C.-

Gira lenta y continua de aproximadamente 0,1 a 0,2 r.p.m., hasta el inicio de la alimentacin del material.- Una vez que empieza la alimentacin de la materia cruda, la velocidad del horno debe ser ajustada de acuerdo a las condiciones de coccin.-

Enfriamiento de un sistema de horno.- A fin de proteger el revestimiento, la tasa de enfriamiento dentro de la zona de sinterizacin no debe ser mayor a la velocidad mxima de calentamiento es decir : Esta tasa de enfriamiento es la que se logra inicialmente mediante meras prdidas de radiacin.- No se debe pasar aire fro a travs del horno antes que el revestimiento de la zona de calentamiento haya tomado un color ojo oscuro.- Para evitar las deformaciones del horno, el horno deber ser girado durante el enfriamiento de la manera siguiente : Durante una hora : continuamente mediante los motores auxiliares.- Luego la secuencia puede ser la indicada en la hoja siguiente a modo de orientacin.-

Despus de 1 hora 3/4 de rotacin cada 10 minutos Despus de 2 horas 3/4 de rotacin cada 15 minutos Despus de 3 horas 3/4 de rotacin cada 20 minutos Despus de 6 horas 3/4 de rotacin cada 30 minutos Despus de 12 horas 3/4 de rotacin cada 60 minutos Despus de 24 horas 3/4 de rotacin cada 2 horas Despus de 36 horas 250 mm de la circunferencia cada 4 horas Despus de 48 horas 250 mm de la circunferencia cada 8 horas

Disposicin refractarios en el horno.-

3,150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

4.00 19.20

38.4 48.00

Referencias.-

Rubinal FZ Ext. Magnefor 70E

Basal Z Extra Perilex 79

Magnefor E Perilex 80

Magnefor JP Almag 85

Didurit 170 Resital 70% Fara 50

Didurit 175 Resistal 50% Fara 50

Kilocalor 330 Maxial 330 Kronex 70

Kilocalor 340 Avellaneda 70

COMBUSTIBLES - QUEMADORES Y PLANTA DE COMBUSTIBLES HIT 005 Fuel Oil.- Fue el combustible ms utilizado en hornos hasta la dcada del 60, luego de la crisis del petrleo fue reemplazado por su elevado costo por gas, y paulatinamente combinndose con combustibles alternativos, segn la disponibilidad en cada caso.- Operar con fuel oil, supone contar con una instalacin de, almacenaje bombeo calentamiento recirculacin y reserva que permite, que el fuel oil que llega al quemador pueda ser atomizado sin inconvenientes.- El fuel oil tiene un mayor poder calorfico que el gas > 9500 10000 Kcal/Kg aproximadamente y su composicin qumica bsicamente con los mismos componentes que cualquier otro combustible, vale decir C e H mayoritariamente.- Al quemar un residual se producen simultneamente la combustin de gases, lquidos y slidos.-

1. Gases : La fraccin ms liviana del residual, al primer contacto con la atmsfera interna caliente del horno o cmara de combustin se gasifica, actuando en la llama como un gas que reacciona muy rpida y eficientemente, aportando casi desde su ingreso calor que favorece la cintica de las otras reacciones.-

2. Lquido : El mayor volumen de residual se comporta como un

lquido, que atomizado en finsimas gotas se calienta hasta gasificarse y posteriormente reacciona como tal con el oxgeno del aire que debe encontrar en forma oportuna, suficiente y homognea.-

3. Slido : Particularmente los hidrocarburos ms pesados, los asfaltenos y algunos otros, muy fcilmente se fraccionan o craquean por efecto del gradiente trmico que se produce al ser inyectados a una atmsfera caliente, dividindose en hidrgeno y coque.-

El hidrgeno reacciona violentamente ( velocidad de llama 50 m/seg), en cambio el coque, constituido con partculas porosas, combustionar a travs de un proceso de difusin, tpico de la combustin de slidos.- La fraccin de lquido que se gasifica, tambin sufre como gas un craqueo en fase gaseosa que da lugar a la formacin de holln, el holln tambin combustionar como un slido, es decir, por difusin.- En este caso, por ser partculas de holln, unas cien veces ms pequeas que las partculas de coque, combustionarn ms rpidamente.- Se presentan por lo tanto, en el interior de las llamas de residuales, las dos nicas formas que presentan las reacciones de combustin en general :

Gas Gas : Entre los vapores de los hidrocarburos gasificados y el oxgeno del aire, para cuya cintica influyen las 3 ts de la combustin : Temperatura Tiempo y Turbulencia.-

Slido Gas : Reaccin que se produce por difusin y es

tpica de los carbones.- Se produce por difusin trmica y difusin molecular.-

El control de la velocidad de reaccin equivalente a la eficiencia de la combustin, permitir estabilizar el frente de llama estableciendo un equilibrio entre la velocidad de la mezcla del combustible que ingresa y la velocidad con que se quema, es decir, la velocidad de propagacin de la llama.- Un desplazamiento hacia la derecha producir el despegue de llama, o sea, la llama se va por la chimenea.- Un desplazamiento hacia la izquierda, producir la retrollama, metindose la llama al quemador, por lo cual puede apagarse o formar coque en la boquilla, adems de crear condiciones inseguras para los equipos y el personal.- Formacin y caractersticas de llamas con fuel oil.- La llama es propiamente el espacio en donde se realiza la combustin y representa una manifestacin visible de las condiciones en que se desarrolla.- En el caso del fuel oil, quizs con mayor claridad que con el resto de los combustible, las manifestaciones visibles de la llama representan una buena oportunidad de conocer la forma y eficiencia con que se realiza la combustin y actuar sobre ella.- Formas de las llamas.- Desde la punta del inyector, se observar la pluma de la llama, constituida por el chorro de combustible lquido atomizado en proceso de calentamiento y mezcla con el aire antes de encenderse en el llamado frente de llama, donde se inicia la extensin de la misma.-

Al encenderse la llama, se presenta una coloracin que permite observar el propio frente de llama, por encontrarse a partir de ese punto partculas de carbn que al calentarse hasta incandescencia, emiten en el aspecto visible la coloracin de la llama que identifica los productos intermedios de la combustin de los hidrocarburos, es decir, aldehidos, coronas, etc.- A lo largo y ancho, la llama quedar enmarcada por la coloracin que manifiesta las partculas de carbn y metales incandescentes.- Ene l extremo final, la coloracin se extingue por que coincidentemente, la llama termina, sea porque todo el material combustible ya ha reaccionado ( improbable) o porque la temperatura en esa zona ya resulta insuficiente para que siga producindose las reacciones de combustin, quedando una parte del combustible ( coque) como inquemados, que se depositan en el interior del reactor o saln por la chimenea constituyendo prdidas de calor y causas de contaminacin ambiental.- Es importante considerar que las llamas deben tener la forma que se ajuste a las dimensiones de la cmara de combustin y/o las caractersticas del proceso, debiendo desarrollarse un espacio libre, sin tocas ningn punto de las paredes o cuerpos extraos.- Temperaturas correspondientes a colores observados en la llama

COLOR F C

Rojo suave 875 475 Rojo suave a rojo oscuro 875 - 1200 475 - 650 Rojo oscuro a rojo cereza 1200 - 1375 650 - 750 Rojo cereza a rojo cereza Brillante 1375 - 1500 750 - 825 Rojo cereza brillante a naranja 1500 - 1650 825 - 900 Naranja a amarillo 1650 - 2000 900 - 1090 Amarillo a amarillo brillante 2000 - 2400 1090 - 1320 Amarillo brillante a blanco 2400 - 2800 1320 - 1540 Blanco a blanco deslumbrante ms de 2800 ms de 1540

