Hornos Teoria y Calculo

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Ingeniería de Energía Uso Eficiente y Ahorro de Energía en Hornos 1 HORNOS INDUSTRIALES Es un equipo térmico consumidor de energía, ya sea térmica o eléctrica utilizados en la industria, que tiene por finalidad calentar o fundir una pieza o un elemento colocado en si interior, dentro de un ambiente superior a la temperatura ambiental. Generalmente el proceso de adición de calor se da por un proceso de transferencia de calor por radiación. Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimento cerrado. Se utiliza tanto en la cocina para cocinar, calentar o secar alimentos, como en la industria. La energía calorífica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente por combustión (leña, gas u otro combustible), radiación (luz solar), o indirectamente por medio de electricidad (horno eléctrico). El objeto de esta adición de energía puede ser por: Ablandar un material para una operación de conformación posterior. Fundir un material, mineral o elemento. Tratamiento térmico de un material para impartir en él ciertas propiedades. Recubrir piezas con otros elementos. TIPOS. Dentro de los tipos de hornos tenemos los siguientes: HORNOS ROTATIVOS: Los hornos rotativos están formados por una envoltura cilíndrica de acero, de eje sensiblemente horizontal, que termina con dos troncos de cono, uno en cada extremo. En uno de los extremos está situado el quemador y en el otro la salida de los gases quemados, que generalmente pasan por un sistema de recuperación de calor para precalentar el aire de soplado antes de ser evacuados por la chimenea. Todo el interior del horno está revestido con un material refractario. El combustible puede ser gasoil o carbón pulverizado.

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Tratamiento de los hornos y el calculo de los materiales

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    HORNOS INDUSTRIALES

    Es un equipo trmico consumidor de energa, ya sea trmica o elctrica

    utilizados en la industria, que tiene por finalidad calentar o fundir una pieza

    o un elemento colocado en si interior, dentro de un ambiente superior a la

    temperatura ambiental. Generalmente el proceso de adicin de calor se da

    por un proceso de transferencia de calor por radiacin.

    Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un

    compartimento cerrado. Se utiliza tanto en la cocina para cocinar, calentar o

    secar alimentos, como en la industria. La energa calorfica utilizada para

    alimentar un horno puede obtenerse directamente por combustin (lea,

    gas u otro combustible), radiacin (luz solar), o indirectamente por medio de

    electricidad (horno elctrico).

    El objeto de esta adicin de energa puede ser por:

    Ablandar un material para una operacin de conformacin posterior.

    Fundir un material, mineral o elemento.

    Tratamiento trmico de un material para impartir en l ciertas

    propiedades.

    Recubrir piezas con otros elementos.

    TIPOS.

    Dentro de los tipos de hornos tenemos los siguientes:

    HORNOS ROTATIVOS: Los hornos rotativos estn formados por una

    envoltura cilndrica de acero, de eje sensiblemente horizontal, que termina

    con dos troncos de cono, uno en cada extremo. En uno de los extremos

    est situado el quemador y en el otro la salida de los gases quemados, que

    generalmente pasan por un sistema de recuperacin de calor para

    precalentar el aire de soplado antes de ser evacuados por la chimenea.

    Todo el interior del horno est revestido con un material refractario. El

    combustible puede ser gasoil o carbn pulverizado.

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    Los hornos rotativos se han considerado como hornos de reverbero

    perfeccionados, ya que adems de calentarse la carga por el contacto de

    las llamas y gases y por la radiacin de a bveda caliente, se calienta

    tambin por el contacto directo con la parte superior del horno, que al girar

    queda bajo la carga. Con esto se consigue un notable acortamiento del

    tiempo de fusin, pues se logra evitar el efecto aislante de la capa de

    escorias, que flota sobre el bao, que en los hornos de reverbero ordinarios

    dificulta el calentamiento de la masa del metal.

    Los hornos rotativos se emplean para fundir toda clase de metales y

    aleaciones, como cobre, bronce, latn, aluminio, fundiciones, maleables,

    aceros, etc.

    Figura N1: Horno Rotativo

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    Fuente: Egli AG

    HORNOS DE REVERBERO: Los hornos de reverbero se utilizan para la

    fundicin de piezas de grandes dimensiones, tanto de metales frreos como

    de metales no frreos, como cobre latn, bronce y aluminio.

