1 capitulo i manual hornos

Contenido

Unidades de combustión

Introducción

Capitulo 1 Hornos

Tema 1. Hornos 1-4

Tema 2. Clasificación de los hornos 1-6

Capitulo 2. Suministro de aire a los hornos y remoción de gases de

combustión

Tema 1. Tiro del horno 2-2

Capitulo 3. Materiales usados en la fabricación de hornos

Tema 1. Componentes estructirales del horno 3-4

Tema 2. Métodos usados para conectar los tubos de los serpentines 3-12

Capitulo 4. Combustión

Tema 1. Conceptos y tipos de combustión 4-4

Tema 2. Poderes caloríficos de la combustión 4-5

Capitulo 5. Quemadores

Tema 1. Quemadores, tipos y usos 5-4

Tema 2. Quemadores combinados 5-8

Tema 3. Consideraciones usadas para seleccionar el combustible,

atomizadores y quemadores 5-11

Sigue...

Capitulo 6. Problemas operacionales del horno

Tema 1. Problemas opeacionales 6-4

Tema 2. Encendido del horno 6-5


Introducción El desarrollo de los conceptos de diseño usados en los hornos

modernos fue estimulado por numerosas experiencias adversas

de funcionamiento.

El alambique vertical de los últimos años del siglo XIX fue el

primer ejemplo de horno industrial de fuego directo. Un

inconveniente importante con el alambique fue su capacidad

para calentar líquidos viscosos o inflamables. En este caso se

producían sobre calentamiento interno localizado,

descomposición de productos y formación de coque, lo cual

frecuentemente era seguido por fallas en los equipos e

incendios.

El alambique horizontal fue el desarrollo siguiente en los

hornos de fuego directo. Las principales ventajas del alambique

horizontal sobre el alambique vertical fueron el mejoramiento

de la confiabilidad y seguridad en el equipo. Sin embargo, las

tasas de trasferencia de calor y eficiencia térmica continuaban

siendo pobres.

A comienzos del siglo veinte, la industria se orientó hacia los

hornos de fuego directo de fluidos almacenados en envases

tubulares. Las rupturas de los tubos y los incendios

continuaban siendo comunes, debido principalmente a una

influencia de conocimientos de ingeniería en la prevención de la

formación de coque y depósitos de sal, los cuales se producían

por el sobrecalentamiento de los tubos.

La necesidad de un calentamiento más uniforme condujo al

concepto de separación de los tubos de absorción de calor de la

zona de combustión. Esto se logró mediante la colocación de una

pared parcial o “pared puente”. En consecuencia, estos primeros

hornos de fuego tubulares fueron inicialmente del tipo

convección.

5

Sigue…


Introducción (continuación)

A pesar de este enfoque más conservador, el cual se separó a

los tubos de la zona de fuego, el sobrecalentamiento y la

deposición de coque persistían. Como la combustión era

realizada con alrededor de un 40% de aire de exceso, las

temperaturas de los gases de combustión alcanzaban 3000ºF

cuando los gases abandonaban la zona de combustión. Estos

gases calientes entraban a al sección de absorción del calor. La

convección de calor intensa a este nivel de temperatura,

asociada con la trasferencia de calor por radiación, resultaba en

transferencia de calor hacia los tubos frente a la zona de

combustión a más de 100000BTU/(hr/pie2).

Para reducir la tasa de transferencia de calor en la zona de

combustión hasta niveles aceptables, se requerían vastas

cantidades de aire en exceso (varios cientos por ciento). En este

caso, la eficiencia térmica era baja debido a las tasas altas de

aire en exceso. Además se creaba un efecto de enfriamiento

causado por los volúmenes de aire frío, lo cual se traducía en

unas características pobres de combustión.

Como la tecnología de la transferencia de calor por radiación ha

mejorado, los diseños de los hornos modernos se ha orientado

cada vez más hacia la inclusión de tubos de absorción del calor

por radiación. Por esta razón, las tecnologías más avanzadas de

hornos están basadas en un transferencia de calor por radiación

y modificada por economizadores a base de convección.

En este manual se van a desarrollar todos los conceptos

mencionados anteriormente, pues los mismos son competencias

necesarias para el trabajador y por ende para la ejecución de un

excelente trabajo.