Gas Natural.- Tiene ventajas operativas en razn de ser un combustible limpio y en contraste con la misma fase que el comburente lo que facilita su mezcla en el quemador permitiendo una combustin rpida y eficiente.- El empleo de gas natural en la industria en general, presenta notables ventajas respecto a los combustibles industriales slidos y lquidos por las siguientes razones :

Facilidad, ser un buen control de la combustin.- Debido a que combustible ( gas) y comburente ( aire), estn en la misma fase, se pueden regular las cantidades de ambos que llegan al quemador con mayor facilidad que en el caso de combustibles lquidos o slidos.- La mezcla de comburentes y combustibles gaseosos es

ms perfecta.- Aumenta la probabilidad de reaccin entre molculas del combustible y el oxgeno del aire, al estar en ms estrecho contacto.- Menores excesos de aire para completar la combustin.- Las favorables condiciones de mezcla garantizan la velocidad de la reaccin de combustin y descartan la presencia de inquemados, permitiendo altos rendimientos en la combustin.-

Mejores condiciones para procesos en horno de la

industria.- El mejor control de la combustin permite asimismo un mejor control sobre las temperaturas, mejorando las condiciones para que se desarrollen los procesos.- No se presentan problemas de corrosin.- Los productos de su combustin estn normalmente exentos de xidos de azufre u otras impurezas, como ocurre con otros combustibles.- No produce cenizas ni emite partculas a la atmsfera.- Al no contener slidos evita los problemas que ocasionan las cenizas en el interior de equipos, la necesidad de su evacuacin y la contaminacin ambiental de partculas finas.- Mayores posibilidades de recuperacin.- El bajo punto de roco de los gases y la ausencia de xidos de azufre permiten disminuir las temperaturas de chimenea.- Menores gastos de mantenimiento.- Los gastos de mantenimiento resultan un 20 % ms bajos que en las instalaciones con combustibles lquidos y 40 % menores que en el caso de combustibles slidos.-

Menor inversin para las industrias de nueva instalacin.-

Al no ser necesarias las instalaciones para mantenimiento, transporte y preparacin que resultan necesarias para otros combustibles, la inversin para nuevas instalaciones resulta menor.- Reduce el choque trmico y prdidas de rendimiento.- Al mejorar las condiciones de continuidad de operacin reduciendo el nmero de paradas y encendidos, favorece los rendimientos y la mayor duracin de refractarios.-

Consumo de calor en la coccin del clnker en horno con intercambiador por aplicacin de gas natural frente al petrleo

residual

Consumo de calor aplicando Consumo de calor aplicando Caudal del Horno petrleo residual gas natural

Tn/24 h bbl/24 h Kcal/Kg Btu/bll Kcal/Kg Btu/bll

400 2320 830 561800 900 609200 810 4700 900 609200 940 636300 1600 9280 820 550000 850 575270 1600 9280 750 507580 835 565210 3500 20300 740 500730 780 520040

En este caso el caudal del horno cay de 1600 - 1500 Tn/da por el paso a gas natural

Quemadores.- En una planta de fabricacin de cemento el equipo ms importante es, sin lugar a dudas, el horno.- En el horno, tambin sin lugar a dudas, el elemento ms importante es el quemador, por ello, resulta de carcter imprescindible conocerlo a la perfeccin para pretender, a travs de l, conseguir un eficiente control de la operacin del horno y del proceso de clinkerizacin.- En cualquier proceso trmico industrial, el quemador tiene gran importancia, siendo el creador, vigilante y mantenedor de la llama, es decir, de la combustin.- En un horno cementero su importancia es an mayor, porque adems de aportar el calor requerido para el proceso, tiene una participacin activa en el mismo, a travs de su regulacin se controla la curva trmica de calentamiento del material en el horno y se favorece la definicin de caractersticas requeridas en cada una de las zonas del mismo.- Cualquier quemador debe cumplir cinco funciones :

Aportar combustible.- Aportar aire.-

Mezclar aire y combustible.-

Encender y quemar la mezcla.-

Desplazar los productos de la combustin.-

Las condiciones bsicas que un quemador debe satisfacer para conseguir una buena combustin, se analizan en los siguientes puntos :

1. Su eleccin en funcin del horno y del proceso.- 2. Margen de regulacin adecuado, dicho margen indica la

relacin entre el caudal mximo y mnimo de combustible que gasta un quemador.-

Esta relacin es propia de cualquier tipo de quemador y depende fundamentalmente de los siguientes factores :

Combustible utilizado.- Dimensiones de los conductores de aire y combustible.-

Velocidad del aire y del combustible.-

Forma de mezcla de los mismos.-

3. Estabilidad de funcionamiento, la estabilidad de un quemador se define como la capacidad de mantener la llama dentro de los lmites de su campo de regulacin, es decir, mantener estable el frente de llama, incluso con la cmara de combustin fra o en condiciones de presin distintas de las diseadas para el quemador.-

La estabilidad del frente de llama depende en gran medida del equilibrio que debe existir entre la velocidad de la mezcla aire combustible y la de propagacin de la llama.- Si la velocidad de la mezcla combustible que ingresa a la cmara de combustin u horno es mayor que la velocidad con la que se quema, se producir el despegue de llama y en caso contrario, la retrollama o retroceso de la llama, hasta extinguirse en el quemador.-

4. Control sobre la forma y dimensiones de la llama, la forma y dimensiones de una llama determinadas fundamentalmente por la potencia del quemador, sin embargo, pueden modificarse dentro de ciertos lmites, por una serie de variables entre las que se pueden destacar :

Grado de turbulencia.- Velocidad de la mezcla.-

Exceso de aire.-

Presin del aire de combustin.-

Tamao de las gotas pulverizadas en los combustibles

lquidos.- Energa de atomizacin.- Los combustibles lquidos se pueden quemar de dos formas, mediante su vaporizacin para que combustionen como gases, o mediante su pulverizacin en pequeas gotas, que calentadas por la radiacin de la llama y con la ayuda de una mezcla turbulenta se evaporan durante la combustin.- La eficiencia del quemador depende fundamentalmente del grado de atomizacin, el cual deber tener las siguientes caractersticas :

Las partculas de combustible deben alcanzar un pequeo dimetro, mientras ms pequeas sean las gotas, ms rpido se vaporizan y combustionarn en forma completa.-

El tamao de las gotas debe ser uniforme, de otra manera, la

evaporacin ser irregular y las gotas de mayor tamao, pueden pasar a travs de la zona de combustin sin vaporizarse.-

Las gotas deben ser uniformemente distribuidas por el

atomizador, en caso contrario, la eficiencia de la combustin ser afectada por la dificultad para controlar el suministro de aire.-

Quemador principal del horno.- VA FOTO DE QUEMADOR El quemador principal del horno se encuentra suspendido en un carro, que accionado por medio de un motor elctrico, permite con su desplazamiento, ubicarlo en la posicin de trabajo ( entrar quemador), o retirarlo para su reparacin.- Est constituido por un tubo cilndrico de acero revestido exteriormente con hormign refractario.- Dentro del mismo est dividido en conductos para la circulacin de gas, fuel oil y aire.- Cuenta con regulacin axial y radial del aire y el combustible para dar forma a la llama.-

La puntera del quemador puede apreciarse en la ilustracin siguiente :

1. Conducto flujo axial gas Ver plano AC1-0174 2. Boquilla de gas Ver plano AC1-0175 3. Turbulador Ver plano AC1-0254 4. Tobera aire axial Ver plano AC1-0250 5. Reduccin gas axial Ver plano AC1-0255 6. Reduccin aire radial Ver plano AC1-0257 7. Camisa exterior Ver plano AISI 310

LLAMAS - HIT 006

FORMAS DE LLAMA

La estabilidad de la llama, es un factor determinante para mantener : 1. Ms uniformidad de coccin ( calidad ).- 2. Ms estabilidad de produccin ( cantidad ).- 3. Mayor duracin del refractario (relacin costo

mantenimiento ).- 4. Menor formacin de anillos y coronas.-

Una llama adecuada nos dar como resultado una ptima relacin Produccin Calidad Consumo.-