    Es un tipo de horno generalmente rectangular, cubierto por

    una bveda de ladrillo refractario y con chimenea, que refleja (o reverbera) el

    calor producido en un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre.

    Es utilizado para realizar la fusin del concentrado de cobre y separar

    la escoria, as como para la fundicin de mineral y el refinado o la fusin de

    metales de bajo punto de fusin como el aluminio.

    Tales hornos se usan en la produccin de cobre, estao y nquel, en la

    produccin de ciertos hormigones y cementos y en el reciclado del aluminio.

    Los hornos de reverbero se utilizan para la fundicin tanto de metales frreos

    como de metales no frreos, como cobre latn, bronce y aluminio.

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    Figura N 2 Horno Reverbero

    Fuente: LIMING.com

    HORNO DE CRISOLES: Este tipo es el ms sencillo de los hornos y

    todava se encuentran en algunas pequeas fundiciones que trabajan

    aleaciones de metales no frreos. En las fundiciones que trabajan con hierro

    fundido pueden tener emplea para coladas pequeas y urgentes. No se

    emplea para el acero, a pesar de que es un hecho cierto que los mejores

    aceros ingleses del siglo pasada eran obtenidas en bateras de este tipo de

    hornos. Estn constituidas de un crisol de grafito apoyado sobre ladrillos

    refractarios y rodeados por todas partes de coque partido que se enciende,

    alcanza la incandescencia por la inyeccin de aire. El crisol alcanza de este

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    modo temperaturas ms elevadas y la carga metlica que contiene se funde

    sin entrar en contacto con los gases de combustin.

    Figura N 2 Horno de Crisol

    Fuente: Geocities.com

    HORNO ELECTRICO DE ARCO: Los hornos elctricos de arco estn

    formados por una cuba de chapa de acero revestida de material refractario,

    provista de electrodos de grafito o de carbn amorfo. Los electrodos de

    carbn amorfo se forman en el mismo horno, llenando las camisas que llevan

    los porta electrodos de una mezcla formada por antracita, cok metalrgico,

    cok de petrleo y grafito amasados con alquitrn.

    El arco salta entre los electrodos por intermedio del bao, y aunque se

    construyen monofsicos, generalmente son trifsicos. Con los tres electrodos

    verticales dispuestos en los vrtices de un tringulo equiltero. La cuba es

    cilndrica, revestida con un material cido o bsico, que reposa sobre ladrillos

    slico-aluminosos ordinarios. La bveda esta revestida de ladrillos de slice,

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    que resisten temperaturas de hasta 1600C, y es desplazable para facilitar la

    carga.

    Los hornos modernos trabajan a tensiones comprendidas entre los 125 y 500

    voltios, obtenindose dentro de cada tensin la regulacin de la intensidad y,

    por tanto, de la potencia del horno, por el alejamiento o acercamiento de los

    electrodos al bao, lo que se realiza automticamente.

    Figura N3: Horno de arco elctrico

    Fuente: CONAE

    Casi todos los hornos de este tipo son basculantes para facilitar la colada.

    Los ms modernos llevan un sistema de agitacin electromagntica del bao

    por medio de una bobina montada bajo la solera del horno.

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    HORNO ELECTRICOS DE INDUCCION: Un Horno de induccin es

    un horno elctrico en el que el calor es generado por calentamiento, por

    la induccin elctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol,

    alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnticas.

    El principio de calentamiento de un metal por medio de la induccin fue

    descubierto por Michael Faraday en 1831 mientras se encontraba

    experimentando en su laboratorio.

    Figura N 4 Horno de Induccin

    Fuente: Furnace Industries

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    Una ventaja del horno de induccin es que es limpio, eficiente desde el punto

    de vista energtico, y es un proceso de fundicin y de tratamiento de metales

    ms controlable que con la mayora de los dems modos de calentamiento.

    Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran cantidad de

    calor de manera rpida. Los principales componentes de un sistema de

    calentamiento por induccin son: el cuerpo de bobinas, conformado por las

    bobinas de fuerza (donde como estn dispuestas fsicamente es donde hay

    mayor agitacin del bao lquido) y por las bobinas de refrigeracin ,

    la fuente de alimentacin, la etapa de acoplamiento de la carga, una estacin

    de enfriamiento, el material refractario que protege a las bobinas del bao

    lquido y la pieza a ser tratada.

