HORNOS Flashcards
Funcionamiento básico de un horno
Se genera calor por combustión en los quemadores. El calor generado se transfiere por radiación directa desde la llama y las superficies internas del horno (tubos radiantes) y mediante convección de los gases calientes que circulan alrededor de los tubos.
Los fluidos a calentar circulan a través de una serie de tubos dispuestos dentro del horno (en la zona convectiva).
El interior del horno está revestido con materiales refractarios que soportan altas temperaturas y ayudan a aislar el horno, reduciendo las pérdidas de calor y protegiendo la estructura del horno.
Los sistemas de escape y chimeneas se utilizan para eliminar los gases de combustión y mantener una atmósfera controlada dentro del horno.
Que es el breaching y la chimenea en un horno?
El breaching es la zona previa a la chimenea. La chimenea es donde se descargan los gases de combustión.
En la chimenea suelen haber puntos de toma de muestra, por cuestiones ambientales.
Que función tiene el arco del horno?
Es lo que separa la zona convectiva de la radiante. En esta zona se hacen las mediciones operativas.
Qué son los tubos escudos (hornos)
Son las primeras tres filas de tubos de la sección convectiva. Están expuestos a las altas T de los gases de la zona radiante, por lo tanto funcionan como escudo para los demás tubos. No están aletados porque la T a la que están expuestos es mayor que la T límite mecánica del material de las aletas.
Qué son los quemadores (hornos)?
Son equipos tipo hornalla que aportan el calor en la zona radiante. Tienen distintos arreglos según como sea el horno.
Hay un calor mínimo que pueden aportar.
Qué es el material refractario? Cual es su función?
Es el material que está entre los tubos y el envolvente o casing. Es el material aislante dentro del horno. Suele ser de ladrillos o cerámica.
Su función es:
* Aislamiento térmico: Reducir las pérdidas de calor al ambiente, para que el proceso sea más eficiente.
* Protección estructural: Protege la estructura del horno de los efectos dañinos de las altas temperaturas
* Reducir la temperatura de la envolvente
Qué es la emisividad de un cuerpo?
El poder emisivo de un cuerpo es la energía que emite por ud de tiempo y área.
Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación incidente (no refleja nada). O sea que es el emisor perfecto: emite radiación en todas las longitudes de onda con la máxima eficiencia posible para cualquier T. Tiene un poder emisivo de Wb=cte.Boltzmann x T^4
La emisividad de un cuerpo es la relación de su poder emisivo con el poder emisivo de un cuerpo negro a igual T. Es decir, es el número adimensional que relaciona la capacidad del objeto real para irradiar energía térmica con la capacidad que tendría si fuera un objeto negro a la misma T.
Un cuerpo gris no absorbe toda la radiación que incide sobre el como los cuerpos negros, o sea que tiene una emisividad entre 0 y 1, constente para toda longitud de onda y T.
Factor de visión: Qué es y por qué nos importa?
El factor de visión cuantifica la proporción de radiación emitida por una superficie que llega a otra superficie. O sea, es la fracción de radiación que sale de la sup A que llega directamente a la superficie B.
Determina la geometría de cómo las superficies se “ven” entre sí, distinto a la emisividad que determina cuán efectivamente esas superficies emiten y absorben radiación.
Nos importa porque nos ayuda a determinar como se distribuye la energía radiante dentro del horno, lo cual nos sirve para mantener una T uniforme y controlada y poder maximizar la eficiencia energética (optimización del horno).
Qué es el plano gris equivalente?
Como calcular el factor de visión del arreglo de tubos en la zona convectiva del horno es muy complejo, para simplificar los cálculos, se usa un plano gris equivalente.
O sea un plano tangente a los tubos que tenga un efecto similar al arreglo de tubos, totalmente absorbente. Después se afecta por un factor de comparación para “compensar” las diferencias entre el arreglo de tubos real y nuestro plano teórico. Cuanto más cerca entre sí están los tubos, más se asemeja a una pared plana con absorción total.
El factor de visión del arreglo de tubos resulta igual al factor de eficiencia de este plano equivalente.
Con este factor de visión se calcula el calor incidnte en los tubos.
Flujo de calor en la zona radiante
El flujo de calor en la zona radiante es un parámetro de diseño. No es homogéneo dentro de la zona radiante (varía mucho incluso en las distintas zonas de los tubos), por lo tanto lo que se selecciona es un flujo promedio de calor radiante Q/A donde A es el área externa a los tubos.
Si Q/A es alto:
* Bajo tamaño del horno
* alta T de los gases de combustión (alto mantenimiento)
* Alta probabilidad de formación de coque (funciona como una resistencia a la transferencia de calor, se debe limpiar)
* Baja vida útil de los materiales.
. : La elección de Q/A es una relación de compromiso
Diseño de hornos: método de cálculo
Para el diseño de hornos se us el método de Lobo y Evans, que permite un cálculo sencillo con un ajuste adecuado a los resultados de campo.
También se pueden usar los gráficos de McAdams para la emisividad de los gases presentes.