Objetivo general Adquirir competencias sobre las unidades de combustión, para

ejecutar y controlar de manera segura y confiable las

operaciones

Contenido Este manual esta conformado por el siguiente contenido:

Capitulo 1. Hornos.

Capitulo 2. Suministro de aire a los hornos y remoción de gases

de combustión.

Capitulo 3. Materiales usados en la fabricación de los hornos.

Capitulo 4. Combustión.

Capitulo 5. Quemadores.

Capitulo 6. Problemas operacionales del horno


3

Capítulo

1

Hornos

Introducción Los hornos juegan un papel fundamental en el proceso de

combustión, pues en los mismos, es donde se genera el calor que

se obtiene de la combustión de combustibles. En este capítulo se

va a desarrollar todo lo relacionado con los hornos en el proceso

de combustión.

Contenido Este capítulo está conformado por los siguientes temas:

Lección o tema Página

1. Hornos 1-2

2. Clasificación de los hornos 1-4


Capitulo 1. Hornos 1-4

Tema 1 Hornos

Aspectos generales del horno

Generalidades La conservación de energía calórica crea un necesidad de usar

hornos de alta eficiencia. En este manual se discuten

características de hornos que poseen altas eficiencias y que pueden

ser usados en las unidades de procesos.

Horno Un horno se define como un equipo donde se genera calor que se

obtiene de la combustión de combustibles, generalmente líquidos o

gaseosos con el oxígeno del aire. Usualmente se suministra aire en

exceso.

En el horno los gases que resultan de la combustión ocupan la

mayor parte del volumen de calentamiento.

El horno contiene una o varias cámaras formadas por una serie de

tuberías o serpentines y por cuyo interior circula el fluido que se

desea calentar con el calor que genera la combustión.

Secciones del

horno

La mayoría de los hornos poseen dos secciones de calentamiento

denominados:

• Sección de convección

• Sección de radiación

Sección de

convección

En la sección de convección, la mayor parte del

calor se transfiere por convección con los gases

de la combustión y se utiliza para precalentar el

fluido que entra al horno

Sección de

radiación

En la sección de radiación, el calor se transfiere

tanto por radiación con la llama de los

quemadores como por convección. Esta sección

se utiliza par llevar la temperatura del fluido

que se calienta al valor deseado.

Sigue..

Tema 2. Clasificación de los hornos

Unidades de combustión 1-5

Hornos: (continuación)

Generalidades

: (continuación)

A los hornos también se les denomina calentadores. Sin embargo,

la palabra “calentador” también se emplea para denominar a otras

clases de intercambiadores de calor. Es importante señalar que la

diferencia básica de un horno con otras clases de intercambiadores

de calor es que el horno posee equipos de fuego en su interior y las

otras clases de intercambiadores de calor no lo poseen.

Otra parte fundamental de horno lo constituyen los quemadores y

en los cuales se inicia la combustión. Los quemadores

generalmente se colocan en el piso o en las paredes de los hornos.

Función

principal del

horno

La función principal de un horno es generar una cantidad

especifica de calor a temperaturas relativamente apreciables. Este

calor es luego transferido a un fluido sin producir

sobrecalentamiento de las partes que integran el horno.

Capacidades

caloríficas de

los hornos

Los hornos se fabrican con capacidades caloríficas amplias. Por

ejemplo, el rango de capacidad calorífica varía desde 0,5 millones

de (BTU/hr) hasta mil millones de (BTU/hr).

Para el calentamiento de bitumen y petróleo en los campos de

producción y tratamiento, es común el uso de hornos con

capacidades entre 0,5 y 20 millones de (BTU/hr).



Clasificación

Clasificación

de los hornos

Los hornos se pueden clasificar de acuerdo a:

a. El servicio que prestan

b. La orientación del serpentín en la sección de radiación.

Clasificación

de los hornos

según el

servicio que

prestan

Según el servicio que prestan, los hornos se pueden clasificar en las

categorías siguientes:

1. Rehervidor de columna.

2. Calentador de alimentación de una columna de

fraccionamiento.