    CLASIFICACION SEGN LA FUENTE DE ENERGIA:

    HORNOS QUE CONSUMEN ENERGIA TERMICA: Son aquellos que

    utilizan como elemento calefactor los gases calientes de la combustin,

    producidos por la combustin de combustibles slidos (briquetas de carbn),

    lquidos (petrleo diesel, petrleo residual) o gaseosos (gas natural, gas de

    gasgeno, gas de alto horno, etc.) los cuales calientan las piezas por

    contacto directo entre ambos o indirectamente a travs de tubos radiantes o

    intercambiadores de calor.

    HORNOS QUE CONSUMEN ENERGIA ELECTRICA: Son aquellos

    hornos que consumen energa elctrica de diversas formas y as tenemos

    los siguientes: Hornos con arco voltaico de corriente alterna o corriente

    continua, Hornos de Induccin electromagntica, Hornos de alta frecuencia

    en forma de di electricidad o microondas. Hornos de resistencia hmica

    directa de las piezas y Hornos con resistencias elctricas que se calientan

    por efecto Joule y ceden su calor a la carga por transmisin de calor

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    (comnmente a este tipo de Horno se les conoce como Horno de

    Resistencias).

    CLASIFICACION SEGN EL PROCESO:

    HORNOS CONTINUOS: Son aquel tipo de hornos en el cual la carga de

    trabajo a calentar, fundir, recubrir o realizar un tratamiento trmico,

    continuamente existe un flujo de carga de entrada y un flujo de carga de

    salida. Presenta la ventaja de tener una continuidad en el proceso, con la

    desventaja de que presentan prdidas por radiacin a travs de ventanas y

    puertas de ingreso y salida de la carga, quien frecuentemente estn abiertas.

    Dentro de este conjunto de hornos tenemos:

    Figura N 5: Alto Horno

    Fuente: Junta de Andaluca-Espaa

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    HORNOS POR LOTES O BATCH: Son aquellos tipos de hornos que se

    caracterizan por que la carga se hace ingresar en su totalidad al horno,

    posteriormente a toda la carga se le somete a un tiempo de residencia para

    realizar el proceso de calentamiento, fundicin, tratamiento trmico o

    recubrimiento, a travs de la cual se busca homogenizar el proceso, luego se

    retira totalmente la carga, llenndose el horno con una carga nueva. Dentro

    de este tipo de hornos tenemos:

    Hornos elctricos.

    Hornos de Reverbero.

    Hornos de Foso o Pit.

    Hornos de alta frecuencia.

    HORNOS DE CALENTAMIENTO.

    CARACTERISTICAS.

    El horno de calentamiento sirve para calentar las palanquillas antes del

    proceso de laminacin, como se describi anteriormente. Est constituido por

    quemadores alimentados habitualmente de gas, con un poder calorfico de

    4.300 kcal/m N. Este gas es producido la mayora de las veces en las

    propias factoras siderrgicas.

    Habitualmente son de vigas galopantes accionados por un sistema

    hidrulico. Son hornos de paso continuo indicados para el precalentamiento,

    a altas temperaturas, de palanquillas. El movimiento alternativo de elevacin,

    avance, descenso y retorno de vigas de material refractario dispuestas en

    ranuras de la solera del horno hace avanzar las cargas a lo largo de su

    interior. Existen distintos dispositivos de entrada y salida de las piezas en el

    horno para integracin en las lneas de produccin. El tiempo de

    permanencia de las piezas en el interior de la cmara se regula en funcin de

    la frecuencia de accionamiento de las vigas. El horno puede vaciarse a

    voluntad.

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    Estn provistos de un recuperador de calor, por sistema tubular, en donde se

    calienta el aire que retorna a los mecheros para mezclarse con el gas,

    aprovechando el paso de los humos del quemado, por entre los haces

    tubulares.

    Las dimensiones medias de un horno pueden ser para una capacidad de

    150 t/h, de 20 m de longitud til interior, por un ancho de 16 metros. El

    proceso del mismo es automtico, controlando los ciclos de calentamiento, lo

    que permite garantizar la eliminacin de la descarburacin y una gran

    uniformidad en las temperaturas de laminacin y del material. La descarga

    de las palanquillas haca el camino de rodillas antes de las cajas laminacin

    se hace mediante una mquina extractora, por accionamiento hidrulico.