Podramos definir tres tipos de llamas, largas, cortas y normales.- Prcticamente el lmite, la diferencia entre un tipo de llama y otra es ms fcilmente apreciable por las consecuencias, que por las caractersticas de la misma.- La llamas segn sus formas pueden influir considerablemente en el rendimiento, la calidad del producto y la buena conservacin de un horno: Llama Larga.- Se considera llama larga, a aquella cuya longitud es superior a la de la zona de clinkerizacin.-

Ventajas : Conserva mejor el encostramiento de la zona.- Duracin mayor del refractario de la zona.- Beneficia el paso del aire secundario.-

Desventajas : Aumenta la longitud y el espesor del encostramiento en la zona.- Aumenta la temperatura al final del horno, con el consiguiente

peligro de pegaduras.- Perjudica el refractario desprovisto de encostramiento, despus

de la zona de transicin.- Puede contribuir a la formacin de anillos.- La transmisin de calor por radiacin en la zona es menor.- Llama Corta.- Se considera llama corte a aquella cuya longitud es menor a la de la zona de clinkerizacin.-

Ventajas : Mayor dimetro interior del horno.- Desventajas : Prdida de la regularidad de clinkerizacin, con posible

aparicin de cal libre.- Produce una mayor carga trmica, disminuyendo con ello la vida

del refractario.- Dificulta el pasaje de aire secundario.- Perjudica la conservacin del encostramiento en la zona.- Llama Normal o Conveniente.- Se considera como tal, a la llama cuya longitud coincide aproximadamente con la zona de clinkerizacin.- Tiene las ventajas de la llama larga y elimina los inconvenientes de las llamas cortas.-

Consideramos, a una buena combustin regulada cuando todos los gases son quemados y evacuados con un porcentaje de oxgeno en exceso entre 0,5 y 1,5 % de O2 libre, que corresponde aproximadamente a un 2,5 a 7,5 % de aire.- El problema de la combustin en hornos es uno de los de mayor alcance o importancia, por cuanto influye directa e indirectamente en muy variados aspectos del proceso tcnico y del factor econmico tales como : 1. Influencia en el costo de la energa ( siendo este el Item ms

importante del costo total ).- 2. Duracin del revestimiento refractario del horno.- 3. Formacin de anillos en el horno, que conlleva a la posibilidad

de tener que parar el horno para voltearlos.- 4. Riesgo de explosin en el electrofiltro.- Para obtener una buena marcha del horno, debemos lograr una buena combustin regulada, teniendo en cuenta que de hecho cada horno es, en si mismo un problema en particular en el que intervienen : a.- Las condiciones del crudo.- b.- La instalacin en s.- c.- El tipo y la calidad del combustible.- Teniendo en cuenta cada una de estas variantes, se deber obtener una forma apropiada de combustin ptima, tanto desde el punto de vista de la produccin como del costo.-

Caractersticas.- La importancia de la llama en los hornos modernos consiste en que determina la condiciones de transferencia del calor y por tanto, la definicin de la curva de calentamiento y las zonas establecidas como necesarias en el proceso.- La zona de llama, iluminada y radiante, resultar excelente en cuanto a condiciones de transferencia de calor, permitiendo definir a travs de sus caractersticas la elevacin drstica de temperatura del material que desencadena la formacin de C3S.- Los gases de combustin, al alejarse de la zona de llama, se irn enfriando y oscureciendo, hasta alcanzar condiciones ms propicias para ceder su calor sensible en el intercambiador en suspensin de gases.- En el camino, transcurrirn por el dimetro libre del horno cediendo poco calor y en forma ineficiente, al lecho de material en progresin.- La longitud y forma de la llama para cada horno en particular, ahora resulta definido en trminos precisos.- Una llama muy larga podra determinar la formacin de C3S antes que el material se nodulice, una llama muy corta podra ocasionar una sobreconcentracin trmica que dae los refractarios y altere las caractersticas fsico qumicas del clnker formado.- La precisin de caractersticas que debe tener una llama, ha determinado la importante evolucin de los diseos de quemadores cada vez ms verstiles y eficientes, favoreciendo el cumplimiento de sus funciones con el mximo de rendimiento.-

En la figura se muestra la longitud de la llama adecuada, en relacin con la definicin de zonas en el horno.-

En la siguiente figura se muestra la ubicacin correcta de la llama respecto al eje del horno y el dimetro libre del mismo.-

COMBUSTIN HIT 007 Generalidades.-

Es un proceso fsico qumico en el cual un combustible reacciona en presencia de un comburente ( generalmente aire) produciendo calor y luz.- La reaccin de oxidacin del carbono presente en los combustibles puede expresarse as : ( Metano) CH4 + O2 ( del aire) = CO2 + H2O De acuerdo al nivel que se consiga en el logro de tal finalidad, se pueden considerar los siguientes tipos de combustin :

Combustin perfecta ( estequiomtrica).- Combustin completa ( con exceso de aire).-

Combustin incompleta ( con defecto de aire).-

Combustin imperfecta ( por seudo combustin).-

Combustin Perfecta.- En ella se consigue quemar, mezclando exactamente las cantidades requeridas de combustible y comburente a partir de la composicin del combustible ( ver regla prctica).- Esto supone solamente un clculo terico, puesto que en la prctica es imposible trabajar en forma estequiomtrica.-

Combustin Completa.- Para obtener una combustin completa, es decir, sin presencia de monxido de carbono ( CO) en los humos de chimenea, es necesario emplear un exceso de aire respecto del necesario para una combustin estequiomtrica.- Esto conlleva a dos efectos a saber :

1. Disminucin de la temperatura mxima posible al aumentar la cantidad de gases de combustin.-

2. Variacin sensible de los xidos formados y disminucin de la

eficiencia de la combustin.- Combustin Incompleta.- Cuando el oxgeno presente en el aire no alcanza para formar el CO2, H2O y SO2, sta se torna incompleta, apareciendo el monxido de carbono (CO) y partculas de combustibles inquemadas.- Esto supone una prdida calrica elevada.- Un 1 % de CO en los gases produce aproximadamente un 4 % de prdida del poder calorfico del combustible.- Adems la presencia de CO crea el riesgo de explosin al llegar a atmsfera sbitamente oxidantes.- Por otra parte, trabajar con atmsfera reductora en el horno va en detrimento de la vida til de ladrillo refractario.- Combustin Imperfecta.- Esta se produce cuando pese a existir exceso de aire, no se completan las reacciones de combustin, apareciendo productos de combustin incompleta en los gases de escape.-

Ello puede originarse por :

Mala mezcla en el quemador de aire y combustible, ya sea por cantidad insuficiente de aire, o por escasa turbulencia al estar trabajando el quemador a una fraccin muy baja de su caudal nominal.-

Pulverizacin defectuosa en quemadores con combustibles

lquidos, produciendo gotas de mayor tamao que necesitan un mayor tiempo de permanencia para quemarse por completo.-

Por enfriamiento de la llama, al estar las paredes del horno

ms fras o por trabajar con un gran exceso de aire.- En la prctica habr de trabajarse con el mnimo de O2 libre, asegurando una combustin completa.- En hornos largos de va hmeda era normal un exceso de aire del 1,5 a 2 %, podemos decir, que en horno modernos se puede trabajar sin riesgos con valores de 0,7 % de O2 libre ( en culata de horno).-