3. Pre-calentador de la alimentación de un reactor químico.

4. Hornos para el calentamiento de fluidos viscosos.

5. Hornos aplicados a fluidos de recirculación.

6. Reactores químicos con equipo de fuego.

Horno

rehervidor de

columna

La finalidad del horno rehervidor de columna es

evaporar parcialmente el volumen de carga

(generalmente más del 50%) extraído de una

columna de destilación. Generalmente este,

rehervidor está compuesto de tres corrientes:

1. Una que lleva el fluido líquido de la

columna al rehervidor.

2. Otra que lleva el fluido como una mezcla

bifásica liquido vapor del rehervidor a la

columna.

Sigue...

Tema 2 Clasificación de los hornos



Clasificación de los hornos según el servicio que prestan (continuación)

Horno

Rehervidor

de columna

(continuación)

3. En la mayoría de los casos, del

rehervidor sale otra corriente que lleva

parte del líquido a otra parte del

sistema.

La diferencia de la temperaturas de los fluidos

que van y vienen del rehervidor a la columna

de fraccionamiento es relativamente pequeña.

Horno de

alimentación

de una

columna de

fraccionamie

n-to

El horno de alimentación de una columna de

fraccionamiento se usa para evaporar

parcialmente volumen de una carga de

fraccionamiento. Generalmente, la corriente

entra al horno en estado líquido saturado. Sin

embargo, en algunos casos la corriente de

entrada al horno puede contener una fracción

apreciable de vapor.

En el horno se logra aumentar la temperatura

lo suficiente como para obtener una

vaporización parcial del fluido.

En las refinerías de crudo se usa este tipo de

horno en la alimentación de las torres de

destilación atmosférica. Los fluidos entran al

horno con temperaturas en el rango de 350 a

450ºF y son llevadas a temperaturas en el

rango de 650 a 50ºF. Allí se evapora alrededor

de un 60% del volumen de carga y pasa a la

torre de destilación.

Horno

precalentador

de un reactor

químico

El horno precalentador se usa para llevar la

temperatura del volumen de carga que sirve de

alimentación a un reactor químico. Esto

permite parte del control de la reacción

química.

Las variaciones del volumen de carga, de las

presiones y temperaturas de funcionamiento

del horno pueden ser apreciables. Ello depende

fundamentalmente del tipo de proceso que se

realiza en el reactor químico.



Sigue...


Horno para el

calentamient

o de fluidos

viscosos

En muchos casos, los bitúmenes, crudos

pesados y extra pesados poseen viscosidades

altas que imposibilitan su transporte a través

de tuberías.

Estos hornos pueden calentar dichos fluidos y

reducir sus viscosidades. De esta manera se

hace posible el bombeo entre regiones que

pueden estar apreciablemente distantes.

Horno

aplicado a

fluidos de

recirculación

Los hornos aplicados a fluidos de recirculación

se usan para incrementar la temperatura de un

fluido de recirculación. Los fluidos que fluyen a

través de este tipo de horno son generalmente

líquidos tanto a la entrada como a la salida del

horno.

Este tipo de horno permite llevar el fluido de

circulación a diversos usos particulares; con lo

cual se minimizan los costos de equipos ya que

un solo horno se puede emplear para realizar

varias funciones.

Los fluidos de circulación generalmente son:

aceites refinados, sales diluidas y líquidos

patentados.

Horno reactor

químico con

equipo de

fuego

En esta clase de hornos se ubican aquellos

donde se realizan reacciones químicas en el

interior de los tubos de los serpentines.

Estos hornos corresponden a la clase más

avanzada desde el punto de vista tecnológico y

de los cuales se destacan dos grupos:

1. Horno de vapores de hidrocarburos

procesados. En ellos, los tubos de la cámara

de combustión sirven individualmente de

envases verticales para las reacciones

químicas y pueden



Sigue...


Horno reactor

químico con

equipo de

fuego: (continuación)

contener catalizadores cono níquel. por

ejemplo, en el procesamiento donde se

produce hidrógeno, se pueden operar hornos

a temperaturas de salida del orden de 1450 a

1650 ºF

2. Horno de pirólisis. En esta clase de horno,

los tubos y los quemadores se distribuyen

de tal forma que el fuego pueda ser

controlado con precisión.

Generalmente las temperaturas de salida de

esta clase de tramos son del orden de 1500 a

1650 ºF.