    Figura N 6: Esquema de un Horno de Calentamiento

    Fuente: Expometals

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    DESCRIPCION DEL PROCESO.

    Las palanquillas se trasladan desde el proceso anterior a la operacin de

    calentamiento (tijera de corte), mediante una serie de rodillos, que

    depositan las mismas en la mesa de entrada del horno.

    Un sistema de pistones hidrulicos introduce las palanquillas a la sala del

    horno, depositndolas sobre la solera del mismo. Desde all comienza su

    calentamiento, atravesando la longitud del horno, mediante un sistema de

    vigas galopantes que posee la solera o a travs de una capa empujada por

    muones hidrulicos mecnicamente. Cuando llegan al otro extremo, han

    alcanzado ya la temperatura necesaria para ser laminadas y son

    despedidas hacia el tren laminador (etapa posterior al calentamiento) por

    una serie de rodillos refrigerados por agua, a travs de una puerta lateral

    del tipo guillotina, llamada puerta de deshornamiento.

    El horno del tipo calentamiento de empuje directo, tiene una longitud total

    de 20 m y un ancho de 6,75 m.

    Provee al proceso palanquillas a una temperatura de 1240 C (aptas para

    laminacin). El calentamiento se efecta por medio de quemadores

    radiantes instalados en la bveda del horno

    Desde el punto de vista trmico, el horno est dividido en dos zonas. Cada

    zona se distingue por la cantidad de quemadores que posee, entregando la

    primer zona, llamada zona de calentamiento, un 60% de la energa total

    mientras que en la segunda zona llamada zona de igualacin, un 40%.

    Los humos son recogidos sobre la puerta de carga por un colector y

    conducidos a travs de un ducto areo hasta la chimenea por donde son

    expulsados al exterior.

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    Figura N 7 Palanquilla siendo extrada del horno

    Fuente: Siderperu.

    La estructura metlica del horno est construida con perfiles de acero y

    acorazada mediante chapas del mismo material.

    El horno se halla revestido interiormente por masas plsticas refractarias de

    alto contenido de almina, ladrillos de hormign refractario y placas

    aislantes.

    CONFIGURACIONES.

    El perfil del horno viene determinado por la produccin, el espesor y calidad

    de la carga; para pequeos espesores los hornos son normalmente de

    calentamiento superior nicamente y de calentamiento superior e inferior

    para piezas ms grandes y para mayores volmenes de produccin.

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    La tendencia actual es disponer un gran nmero de quemadores en la

    bveda, formando lo que se denomina una bveda radiante que permite

    alcanzar una mayor produccin especifica por m2 efectivo de solera.

    Figura N 8 Perfiles de Hornos de Calentamiento

    Fuente: CONAE

    BALANCE DE ENERGIA EN HORNOS DE CALENTAMIENTO

    Una de las principales caractersticas de un proceso en un horno industrial,

    en este caso horno de galvanizado de tubos es el consumo de

    combustible, el cual se determina mediante el clculo de los componentes

    del balance de calor o energa cuando se trata de disear un horno o

    midindolos en du funcionamiento real cuando se trata de un horno

    construido.

    En todo balance de energa es fundamental que las condiciones al final del

    periodo en que se realizan las mediciones sean las mismas que al

    comienzo; por ello, en los hornos que operan por batch o intermitentes las

    mediciones cubren una carga o ciclo completo, mientras que en los hornos

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    continuos las condiciones de trabajo deben ser suficientemente constantes

    para que las pequeas variaciones resulten despreciables.

    El calor se distribuye en el horno como est indicado en los siguientes tems

    de la Figura 9.

    Figura N 9 Distribucin de Calor en el Horno de Calentamiento

    Fuente: CONAE

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    a) CALORES ENTRANTES.