Relacin del O2 a mantener en el horno

El aire de combustin.- En la industria cementera, en relacin directa con el proceso de combustin, encontramos una clasificacin bien definida del aire, en razn de la funcin que cumplen : primario, secundario y terciario.- Consideremos las caractersticas requeridas por cada uno de ellos, para cumplir su cometido con la mxima eficiencia: Aire primario.- El que primero entra en contacto con el combustible.- Su funcin principal es la de aportar la energa cintica necesaria para dar forma a la llama, permitiendo mediante su regulacin, la versatilidad de forma y longitud de llama que resulte necesaria.- Generalmente, es portado por ventiladores que aportan el volumen de aire requerido a temperatura ambiente, por lo cual uno de los campos de mayor desarrollo en cuanto a evolucin de diseo de quemadores, se ha orientado a minimizar la proporcin del aire primario respecto al secundario, sin afectar el aporte de energa cintica necesaria.- Hace algunos aos, se reconoca como normal que el aire primario constituya un 12 % del aire total de combustin.- Actualmente, la investigacin desarrollada por los principales fabricantes de quemadores ha permitido conseguir diseos que permiten aportar la energa cintica requerida para formacin de llama con apenas un 5 6 %, lo cual se traduce directamente en ahorro de combustible.- Aunque puede presentarse otras posibilidades en algunos quemadores, generalmente existen dos flujos de aire primario en el quemador : axial y radial.- Una mayor presin del aire axial tender a alargar la llama, mientras que el radial se regular para hacerla ms ancha.-

Aire secundario.- Representa el principal volumen de aire que ingresa al sistema y sirve para completar el total del aire requerido para la combustin.- Se utiliza como aire de enfriamiento en el enfriador de clnker, elevando su temperatura hasta niveles cercanos al que tiene el clnker al salir del horno ( 1200 C), en la medida que se logre mayores eficiencias.- El aire se impulsa mediante ventiladores regulables en la admisin y la descarga, permitiendo mantener la presin esttica que favorezca el paso del aire a travs de la parrilla.- El volumen de aire de enfriamiento es mayor que el requerido para la combustin, por lo cual se conduce hacia el horno el volumen estrictamente necesario, desechndose el resto por la chimenea del enfriador.- La regulacin se ve afectada a travs del control de la presin que se mantiene en el cabezal del horno, mediante el equilibrio entre la succin del ventilador exhaustor del horno y el del enfriador.- Aire terciario.- Se presenta en pocas oportunidades, normalmente cuando se requiere aportar el aire requerido para fuentes adicionales de calor en el sistema, denominndosele como terciario para diferenciarlo del aire secundario que resulta definido en el sistema.- En la industria cementera, el aire terciario lo constituye el que se conduce por el exterior del tubo del horno, para aportar el oxgeno requerido por la combustin que se efecta en los quemadores de la cmara de precalcinacin.-

En cuanto a la caracterizacin del aire terciario, resultando similar a lo considerado para el secundario, exige adicionalmente la limpieza de polvo de clnker que inevitablemente se arrastra del enfriador, por lo cual resulta necesario instalar una estacin de cicloneo o equivalente en el ducto correspondiente.- A diferencia del aire primario, en la cual la energa cintica que aportar como fluido pulverizador la principal exigencia, en este caso la funcin principal del aire secundario es la de aportar el oxgeno necesario para la combustin, por ello, resultar de gran importancia el contenido msico de oxgeno contenido en un volumen de aire determinado.- La temperatura del aire terciario es menor que la del secundario, debido a la cada de temperatura en el ducto y/o ser tomada en un punto ms fro del enfriador.- Importancia del aire en relacin con el consumo de energa.- Como se ha indicado anteriormente, la importancia del aire reside en que es la fuente de oxgeno ms barata. Cmoda e inagotable para la combustin.- Sin embargo, al observar la composicin del aire, se ve que por cada volumen de oxgeno aportado para la oxidacin del combustible, se introducen en las condiciones tericas 79/21 : 3,76 volmenes de nitrgeno sin poder evitarlo, que a todos los efectos es un elemento inerte y que acta de forma negativa aparte de la energa qumica liberada en la combustin para aumentar su temperatura.-

Si las condiciones tericas se pasa a las reales, se observa que para conseguir una buena combustin hay que introducir una cantidad mayor de oxgeno para asegurar una buena mezcla entre el combustible y el oxgeno que permita una combustin completa y sin inquemados, agravando las prdidas, dado que para conseguir la mayor disponibilidad de oxgeno que asegure una combustin completa, tambin se introducir la parte correspondiente de nitrgeno.- EXCESO DE AIRE = AIRE REAL AIRE MNIMO TERICO Tambin se utiliza el coeficiente de exceso de aire n.- n = Aire real / aire mnimo Las principales consecuencias de trabajar con exceso de aire, son las siguientes :

1. Disminucin de la temperatura de la llama.-

Como la transmisin de calor en el interior del horno se efecta predominantemente por radiacin, que es funcin de la cuarta potencia de la temperatura, al disminuir la temperatura de la llama como consecuencia del aumento del exceso de aire, disminuye el calor radiado en una proporcin importante.-

2. Prdidas por chimenea.-

Al aumentar el volumen total de gases producidos en la combustin con un mayor exceso de aire, la velocidad con la cual tendrn que transcurrir por el sistema ser mayor, sacrificando las condiciones de transferencia de calor.- Adicionalmente, un mayor volumen de gases requerirn para su desplazamiento un mayor consumo de energa elctrica en el accionamiento del ventilador exhaustor.-

En el grfico de la figura, se puede apreciar el efecto del exceso de aire sobre la temperatura de una llama de petrleo en un horno cementero, igualmente se puede apreciar la importancia de la temperatura del aire secundario, la cual tambin se afecta, al operarse con exceso de aire elevado.-

Exceso de aire Calor Transmisin.- El calor es una forma de energa, capaz de calentar los cuerpos por accin del calor.-

Se dilatan los cuerpos.- Se funden los slidos.-

Se aumenta el volumen de los gases.-

Poder calorfico : es la cantidad de calor que liberan los combustibles al arder.- Transmisin de calor : existen tres tipos de transferencia de calor :

A.- Conduccin : Aqu la transmisin se efecta a travs de los cuerpos, pero sin que estos se muevan, por lo cual se necesita un medio slido para que esto ocurra.- Ejemplo : Si exponemos a la accin del calor una varilla metlica, notaremos que el otro extremo tambin se ha calentado.- B.- Conveccin : El calor en este caso es transportado por partculas fluidas que se desplazan por diferencia de temperatura.- Ejemplo : El calor brindado por una estufa calienta al aire en su zona, se disminuye as la densidad del aire, que asciende mientras desciende el aire fro de la parte superior.- C.- Radiacin : Transferencia desde un cuerpo excitado trmicamente por medio de la irradiacin de ondas que se desplazan hacia otra superficie.- No necesita de un medio material para producirse.- La radiacin se emite en todas las direcciones, al ser recibida por un cuerpo, una parte se absorbe, otra se emite y otra es reflejada.- Ejemplo : Por este fenmeno llega el calor del sol a la tierra.- Punto de ignicin de un combustible.- Es la temperatura a la cual el combustible comienza a formar llama.-

El gas tiene un punto de ignicin ms bajo que el fuel oil.- Todos estos ejemplos enunciados anteriormente se encuentran presentes en el horno.-

Calor Formas de transmisin

Clculo de comburente Regla prctica.- Sabemos que en toda combustin, la finalidad es la de ligar los contenidos de O2 presentes en el aire, para combinarse con el C (carbono) del combustible y formar CO2 , y con el H2 para formar H2O.- CH4 + 2 O2 C O2 + 2 H2O Como el oxgeno existente en la atmsfera como gas en la forma O2 ( vale decir que es una molcula biatmica) la relacin para la formacin de estos compuestos habr de ser : 1 C 1 O2 1 H 0,25 O2

Teniendo en cuenta esta relacin, existe una relacin prctica para determinar la cantidad de aire necesario para la combustin completa ( estequiomtrica) de un gas.-