Como ejemplo de estos hornos se pueden citar

los usados para la producción de olefinas a

partir de cargas gaseosas como etano y propano,

de carga líquida como nafta y gasoil.



Clasificación de los hornos según la orientación del serpentín en la sección radiante

Clasificación Los hornos se pueden clasificar según la orientación del serpentín

de la sección radiante en verticales y horizontales.

Hornos

verticales

En los hornos verticales, los tubos del serpentín de la sección

radiante están colocados verticalmente.

Clasificación

de los hornos

verticales

Los hornos verticales se pueden clasificar en los siguientes tipos:

1. Horno de radiación total y configuración vertical-cilíndrica.

2. Horno de serpentín helicoidal y configuración vertical-

cilíndrica.

3. Horno de convección de flujo cruzado y configuración

vertical-cilíndrica.

4. Horno con sección integral por convección y configuración

vertical-cilíndrica.

5. Horno con serpentín radiante en forma de U.

6. Horno de doble encendido y de serpentín vertical.

Horno de

radiación

total y

configuración

vertical-

cilíndrica

Ese tipo de horno es usualmente de bajo costo.

Sin embargo, su eficiencia suele ser baja.

Necesita poco espacio de terreno para su

colocación.

Las capacidades de calentamiento oscilan en el

rango de 0,5 y 20 millones de BTU/hr.

El serpentín está colocado verticalmente a lo

largo de las paredes cilíndricas de la cámara de

combustión.

Los quemadores están colocados en el piso, de

donde se propaga el fuego verticalmente.



Sigue...

Clasificación de los hornos según la orientación del serpentín en la sección radiante (continuación)

Horno vertical cilíndrico (sin convector)

Sigue...




Horno de

serpentín

helicoidal y

configuración

vertical-

cilíndrica

Este tipo de horno también es usualmente de

bajo oste y de baja eficiencia. Además, requiere

poco espacio de terreno para su colocación.

El serpentín es autodrenable. Una de las

principales limitaciones de este horno es que el

flujo sigue un solo trayecto. Las capacidades de

calentamiento están comprendidas en el rango

de 0,5 a 21 millones de BTU/hr.

El serpentín está distribuido en forma

helicoidal a lo largo de la parte cilíndrica de la

cámara de combustión.


donde se propaga el fuego verticalmente.

Horno vertical cilíndrico helicoidal (sin

convector)

Sigue...




Horno con

convección de

flujo cruzado

y

configuración

vertical-

cilíndrica.

Este tipo de horno es de alta eficiencia y su

costo es relativamente razonable. Ellos ocupan

poco espacio de terreno para su colocación. Es

uno de los tipos de hornos actualmente más

utilizados.

Las capacidades de calentamiento están

comprendidas entre 10 y 200 millones de

BTU/hr.

Posee un serpentín en el convector o

economizador, dónde se precalienta el fluido

antes de entrar a la cámara de radiación. Se le

denomina economizador debido a que utiliza

como medio de calentamiento gases calientes de

la combustión. Estos gases se originan en la

cámara de combustión (zona radiante), luego

pasan a través del convector y finalmente suben

por la chimenea y salen a la atmósfera.

El serpentín del convector consiste de un

bancada o hilera de tubos que se colocan en

posición horizontal.

El serpentín de la zona radiante se coloca

verticalmente a lo largo de las paredes

cilíndricas de la cámara de combustión. Este

tipo de horno generalmente posee varias líneas

de quemadores en el piso, donde el fuego se

propaga verticalmente.

Sigue...




Horno vertical cilíndrico provisto de sección de

calentamiento por convección

Sigue..




Horno con

sección

integral por

convección y

configuración

vertical-

cilíndrica

Este tipo de horno rara vez es escogido para

nuevas instalaciones. Sin embargo. Muchas

instalaciones poseen esta clase de hornos y por

esta razón se incluyen en esta clasificación.

Cada tubo del serpentín de la zona radiante

posee una superficie adicional en forma de

aleta. Esto permite una mayor transferencia de

calor a los tubos.

Las aletas se extienden dentro del espacio

anular constituido por el serpentín de

convección y un tabique derivador central.

La eficiencia de este tipo de horno es

intermedia; su ubicación necesita un poco más

de espacio de terreno que los otros tres tipos de

hornos verticales, a los que nos referimos

anteriormente.