    Calor suministrado por reaccin del combustible ( ): Es el calor

    suministrado al horno al reaccionar el combustible y est en funcin a su

    poder calorfico inferior, se tiene la siguiente ecuacin:

    Dnde:

    Calor sensible por precalentamiento del aire ( ): Es el calor entrante

    debido a que el aire antes de ingresar a los quemadores del horno es

    precalentado para incrementar su potencial qumico y mejorar el

    rendimiento de la combustin. Se evala en funcin a la siguiente ecuacin:

    Dnde:

    Calor entrante al horno ( ): Teniendo en cuenta que las palanquillas

    ingresan a temperatura ambiental, no se consideran sus calores aportantes

    de calor sensible, por lo tanto el calor entrante al horno es igual a :

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    b) CALOR UTIL.

    Se evala en funcin al calor que se utiliza para calentar las palanquillas

    desde la temperatura ambiental hasta los 1240 C.

    Calor sensible de las palanquillas ( ): Se evala en funcin de la

    siguiente ecuacin:

    ( )

    Donde:

    (

    )

    c) CALORES PERDIDOS.

    Calor perdido por gases de la combustin ( ): Es el calor o energa

    perdida, debido a que los gases de la combustin se expulsan a la

    atmosfera, y es funcin de la temperatura con el cual los gases de la

    combustin abandonan el horno a travs de la chimenea. Se evala segn

    la siguiente ecuacin:

    ( )

    Donde:

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    Otras prdidas ( ): Son aquellas perdidas sumadas al calor perdido

    por los gases de la combustin representan el calor de salida, tal como las

    de eficiencia de la combustin, fugas de calor, perdidas por presencia de

    inquemados slidos e inquemados gaseosos.

    d) CALOR SALIENTE DEL HORNO ( ) :

    El calor total saliente en el horno es igual a la sumatoria de los siguientes

    calores:

    e) EFICIENCIA DEL HORNO.

    Teniendo en cuenta la primera ley de la termodinmica para sistemas

    cerrados, sin generacin de trabajo se debe cumple la siguiente igualdad:

    La eficiencia del horno se evala en funcin a la siguiente ecuacin:

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    TECNICAS DE RECUPERACION DE CALOR Y AHORRO DE ENERGIA

    Se mencionan las siguientes tcnicas de ahorro y uso eficiente de la

    energa en hornos industriales:

    a. RESPECTO A LA RECUPERACION DEL CALOR DE LOS GASES DE

    LA COMBUSTION:

    La elevada temperatura de los gases de la combustin es un valor que

    inevitablemente se tiene, debido a que dentro del ambiente del horno es

    necesaria una temperatura promedio elevada segn las consideraciones

    del tipo de horno. La recuperacin del calor de los gases de la

    combustin permite mejorar la eficiencia del horno sustancialmente, y

    puede hacerse mediante las siguientes tcnicas:

    Precalentamiento de la carga: Es un mtodo ideal para la recuperacin

    es calor, especialmente en hornos continuos y sobre todo es una tcnica

    que permite variar el tipo de produccin variando del modo de produccin

    del tipo batch, por lotes o intermitente a un modo de produccin contino.

    Consiste en alargar la cmara de entrada de la carga, haciendo circular a

    travs de ella los gases de la combustin por contacto directo y en flujo

    cruzado con la carga entrante al horno.

    Permite reducir el calor sensible de la carga, reducir la temperatura de los

    gases de la combustin en camino al ambiente, transforma un proceso

    intermitente y continuo con mejoramiento del ratio de produccin y reduce

    sustancialmente el consumo de combustible.

    Esta tcnica es muy utilizada en los hornos del tipo tnel, de empuje

    continuo, de viga galopante, de crisol, de solera de rodillos entre otros.

    Precalentamiento del aire de la combustin: Es uno de los mtodos

    ms utilizados para aprovechar las elevadas temperaturas de salida de los

    gases de la combustin de un horno, aprovechndose estos ltimos de

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    manera indirecta a travs de un intercambiador de calor aire-gases de la

    combustin. Al precalentar el aire de la combustin se mejora las

    condiciones de temperatura de llama adiabtica en el frente de los

    quemadores permitiendo una sustancial reduccin en el consumo de

    petrleo.

    El inconveniente es que no permite cambiar una lnea de produccin de

    intermitente a continuo.

    Generacin de vapor acoplado a un sistema de cogeneracin: En los

    hornos continuos en los cuales las temperaturas son elevadas (superiores a

    600C) y se tienen grandes flujos de gases de la combustin se puede

    acoplar a la salida del horno un Generador de Vapor Recuperador de

    Calor, haciendo circular a travs de este sistema los gases de la

    combustin.