Segn el porciento de cada componente de un gas mezcla, se relaciona el O2 necesario para la formacin de CO2 y H2O con el porcentaje individual de cada gas expresado en forma centesimal.- Ejemplo :

Gas mezcla + 4,925 O2 CO2 + H2O Por lo tanto con unidades quedara : 1 m3 de gas mezcla + 4,925 m3 O2 CO2 + H2O Esto significa, que la combustin completa de 1 m3 de este gas mezcla del ejemplo, se realiza con 4,925 m3 de O2 , pero teniendo en cuenta que el aire que se utiliza solo tiene un porcentaje de 20 % de O2, se deduce que necesitaremos : 4,926 m3 x 100 / 20 = 4,925 x 5 = 24,625 m3 de aire

Regla prctica.- La cantidad necesaria de aire para la combustin completa de un gas en funcin de su poder calorfico, resulta igual a la cantidad de miles de caloras que tenga dicho gas.- Ejemplo : Gas x (poder calorfico) = 7800 cal / m3 1 m3 gas x 7,8 = 7,8 m3 de aire

Combustin.- Es un proceso mediante el cual se combinan dos ( 2) elementos, uno llamado combustible y el otro llamado comburente, para quemarse o arder, liberando energa en forma de calor.-

Combustible.- Es toda sustancia apta para ser quemada y

producir calor.- Los combustibles pueden ser

CLINKERIZACIN.- HIT 008 Calcinacin y reacciones en el horno.-

La calcinacin y clinkerizacin de la harina cruda, consiste en una serie de reacciones que tiene lugar entre los slidos finamente divididos y es solamente en las etapas finales de la calcinacin cuando se forma una fase lquida, que es el medio que tiene lugar las reacciones de sinterizacin.- Los contenidos de Al2O3 y Fe2O3 en los cementos, hay que considerarlos juntamente.- Los cementos con un alto contenido de Al2O3 y Fe2O3, se clinkerizan fcilmente y de ah el principal papel de stos xidos es comercialmente ms importante al reducir la temperatura de clinkerizacin a aquellos econmicamente alcanzable.- Las reacciones de los distintos componentes hasta llegar a tener xidos libres y luego su clinkerizacin, se puede clasificar de la siguiente manera :

1. Evaporacin del agua libre (humedad), se produce a 100 C o

por debajo.-

2. Desprendimiento del agua combinada de las arcillas.- Se hace apreciable solamente por encima de los 500 C.- Por ejemplo uno de los compuestos ms simples de la arcilla, es la caolinita.-

2SiO2 . Al2O3 . 2H2O --------------- 2SiO2 . Al2O3 . 2H2O

3. Disociacin del carbonato magnsico.-

Mg CO3 ---------- MgO + CO2

Se produce a unos 600 a 700 C.- Esta temperatura vara considerablemente con la procedencia de la materia prima.-

4. Disociacin del carbonato de calcio.-

CaCO3 ---------------- CaO + CO2

Se produce a 900 C.- Estas cuatro reacciones son endotrmicas (absorben calor).- Las temperaturas de referencia es estas cuatro reacciones son cuando stas se cumplen a presin atmosfrica normal, pero como en el horno tenemos menor a la atmsfera (depresin), las mismas se producen a temperatura apreciablemente menor, tal que en los ciclones Dopol de la primera etapa (los de abajo) ya se manifiestan la reaccin de descarbonatacin del CaCO3.- La descarbonatacin se prosigue en el tubo del horno y llegamos a la zona de sinterizacin con casi todos los xidos libres.-

5. Reacciones de sinterizacin :

a. A la temperatura de 800 900 C comienzan las reacciones de

formacin del C2S.-

2CaO + SiO2 ----------- 2CaO . SiO2

b. A 1100 1200 C comienza la formacin de C3A y C4AF

3CaO + Al2O3 ---------- 3CaO . Al2O3

4CaO + Al2O3 + Fe2O3 ---------- 4CaO . Al2O3 . Fe2O3

c. A 1260 C comienza la primera formacin de lquidos, y entre 1200 y 1400 C se produce la formacin de lC3S con desaparicin progresiva de cal libre.-

2CaO + SiO2 --------------- 2CaO . SiO2 2CaO : SiO2 + CaO ----------- 3CaO . SiO2

o bien : 3CaO + SiO2 ------------ 3CaO . SiO2

Las dimensiones anteriores son tericas, y en la prctica las reacciones en partes se solapan.-

Cuando se alcanza la temperatura de clinkerizacin, la mayor parte, sino toda la almina y xido frrico, habrn pasado al lquido y los nicos slidos presentes son el C3S , C2S y a menudo un poco de cal libre.- Al enfriarse y congelarse ste lquido se producen de nuevo los compuestos C3A y C4AF.- La reaccin que presentara la clinkerizacin es :

12CaO + 2SiO2 + 2Al2O3 + Fe2O3 ---- 3CaO . SiO2 + + 2CaO . SiO2 + 3CaO . Al2O3 + 4CaO . Al2O3 . Fe2O3

Temperatura Reaccin Cambio de calor

100 a 300 C Evaporacin del Endotrmico agua libre

500 a 600 C Desprendimiento Endotrmico del agua combinada

600 a 1000 C Descarbonatacin Endotrmico

1250 a 1280 C Reaccin entre la Exotrmico cal y las arcillas

Comienzo de la Endotrmico formacin lquida

1350 a 1450 C Posterior formacin Probablemente endotrmico

de lquido y termina en el balance. La

cin de la forma- cin de los com-

Formacin de C3S es exotrmica

Puestos de cemento

Efecto de la velocidad de enfriamiento en las propiedades del cemento Portland.-

La velocidad a que se enfra el clnker y la proporcin del lquido del clnker que se congela en vidrio tiene un marcado efecto en las propiedades de cemento resultante.- Velocidades de enfriamiento altas (comercialmente aplicable), no parecen tener influencias en la resistencia a los siete das, pero s tienden a aumentar a los veintiocho das.-

El efecto ms importante de la velocidad de enfriamiento de un clnker es sobre la estabilidad del cemento resultante y su resistencia a los sulfatos (sta ltima por que manda C3A est presente en el vidrio, es menos susceptible de atacar por el SO4 Na2 SO4 Mg).- Es importante el rpido enfriamiento del clnker para evitar la degradacin del C3S, pues se formara la reaccin : 3Cao . SiO2 --------------- 2CaO . SiO2 + CaO

(Nivel 2) Evolucin del material en el horno, reacciones de formacin del clnker.-

Se considera que el material desde la alimentacin del crudo al horno hasta la salida del clnker por el enfriador pasa por seis etapas diferentes : Secado.- Deshidratacin.- Descarbonatacin.- Preparacin.- Clinkerizacin.- Enfriamiento.-

Secado.-

La operacin de secado tiene lugar en el intercambiador por cesin trmica de los gases procedentes del horno al crudo, a una temperatura entre 100 C y 300 C.-

En intercambiadores de torre, el secado ocurre en la primera etapa.-

Combinacin de la cal en relacin a la temperatura

El carbonato clcico (CO2Ca), se descompone por accin del calor, dando xido clcico, que se combinar despus con los dems componentes del crudo, y anhdrido carbnico que es evacuado por los ventiladores de tiro forzado.- El carbonato clcico se descompone segn la reaccin : CO3 + Calor ------------------ Ca ) + C )2 Esta transformacin se produce entre los 800 C y 1000 C.- El carbonato magnsico se descompondr tambin por el calor, segn la reaccin : CO2 Mg + Calor ---------------- Mg O + C ) 2