Las capacidad típica de este horno oscila entre

10 y 100 millones de BTU/hr.


donde se propaga la llama verticalmente.

El serpentín de la zona radiante se coloca

verticalmente a lo largo de dos paredes

cilíndricas de la cámara de combustión.




Horno vertical cilíndrico con convector

integrado

Sigue...




Horno con

serpentín

radiante en

forma de U

Se usa principalmente cuando se desea calentar

flujo apreciable de gas y con caídas de presión

relativamente bajas. Por ejemplo, se emplean

en el calentamiento de cargas de procesamiento

catalítico en la refinación de petróleo y para

vario servicios de recalentamiento.

El rasgo distintivo de este tipo de horno lo

constituyen los tubos en U (U invertida) de la

zona radiante. Estos tubos conectan a las

múltiples de entradas y salida de los fluidos.

Estos múltiples están colocados en los extremos

inferiores del calentador.

Los quemadores se pueden colocar en el piso o

en las posiciones más elevados de las paredes

en la cámara de combustión.

Esta clase de horno permite que se coloquen

varios serpentines en forma de U invertida

dentro de la misma estructura. También se

puede separar cada uno de los serpentines de

paredes divisorias. De esta manera se puede

controlar individualmente el fuego de cada

compartimiento.

En algunos de estos hornos también se puede

agregar una sección convectora de flujo cruzado.

Ella consiste en una bancada de tubo

horizontales colocados en el convector. Con ésta

se logra aumentar la capacidad de

calentamientos. Es deseable instalar esta

sección convectora cuando el horno se emplea

para la generación de vapor de agua.

Sigue...




Horno vertical cilíndrico con convector

(serpentín en U)

Sigue...




Horno de

doble

encendido y

serpentín

vertical

Se usa para aquellos servicios que requieren

tasa de transferencia de calor altas y

constantes. Este tipo de horno posee una hilera

de tubos verticales en la zona radiante, los

cuales son encendidos por ambos lados de la

hilera. Precisamente esto permite un flujo de

calor constante alrededor de cada tubo en la

zona radiante.

Los quemadores se colocan en las paredes

laterales de la zona radiante. Ello permite

obtener un control máximo de las tasas de calor

a lo largo de los tubos de la zona radiante.

Estos hornos pueden tener una o dos cámaras

de combustión y las capacidades típicas de

calentamiento oscilan entre 20 y 125 millones

de BTU/hr para cada cámara.

Se usan como tubos de fuego en reactores

químicos y en las aplicaciones críticas de

calentamiento de cargas de alimentación de

reactores químicos.

Horno vertical cilíndrico con convector y

quemadores a diferentes alturas

Sigue




Hornos

horizontales

En los hornos horizontales, los tubos del serpentín de la sección

radiante están colocados horizontalmente.

Clasificación

de los hornos

horizontales

Los hornos horizontales se pueden clasificar en los siguientes

tipos:

1. Horno tipo cabina y de configuración horizontal.

2. Horno de doble celda y configuración horizontal.

3. Horno tipo cabina con pared-puente divisoria y de

configuración horizontal tal.

4. Horno con quemador en la pared posterior de la cámara de

combustión y de sección por convección lateral.

5. Horno con quemador en la pared posterior de la cámara de

combustión y de sección por convección lateral.

6. Horno de doble encendido y de configuración horizontal.

Horno tipo

cabina y

configuración

horizontal

Generalmente, son hornos económicos, de alta

eficiencia. Ellos representan la mayor parte de

las nuevas instalaciones con tubos horizontales,

sus capacidades típicas de calentamiento

oscilan entre 10 y 100 millones BTU/hr.

Se caracterizan por tener los tubos del

serpentín de la zona radiante colocados en

forma horizontal a lo largo de las paredes

laterales y del techo inclinado de la cámara de

combustión. El techo forma una especie de

caballete o capilla.

El convector está integrado por una bancada de

tubos colocados en forma horizontal por encima

de la cámara de combustión.

Generalmente , los quemadores se colocan en el

piso, de donde se propaga el fuego

verticalmente. Sin embargo, también se puede

instalar quemadores en las paredes laterales



por debajo del serpentín de la zona radiante.

Sigue...


Horno tipo cabina con tubos horizontales

Sigue…




Horno tipo

cabina dos

celdas y

configuración

horizontal

Es un tipo de horno económico y de alta

eficiencia con capacidades de calentamiento que

varían entre 100 y 250 millones de BTU/hr.

Su característica fundamental es que posee dos

cámaras de combustión provistas de tubos

laterales y en el techo. También posee un

convector provisto de una bancada de tubos

colocados en forma horizontal.

Los quemadores se colocan en el piso de cada

cámara de combustión donde el fuego se

propaga verticalmente .

La capacidad de calentamiento se puede

aumentar mediante el uso de tres o cuatro

cámaras de combustión.

Horno de dos celda con tubos horizontales

Sigue…




Horno tipo

cabina con

pared-

divisoria y

configuración

horizontal

El rasgo distintivo de este tipo de horno es una

pared puente entre la cámara de combustión lo

cual permite crear dos celdas de combustión con

control individual de encendido. El encendido se

puede realizar con quemadores montados en las

paredes laterales o en el piso.

Las capacidades típicas de calentamiento de

estos hornos varían entre 20 y 100 millones de

BTU/hr.

El serpentín de la zona radiante está

constituido por tubos horizontales a lo largo de

las paredes de la cámara de combustión y del

caballete (techo oblicuo).

El serpentín del conventor está formado por

una bancada de tubos horizontales colocados

encima de la cámara de combustión.

Horno tipo cabina con pared divisoria y tubos

horizontales

Sigue…




Horno con

quemador en

la pared

posterior de

cámara de

combustión y

configuración

horizontal


constituye el encendido horizontal por

quemadores ubicados en la pared posterior de la

cámara. Su capacidad de calentamiento varía

entre 5 y 50 millones de BTU/hr.

El serpentín de la sección por radiación se

coloca en forma horizontal a lo largo de las

paredes laterales del techo de la cámara de

combustión.

El serpentín de convector está formado por una

bancada de tubos horizontalmente colocados

encima de la cámara de combustión como se

ilustra a continuación

Horno con tubos horizontales y quemadores en

un extremo

Sigue…




Horno con

quemador en

la pared

posterior de

la cámara de

combustión y

sección por

convección

lateral


constituye el serpentín de la sección por

convección, el cual está ordenado en una

bancada de tubos horizontales y colocados a lo

largo de una celda integral.

Los quemadores se instalan al final de la pared

posterior y la unidad es encendida

horizontalmente.

Estos hornos se encuentran en un gran número

de instalaciones viejas. También se usan en

algunas instalaciones nuevas, donde se utilizan

combustibles que producen una concentración

grande de cenizas.

El diseño es relativamente costoso y

proporciona capacidades de calentamiento en el

rango de 50 a 200 millones de BTU/hr.

El serpentín de la sección por radiación se

instala horizontalmente a lo largo de las

paredes laterales y el techo de la cámara de

combustión.

Horno de tubos horizontales, convector lateral y

quemadores en un extremo

Sigue…




Horno de

doble

encendido y

configuración

horizontal

El rasgo distintivo de este horno consiste en que

los tubos de la sección radiante son colocados

horizontalmente en una hilera simple y son

encendidos desde ambos lados. De esta forma se

logra una distribución uniforme de las tasas de

transferencia de calor alrededor de la superficie

de los tubos.

En este tipo de horno, generalmente los

quemadores se colocan en el piso, de donde el

fuego se propaga verticalmente. A menudo se

emplean para usos críticos de calentamiento de

la carga de alimentación de reactores químicos.

La capacidad de calentamiento de estos hornos

se puede ampliar mediante el uso de una

cámara de combustión doble.

Las capacidades de calentamiento de estas

unidades varían entre 20 y 50 millones de

BTU/hr.

Horno de tubos horizontales, convector lateral y

quemadores en un extremo



Ventajas de los hornos de sección transversal cilíndrica (tanto horizontalmente como verticales)

Ventajas de

los hornos

Entre algunas de las ventajas de los hornos tenemos:

1. Ellos necesitan para un trabajo dado un área de ubicación

más pequeña que los del tipo cabina.

2. El costo es generalmente 10% a 15% más bajo que los del

tipo cabina, cuando se comparan tamaños selectivamente

apreciables.