    La finalidad es obtener vapor sobrecalentado a baja presin para accionar

    una turbina de vapor acoplado a un generador elctrico con el cual se

    obtendra un Sistema de Cogeneracin del tipo Bottoming Cycles o vapor

    saturado para procesos industriales. Este Sistema se utiliza en Hornos de

    Empresas Cementeras, Refineras, Siderrgicas.

    Precalentamiento de agua: Segn las condiciones del proceso de

    planta se puede generar agua caliente instalando un precalentador de agua

    por contacto indirecto en el ducto de escape de los gases de la combustin

    antes de salir por la chimenea del horno.

    b. RESPECTO A LA OPERACIN:

    Se tienen las siguientes tcnicas para un uso eficiente y ahorro de

    energa:

    Control del exceso de aire y la relacin aire combustible, operando

    con la cantidad ideal requerida para cada tipo de combustible, se estima

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    entre 10 a 20 % para combustibles gaseosos y 25-30 % para

    combustibles lquidos.

    Control de la combustin, procurando una combustin completa con una

    mnima presencia de inquemados slidos e inquemados gaseosos. Esto

    se puede optimizar mejorando la calidad del combustible al realizar un

    tratamiento qumico externo con aditivos.

    Control de la presin del horno, a travs del dmper de salida de los

    gases de la combustin. Una excesiva abertura del dmper del horno

    ocasiona una fuga rpida de los gases de la combustin y un exceso en

    el consumo de combustible, mientras que una reduccin de la apertura

    del dmper provoca un sofocamiento en el horno, perdida en el tiro de

    chimenea y la presencia de puntos fros en ciertas zonas del horno.

    Automatizacin de la operacin.

    Control del perfil de temperaturas del horno en diversas zonas.

    c. RESPECTO AL MANTENIMIENTO:

    Dentro las operaciones de mantenimiento tenemos:

    Periodos programados de mantenimiento preventivo.

    Actividades de mantenimiento correctivo.

    Mejoramiento del nivel de asilamiento del horno.

    Limpieza del horno.

    Inspeccin de quemadores.

    DISEO DEL RECUPERADOR DE CALOR.

    A) MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR:

    La funcin general de un recuperador de calor es transferir calor de un

    fluido a otro. Los componentes bsicos de los intercambiadores se puede

    ver como un tubo por donde un flujo de fluido est pasando mientras que

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    otro fluido fluye alrededor de dicho tubo. Existen por tanto tres intercambios

    de calor que necesitan ser descritos:

    Transferencia de calor convectiva del fluido hacia la pared interna del

    tubo.Se desarrolla teniendo en cuenta la ley de enfriamiento de Newton.

    Transferencia de calor conductiva a travs de la pared del tubo. A travs

    de la ley de Fourier.

    Transferencia de calor convectiva desde la pared externa del tubo hacia

    el fluido exterior.

    Para desarrollar la metodologa para el anlisis y diseo de un

    intercambiador de calor, atendemos primero el problema de la transferencia

    de calor del fluido interno en el tubo hacia el fluido externo en la carcaza.

    B) PRECALENTAMIENTO DEL AIRE DE LA COMBUSTIN:

    Dentro de las tcnicas de conservacin y uso eficiente de la energa

    utilizados para un ahorro de anergia primaria es el aprovechamiento de los

    calores sensibles de los gases de la combustin que se emiten desde una

    chimenea a la atmosfera.

    Los sistemas de precalentamiento de aire de la combustin permiten

    aprovechar la temperatura de los gases de la combustin remanentes con

    la finalidad de incrementar la temperatura del aire comburente, que

    normalmente ingresa a temperatura ambiental.

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    El Calor sensible ingresante al horno con el aire caliente es el siguiente:

    Donde:

    Dentro de los beneficios que se obtienen con el precalentamiento del aire

    de la combustin tenemos:

    Incremento de la temperatura de llama adiabtica, debido al ingreso de

    calor sensible al hogar del horno del aire caliente.

    Mejoramiento de la eficiencia de la combustin ya que se incrementan

    los calores de reaccin del combustible y del aire comburente, el cual

    estar a mayores temperaturas, se encuentran en un intensivo movimiento

    molecular intercambiando energa con mayor rapidez y eficacia.