Esta descarbonatacin tiene lugar entre los 600 C y los 700 C.- En los hornos con torre, la operacin de descarbonatacin comienza en el tercer cicln y termina en los primeros metros del horno, cuando el material crudo ha alcanzado 900 C 950 C, aproximadamente.- Despus de haberse producido la descarbonatacin y a medida que el material avanza en el horno sufre diferentes transformaciones.- Los elementos cidos (slice, almina, hierro), empiezan a combinarse con la cal formando diferentes compuestos.- El xido magnsico no se combina, aunque interviene en la fase lquida, bajando la temperatura de combinacin de los silicatos.- Nota : En el argot cementero : Slice = Si O2 Almina = Al2 O3 Hierro = Fe2 O3 En la zona de preparacin cuando la materia alcanza una temperatura de 1250 1280 C aproximadamente, empieza la primera formacin de lquido provocada por eutcticos de los componentes fundentes : Almina, hierro, magnesia y lcalis.- Se inicia tambin la formacin de C2S (silicato biclcico).-

La formacin de fase lquida, arriba citada, resulta esencial a efectos de facilitar las reacciones subsiguientes de clinkerizacin con formacin del C3S (silicato triclcico).- La cantidad de la misma depende de la temperatura y de la cantidad existente de los componentes fundentes citados, segn expresa la tabla siguiente : % Lquido a 1340 C = 6,1 % Fe2O3 + % MgO + % K2O + % Na2O % Lquido a 1400 C = 2,95 % Al2O3 + 2,2 % Fe2O3 + % MgO + % K2O + % Na2O % Lquido a 1450 C = 3,0 % Al2O3 + 2,25 % Fe2O3 + % MgO + % K2O + % Na2O En los crudos en que la cantidad de lquido aumenta lentamente con la temperatura, el intervalo de clinkerizacin puede ser bastante amplio.- En cambio en crudos en que el aumento es rpido, el intervalo ser pequeo.- Los cementos portland con dosificacin alta en Fe2 O3 son ejemplos de este tipo.- Clinkerizacin.-

En esta zona y facilitada por la presencia de fase lquida la slice reacciona con la cal formndose el C2 S y C3 principales compuestos del clnker.- Esquemticamente se pueden representar las combinaciones de la cal con los elementos cidos efectuados al final de la zona de clinkerizacin.-

C3 A ( aluminato triclcico) C4 AF ( ferro aluminato tetraclcico) C2 S (silicato diclcico)

C3 S (silicato triclcico) La cal que no se ha combinado es la cal libre y su presencia es una de las causas por la que se produce la expansin del cemento.- La adecuada formacin de fase lquida y subsiguientes clinkerizacin depende en buena parte de un correcto intercambio trmico gases material.- Para ello es esencial la formacin de una llama correcta : firme corta y una elevada temperatura.- Esto exige una buena combustin, por otra parte condiciones reductoras suelen favorecer la formacin de anillos.- Vemos un cuadro de las temperaturas a la que aproximadamente tienen lugar las diferentes reacciones y tipo de las mismas.-

La combinacin de la cal (desaparicin de Ca O libre), con relacin a la temperatura de coccin se puede representar.- Composicin qumica y finura del crudo.-

De lo dicho sobre la evolucin de las reacciones de clinkerizacin se deduce la notable incidencia en las mismas de la composicin qumica del crudo.-

Esta composicin suele venir determinada en la prctica segn los valores de ciertos mdulos tales como, grado de saturacin, mdulos de silicatos, mdulos de fundentes o ciertos parmetros como el ya citado de porcentaje de fase lquida.- Asimismo, tiene influencia la finura del crudo.- Se comprende por cuanto buen nmero de las reacciones que se producen en el horno son reacciones de estado slido que se producen por contacto superficial entre las partculas, que es mayor cuanto mayor es la finura.- Se trabaja, en hornos de intercambiador, con rechazos del orden del 2 % sobre 900 mallas y 20 % sobre 4900 mallas.- Una finura grosera puede incidir negativamente en la facilidad de calcinacin especialmente cuando en los gruesos abunda el cuarzo.- Enfriamiento del clnker.-

Es la etapa final del proceso de coccin.-

Se efecta en el propio horno despus de la zona de clinkerizacin y en el enfriador.- Es conveniente que se enfre lo ms rpidamente posible por los motivos siguientes : Evitar la descomposicin de C3 S a C2S + cal libre.- Evitar la cristalizacin de la magnesia formando periclasa.- Puede decirse que el templado que proporcionan los enfriadores empleados actualmente, de parrilla o satlites, es suficiente como para evitar la aparicin de esos problemas.-

Clculo de la composicin racional.-

Para hallar el % de cada uno de los compuestos que forman el clnker, C3S, C2S, C3A, C4AF y SO4Ca, nos vemos obligados a hacerlo mediante el clculo matemtico, a partir del anlisis de clnker o cemento.-

En el anlisis qumico de un cemento o clnker determinamos los siguientes xidos :

Si O2 Al2 O3 Fe2 O3 Ca O Mg O La relacin numrica que establece los porcentuales de combinacin de los xidos para la formacin de los compuestos en el clnker.- Procedimiento.-

Se saca de tabla peridica (HIC 002), el peso de los elementos y se determina el peso frmula y luego, de la relacin de composicin se obtiene la numrica : ejemplo: en el caso de la formacin del silicato biclcico (C2S)

O Ca = 40,08 + 16 = 56,08 (resulta de pesos atmicos de tabla).- SiO2 = 28,06 + 32 = 60,06

Luego la relacin para el C2S ser ... = 2 x 56,08 = 1,867 = 1,87 60,06 S O3 Alcalis (K2 Oy Na2 O ) Cal libre R.I (residuo insoluble) A partir de stos, se determina los compuestos analgicos de la composicin racional.- SO4 Ca C4 AF C3 A C3 S C2 S Mg O Alcalis Ca O libre

S O4 Ca (sulfato clcico)

Para cada unidad de S O3 se necesita Ca O = 0,7 S O3 Unidades de Ca O para dar 1 + 0,7 = 1,7 unidades de S O4 Ca.- SO4 Ca = 1,7 SO3

C4 AF (ferro aluminato tetraclcico) Por cada unidad de Fe se necesitan Al2O3 = 0,64 Fe1O1 Unidades de Al y 4 CaO4 = 1,4 unidades de CaO para dar 1 + 0,64 + 1,40 = 3,04 unidades de C4AF.- C3 A (aluminato triclcico)

Por cada unidad de A se necesitan 3Ca = 1,65 unidades de A CaO para dar 1 + 1,65 = 2,65 unidades C3A, pero teniendo en cuenta que se han gastado 0,64 Al de Al2 O3 para la formacin del C4AF debemos restar esta cantidad de almina.- C3A = 2,65 (Fe + 0,64 Al) C3A = 2,65 Fe + 1,69 Al3

La cal que se dispone para la combinacin de la slice formando C2 S y C3, ser la cal restante de la combinacin de los dems compuestos.- La cal necesaria para la combinacin de la slice en el silicato diclcico sera : Por unidad de slice C2 = 1,87 unidades de CaO S Para dar : 1 + 1,87 = 2,87 unidades de C2 S.- Por tanto la CaO restante para la formacin del C3 S ser : C total (0,7 SO3+1,4 F+1,65 (Fe 064 Al) + 1,87 S ) C total = 0,7 SO3 = 1,65 A + 0,35 F = 1,87 S C3 S (silicato triclcico)

Para cada unidad de cal restante podremos formar C3 S = 4,07 C

Unidades de C3 S, por tanto : C3 S = 4,07 (Ca O total = 0,7 SO = 1,65 A = 0,35 F =1,87 S) C3S = 4,07 (Ca O total = 2,85 SO = 6,72 A = 1,43 F=1,60 S)

Teniendo en cuenta que la cal combinada ser obtenida en el anlisis qumico, exceptuando la CaO libre y la slice combinada ser igualmente la slice obtenida en el anlisis qumico restndole el residuo insoluble.-

Finalmente la frmula para hallar el C3 S ser :

C3S = 4,07 (C.total =C.libre) = 2,85 SO3 = 6,72 A = 1,43 F = 7,60 (S = RI)

C2S (silicato diclcico)

Por cada unidad de C3 S se habrn combinado S = 0,263 C3S Unidades de SiO2 por lo tanto : C2S = 2,87 (S = 0,263 C3 S) C2S = 2,87 S = 0,754 C3 S Finalmente las frmulas para calcular la composicin racional de un cemento sern : SO4 Ca = 1,7 SO3 C3 A = 2,65 Fe + 1,69 Al C3 S = 4,07 (C.total C.libre) 2,85 SO3 6,72 A 1,43 F 7,60 (Si O2 RI)

C2 S = 2,87 S - 0,754 C3 S

Mg O = % del anlisis qumico.- Alcalis = % del anlisis qumico.- Ca O libre = % del anlisis qumico.-

CLNKER HIT 009

Pautas que hacen a la calidad de clnker.- Alcalis.- Indefectiblemente, este elemento aparece, porque lo aporta la materia prima (caliza arcillas), en muy poco porcentaje.- Cuanto mayor sea la cantidad que se tenga de lcalis, mayor ser la dificultad para conducir la marcha del horno y tambin bajar la cantidad del clnker.- Cal Libre.- Este elemento aparece cuando la cal no se ha unido con la slice, ya sea por problemas de la conduccin, o por la preparacin de la harina cruda.- La cal libre, perjudica nicamente a la calidad del clnker por ser expansiva y en consecuencia al cemento.- Peso litro.- La determinacin del peso litro indica el grado de clinkerizacin.- Los gramos del clnker se seleccionan entre dos tamices y luego se llena con ellos un recipiente de un litro de capacidad, el peso de ese volumen es lo que denominamos Peso Litro.- Su valor promedio oscila entre 1400 y 1500 aproximadamente.-

Para que el clnker se obtenga con la calidad deseada deber estar compuesto, aproximadamente como sigue a continuacin:

65 % de Silicato triclcico : Da las mayores resistencias y

propiedades.- 15 % de Silicato biclcico : Da menores resistencias y

propiedades.- 20 % de Otros elementos : Dan resistencia inicial y otras

propiedades menos importantes.- La velocidad de enfriamiento del clnker tiene marcada influencia sobre la calidad del mismo y por ende en la calidad del cemento.- El enfriamiento deber ser brusco para mantener las propiedades del clnker obtenidas en la coccin, logrando con ello la estabilidad del producto.- Componentes mineralgicos principales.- Alita.- Belita.-

Alita : Este componente puede ser comparado a los efectos tcnicos con el silicato triclcico (C3S).- Belita : De forma mineralgica denominada belita se identifica con el silicato biclcico (C2S).-

Porosidad del clnker.- La porosidad en el grano de clnker vara entre 5 y 40 % dependiendo la cantidad de masa lquida que hay durante la reaccin y de la velocidad del enfriamiento del grano.- Densidad relativa del clnker.- Alrededor de 2,90.- Densidad absoluta.- La densidad absoluta de la materia es la masa de la unidad de volumen, se mide en unidades de masa divididas por unidades de volumen o sea, si la masa se mide en granos y las unidades de volumen en centmetros cbicos la densidad absoluta ser : Densidad Absoluta = mas = grs Vol c.c.

La densidad del agua es 1 puesto que 1 gr. De agua ocupa un volumen de 1 centmetro cbico o para verlo mejor 1 Kg. De agua ocupa un volumen de 1000 cc 1000 cc de agua pesa 1 Kg.- Densidad relativa.- Es la densidad de una sustancia comparada con la densidad de otra.-

Entonces comparemos la densidad del clnker con la densidad del agua.- El peso del clnker que hay en un recipiente de 1000 cc de volumen ser la densidad relativa del clnker o llamado peso litro.- Volumen = 1000 cc peso 1 Kg. Composicin qumica del clnker.-

Silicato triclcico.- 3CaO . SiO2 ------- C3S Silicato biclcico.- 2CaO . SiO2 ------- C2S Aluminato triclcico.- 3CaO . Al2O3 ----- C3A Ferrito Alumunato tetraclcico 3CaO . Al2O3 ----- C3A Cal libre CaO Magnesio libre MgO Sulfatos alcalinos (K , Na) 2SO4 Alcalis K2O y Na2O Nuestro clnker est formado en forma global como sigue : C3S - 50 % C2S - 23 25 % C3A - 6 % C4AF - 12 12 %

Queda aclarado que el CaO que figura en este anlisis qumico, est presente en el clnker combinado bajo la forma de: C3S , C2S , C3A y C4AF

Propiedades de los componentes del clnker.-

C3S : Es el principal y ms importante componente del clnker.- Tiene todas las propiedades esenciales del cemento portland.- Le da alta resistencia inicial y final.- Alcanza la mayor parte de su resistencia en siete das y luego aumenta poco con el tiempo.- Se descompone por debajo de 1250 C.- 3CaO . SiO2 ---------- 2CaO . SiO2 + CaO ste es uno de los motivos por el cual se debe enfriar rpido el clnker.- Por debajo de 700 C es inestable a cualquier temperatura, pero la velocidad de descomposicin es tan lenta que puede existir indefinidamente.-

C2S : No aporta resistencia inicial an que s con el tiempo.- Esto es : produce poca resistencia hasta pasado los 28 das, pero gana constantemente en resistencia con el tiempo hasta igualarse con el C3S.- Con un enfriamiento rpido se preserva indefinidamente sin sufrir desintegracin, posee propiedades hidrulicas.- C3A : Produce en un da alguna resistencia pero no muestra ningn aumento subsiguiente, por lo que este compuesto aporta baja resistencia.- Su caracterstica esencial es que da un fraguado relmpago al amasarlo con agua, y este va acompaado de un gran desprendimiento de calor, tanto como para producir una violenta evaporacin.- Se baja esta velocidad de frage agregndole yeso en la molienda de cemento.- C4AF : Aporta baja resistencia, y recin a los 28 das, se hidrata rpidamente, aunque el fraguado tiene lugar en pocos minutos y no en forma relmpago como el C.A..-

CaO : Se produce por mala dosificacin de las materias primas, mala conduccin en el horno o enfriamiento lento en el clnker.- Es indeseable debido que da expansiones en el hormign.- MgO : Se presenta en pequeas cantidades en el clnker del cemento portland.- Tambin es indeseable dado que presenta expansiones en el hormign.- SO4 (Na, K )2 : Se forma por reaccin del yeso con los lcalis.- Este producto se forma a requerimiento del proceso para eliminar los lcalis del circuito del horno.-

ENCOSTRAMIENTO HIT 010 El encostramiento, se realiza de la siguiente forma : El material, en estado slido, por efecto de las altas

temperaturas sufre una licuacin parcial, al fundirse algunos de sus componentes, lo que hace que adquiera un cierto grado de pastosidad.-

Si este material pastoso es ligeramente enfriado, vuelve a su

estado slido natural, peor queda adherido a la superficie donde a sido enfriado.-

Este efecto se produce en el horno, debido a la diferencia de

temperatura que existe entre la superficie del talud del material, y la base del mismo, es decir, la parte que toca el refractario o el vestido, que suele ser de unos 150 C.-

Debido a esta diferencia de temperatura, el material es pastoso

en la superficie y se vuelve slido en la base, quedndose parcialmente adherido a la superficie del refractario.-

Espesor y longitud de la costra.- Tanto el largo como el espesor de la costra estar determinado por la forma de la llama.- Cuando es corta y ancha, la costra ser delgada y corta, en cambio cuando la misma es larga y fina, la costra ser larga y de mayor espesor.- Lo ideal ser trabajar entonces con una llama normal.- Ventajas e inconvenientes de los distintos encostramientos.- Para el primer caso, encostramientos cortos y de poco espesor, la nica ventaja apreciable es el aumento del volumen libre del horno que podr permitir aumentar la capacidad de produccin del horno.- Las desventajas que trae aparejada este tipo de encostramientos son las siguientes : a. Es necesario un mayor control del horno.- b. Peligro de formacin de reflejos y manchas.- c. Conduccin difcil del horno con ciclos de calentamientos y

enfriamientos.- d. Menor duracin del refractario.- e. Mayor consumo calrico (radiacin de temperatura al exterior).- f. Peligro de calentamiento de virolas.-

Para el segundo caso (el de un encostramiento largo y grueso), la ventaja estara dada por una mayor proteccin del forro refractario.- En cuanto a las desventajas seran las siguientes : a. Disminucin del volumen interno del horno con reduccin en la

capacidad de produccin.- b. Aumento de la velocidad de los gases debido a la disminucin

de la seccin.- Comentario General.- Las ventajas de los encostramientos largos y cortos se deben aunar formando un encostramiento apropiado cuyo espesor promedio ronde los 25 cm. aproximadamente y su longitud depender de los siguientes factores : a. Longitud y tipo del horno.- b. Forma de la llama.- c. Caractersticas de la materia prima utilizada.- Los factores que rigen la formacin de la costra o la prdida de la misma son : a. Composicin qumica del crudo : al disminuir el grado de

saturacin (Stc bajo) a el (Ms bajo), en ambos casos mayor cantidad de fundente, el mismo favorecer la formacin de la costra.-

b. Conductividad trmica del refractario ( al aumentar crece la costra).-

c. Temperatura del material cuando se pone en contacto con la

costra : debe ser la correcta, pues tanto as es alta como baja, disminuye el espesor.-

d. Forma y temperatura de la llama.- e. Temperatura de la superficie de la costra cuando se pone en

contacto con el material.-

ENFRIADERO HIT 011

El enfriador, se encuentra constituido por una estructura metlica instalada a continuacin y debajo de la boca de salida del horno.- De forma rectangular, con paredes y techo revestidos con material refractario.-

En su interior un bastidor instalado sobre ejes portantes montados sobre rodamientos, constituye la parrilla.- Dicha parrilla est constituida por hileras de placas de aleacin, colocadas fila por medio ( segn el largo) en el bastidor, de manera tal, que el movimiento alternativo de avance y retroceso de las mismas, produce el transporte del material en el enfriador hacia la salida.-

El movimiento de las parrillas es producido por un motor elctrico, acoplado a un reductor de velocidad variable con regulacin automtica de los golpes o carreras / minuto de la parrilla.-

Las placas tienen perforaciones en su frente para permitir el paso del aire de refrigeracin a contracorriente del material, producindose, as su enfriamiento.-

La parrilla tiene una ligera inclinacin hacia la salida.- Las placas en la zona de cada del material ( primer tramo de la parrilla), cuentan con regulacin del aire suministrado, mediante registros instalados en los conductos.- Ello permite que las placas en la zona de mayor solicitacin trmica reciban ms caudal de aire.-

Por debajo de la parrilla se disponen tabiques para sectorizar en cmaras (5) al enfriadero, y en ellas, se insufle el aire promovido por ventiladores con regulacin del caudal que suministran a requerimiento.-

Hacia abajo, las cmaras tienen forma de tolva, para colectar los finos que atraviesan la parrilla.- En su descarga cuentan con clapetas de accionamiento neumtico y automtico, por medio de un sensor de nivel.- Los finos descargados son transportados por una cadena de arrastre, instalada debajo de las tolvas.-

Hacia el final del enfriadero, en la salida, una trituradora de martillos reduce los trozos de material ( cscara, bochas), que provienen del horno.- El clnker que sale del enfriadero descarga en un transportador de cangilones que lleva hacia el hall de materiales.- El aire suministrado al enfriador atraviesa el lecho de clnker, producindose as su enfriamiento e ingresa al horno, como aire precalentado para la combustin, por la succin del ventilador de tiro del horno.-

El exceso de aire suministrado es extraviado mediante un ventilador que cuenta con regulacin de succin.- El polvo y partculas promovidas por esta succin, es recuperado por un captador multiciclnico que descarga a travs de cuatro tolvas con vlvulas pendulares hacia el transportador de clnker.- El lecho de material sobre la parrilla y la cantidad de aire de refrigeracin, habrn de ser ajustados de acuerdo a la marcha del horno.-

Enfriador Plano AC1-0508

Enfriador , cmaras de aire

Enfriador, distribucin de aire a placas

TRANSPORTE Y ALMACENAJE DE CLNKER HIT 012.- El clnker que sale del enfriadero ( gruesos) descarga en un transportador de cangilones articulados, los finos colectados bajo el enfriadero son conducidos por un cadena de arrastre al transportador.-

Este transportador dispone de un pantaln de desvo que permite, previa seleccin y accionando una compuerta con mando neumtico, descargar en el hall de materiales o desviar para la carga sobre camin fuera de la sala.-

Esta posibilidad es utilizada cuando la marcha del horno se toma irregular y el producto no es conforme.- Otra posibilidad es la de realizar una pesada para medir la produccin del horno.- El clnker que descarga el transportador en la sala, es recogido por un puente gra con balde de almeja, que se desplaza y abastece las tolvas de alimentacin de los molinos de cemento.-

CIRCUITOS DE GASES

TORRE ACONDICIONADORA- HIT 013

Torre de acondicionamiento de gases.-

Al enfriar los gases se disminuye su volumen y su velocidad, con lo que se consigue precipitar partculas que son promovidas por la succin del exhaustor de electrofiltro.- La torre cilndrica, en su parte inferior es cnica en forma de tolva y por debajo se dispone un sin fin que transporta el polvo recuperado,. Una vlvula pendular produce el cierre estanco, para evitar entradas de aire falso.- En su parte superior cuenta con inyectores, ( 24 en total), dispuestos en su circunferencia que atomizan el agua a una elevada presin ( 42 Kg / cm).- La inyeccin de agua tiene adems como finalidad, humectar los gases para disminuir su resistencia elctrica y favorecer su posterior recuperacin en el filtro electrosttico.- El sistema es alimentado con una bomba de agua y una cisterna recirculando el exceso de agua a la bomba.- La inyeccin de agua es automtica y su regulacin se hace a travs de la temperatura de entrada en gases a la torre Temperatura salida tras torre 150 C.- Temperatura de entrada de gases a la torre 250 C.- Para lograr una temperatura constante de salida de gases de la torre, cuenta con un dispositivo automtico que regula la inyeccin de agua a travs de un instrumento en el tablero.-

ELECTROFILTO HIT 014 Los gases salientes del horno, previo tratamiento en la torre de acondicionamiento de gases, son recuperados en el precipitador electrosttico ( electrofiltro).-

Torre de acondionamiento y electrofiltro.- Precipitador Electrosttico.- Introduccin.- El precipitador electrosttico utiliza fuerzas electrostticas para separar las partculas de polvo del gas que debe ser desempolvado.- Su operacin puede describirse como sigue : El gas es conducido a una cmara que contiene cortinas de placas de acero verticales, llamadas electrodos recolectores.- Estos electrodos recolectores dividen la cmara en un cierto nmero de pasajes de gas ( hileras).-

Los electrodos de descarga se localizan entre estas hileras de placas recolectoras.- Normalmente, el espaciamiento entre los electrodos de descarga y los electrodos recolectores vara entre 125 y 220 mm, y el voltaje que se aplica entre los mismos va de 35 a 110 kilovoltios negativos DC segn las condiciones de espaciamiento, gas y polvo.- Cuando se aplican corrientes de alto voltaje al sistema de electrodos de descarga, se registra ionizacin o descarga de corona cerca de la superficie de los electrodos de descarga.- Los iones negat