3. Pueden acomodar un número mayor de pasos paralelos del

serpentín.

4. Para trabajos grandes, un calentador cilíndrico tiene una

caja de fuego más alta y un tiro natural mayor en el

quemador.

5. La velocidad del gas de combustión es generalmente más

alta en la sección por convección. Por lo tanto, el coeficiente

de transferencia de calor por convección es mayor.

6. En la sección por convección se necesita un número menor

de los soportes de tubería, los cuales son costosos.

7. Las cámaras anti-ruidos y de pre-calentamiento de aire son

más pequeñas.

8. En la sección por convección se requiere un número menor

de sopladores de cenizas.

9. No se necesitan sopladores de cenizas para combustión

gaseosa.

10. Si el drenaje del serpentín es un problema, se puede usar un

serpentín helicoidal cuando existe un solo paso.



Ventajas de los hornos de sección transversal rectangular de tipo cabina (tanto horizontal como verticales)

Ventajas Entre algunas de las ventajas de los hornos de sesión transversal

rectangular de tipo cabina tenemos:

1. El serpentín del proceso puede ser drenado.

2. los problemas ocasionados por un flujo bifásico son menos

severos. (Flujo tipo tapón generalmente puede evitarse).

3. En las cabinas se puede instalar los quemadores laterales o

quemadores frontales, en vez de sólo verticalmente con la

llama directa hacia arriba. Esto permite que el fondo del

calentador esté mas cerca del piso. (Algunos fabricantes de

quemadores prefieren el encendido horizontalmente cuando

se usan combustibles líquidos).

4. cuando se trata de hornos de capacidades menores de 10

MMBTH/hr la inversión es menor que en hornos cilíndricos.

Variaciones

en la

disposición de

los hornos

En la clasificación de los hornos se puede apreciar que existen

amplias variaciones en la disposición, diseño y construcción

detallada de los hornos esto es debido a que en múltiples ocasiones

el horno debe ser diseñado para satisfacer requerimientos

específicos para un uso en particular.

El horno denominado “de radiación total” es el más sencillo. En él

tubo de fuego colocado totalmente a lo largo de las paredes de la

cámara de combustión y la cual se denomina sección radiante.

Este tipo de horno es generalmente de baja eficiencia térmica y

constituyente la inversión en capital más baja para un servicio

dado.

El término “radiación total” realmente no es apropiado, ya que este

tipo de hornos no solo se transfiere calor a los tubos del serpentín

por radiación, sino también por convección.

La transferencia de calor por convección se debe a qué el serpentín

de la zona radiante está expuesto a los gases de combustión que se

genera en la cámara de combustión.



Sigue...



Variaciones en la disposición de los hornos (continuación)

Variaciones

en la

disposición de

los hornos

(continuación)

De esta manera, el calor total que se transfiere en la zona radiante

puede dividirse en una porción debido a la radiación térmica y otra

a la convección de calor. Es por esta razón que el término

“radiación total” no es apropiado.

Actualmente, los hornos más avanzados poseen una sección

separada para la transferencia por convección. De esta manera, el

calor que aún poseen los gases de combustión, al abandonar la zona

de radiación, puede ser aprovechado parcialmente. A esta sección

se lo conoce con el nombre de convector. Allí se transfiere calor

tanto por convección como por radiación.

Generalmente, el calor que se transfiere en el convector es usado

para precalentar el volumen de carga de alimentación del horno o

para tipo de calentamiento. De esta manera se aumenta la

eficiencia del horno. Así por ejemplo, en hornos que no poseen

convector, las temperaturas de salida de los gases por la chimenea

puede alcanzar niveles entre 800 ºF y 1000 ºF. En cambio, cuando

se usan convectores, esto es una indicación del grado adicional de

aprovechamiento del calor de los gases que salen de la zona

radiante y por lo tanto del aumento de la eficiencia del horno.

Inmediatamente que los gases pasan de la zona radiante a la zona

convectora, se observa que las primeras hileras de tubos del

convector están sujetas a transferencias de calor por radiación y

convección.

Estos tubos generalmente están sometidos de transferencia de

calor mas altas en el horno y se les conoce como tubos “protectores”,

de “blindaje” o de choque.

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