    Reduccin del flujo de combustible inicial de combustible, debido al

    aporte del calor ingresante con el aire caliente.

    Ahorro de energa primaria, reduccin de costos y reduccin de las

    emisiones de gases invernadero a la atmosfera.

    INDICADORES DE DESEMPEO DEL DISEO DEL RECUPERADOR DE

    CALOR.

    A) AHORRO DE ENERGIA PRIMARIA:

    La Energa Primaria est relacionada al consumo de Gas Natural en el

    horno y es el parmetro fundamental para determinar la rentabilidad tcnica

    de un Proyecto de Conservacin y Uso Eficiente de Energa, est dado por

    la diferencia de la cantidad de energa generada para producir el calor

    suministrado en el horno en el estado actual (EPi) y la cantidad de energa

  • Ingeniera de Energa Uso Eficiente y Ahorro de Energa en Hornos

    24

    primaria utilizada en el horno luego de instalar un precalentador de aire

    (EPf). Se evala segn la siguiente ecuacin:

    B) INDICADORES DE RENTABILIDAD:

    Los mtodos para poder evaluar la rentabilidad de una inversin nos

    permiten conocer el tiempo de recuperacin del capital invertido, el valor

    actual neto y la tasa de retorno de la inversin.

    VALOR ACTUAL NETO (VAN): es un indicador de rentabilidad que

    representa la diferencia que existe entre el valor actual de los flujos de

    fondos de la inversin y el capital inicial necesario para realizarla.

    Es decir, calcular el VAN sirve para traer los flujos de caja futuros al valor

    presente, descontados a una tasa de descuento especfica, para as poder

    compararlos con el importe inicial (capital) de la inversin.

    Como regla general, si el VAN es positivo (es decir, mayor a 0) el proyecto

    es rentable y se recomienda realizar la inversin. Por el contrario, si el VAN

    es negativo (menor a 0), el proyecto no es rentable y debera rechazarse.

    En caso de tener dos proyectos con VAN positivo, conviene elegir aquel con

    el VAN ms alto.

    La frmula para calcular el Valor Actual Neto (VAN):

    La Inversin Inicial (I): Corresponde al Valor Inicial o desembolso que la

    empresa har en el momento de contraer la inversin. En este monto se

    incluyen el valor de los activos fijos, la inversin diferida y el capital de

    trabajo.

    Los Flujos de Caja: Corresponde a los flujos de caja futuro en la que la

    empresa incurre anualmente u en otro periodo de tiempo.

  • Ingeniera de Energa Uso Eficiente y Ahorro de Energa en Hornos

    25

    La tasa de descuento: Es la tasa de retorno requerida sobre una

    inversin. La tasa de descuento refleja la oportunidad perdida de gastar o

    invertir en el presente por lo que tambin se le conoce como tasa de

    oportunidad.

    Numero de periodos de duracin del proyecto.

    Para la determinacin del BN se tiene la siguiente ecuacin:

    Donde:

    At = Ingresos, ahorro o ganancia obtenida en cada periodo de tiempo

    analizado. (Para cada ao).

    COt = Egresos por Costos de Operacin y Mantenimiento anual.

    TASA INTERNA DE RETORNO:

    La tasa interna de retorno (TIR), representa la tasa que iguala el valor

    presente neto a cero. Es un mtodo derivado del Valor Actual Neto. La tasa

    interna de retorno tambin es conocida como la tasa de rentabilidad

    producto de la reinversin de los flujos netos de efectivo dentro de la

    operacin propia del negocio y se expresa en porcentaje.

    La evaluacin de los proyectos de inversin cuando se hace con base en la

    Tasa Interna de Retorno, toman como referencia la tasa de descuento. Si

    la Tasa Interna de Retorno es mayor que la tasa de descuento, el proyecto

    se debe aceptar pues estima un rendimiento mayor al mnimo requerido,

    siempre y cuando se reinviertan los flujos netos de efectivo. Por el

    contrario, si la Tasa Interna de Retorno es menor que la tasa de descuento,

    el proyecto se debe rechazar pues estima un rendimiento menor al mnimo

    requerido. Matemticamente se evala a travs de la siguiente ecuacin: