JUEVES MINERO 3 FEBRERO 2011 OPTIMIZACIÓN DE LA COMBUSTIÓN EN ALTURA Expositor : Ing. PERCY CASTILLO NEIRA
La selección equivocada del tipo de quemador para sus hornos a 3800 s.n.m en el Complejo Metalúrgico más importante del mundo (Cerro de Pasco, Centromin Perú y Doe Run sucesivamente) determinó que se opere ineficientemente durante 70 años y que La Oroya se convierta en la ciudad mas contaminada del mundo.
CORRIENTE FRÍA DE HUMBOLDT CORDILLERA DE LOS ANDES PERÚ PAÍS PESQUERO PERÚ PAÍS MINERO
LOS COMBUSTIBLES FÓSILES SON DEPÓSITOS DE ENERGIA QUÍMICA ALMACENADA POR LA NATURALEZA DURANTE MILLONES DE AÑOS
RESULTA FÁCIL COMPLICAR LA TECNOLOGÍA, LO VERDADERAMENTE IMPORTANTE ES SIMPLIFICARLA En el Siglo XX, la complejidad científica, la interpretación académica y los intereses comerciales de los fabricantes de equipo y maquinaria, complicaron innecesariamente la combustión. En el Siglo XXI, la Teoría Inorgánica de la Combustión ha demostrado que resulta maravillosamente simple y que todos los ingenieros de plantas industriales pueden y deben ser expertos en este campo
DESDE QUE LOS MATEMÁTICOS INVADIERON LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD, YO MISMO YA NO LA ENTIENDO MÁS
Todo el universo es materia y energía
TEORÍA INORGÁNICA DE LA COMBUSTIÓN
TEORÍA INORGÁNICA DE LA COMBUSTIÓN 1. Todos los combustibles industriales son lo mismo : combinaciones carbono / hidrógeno. 2. Todos los combustibles se disocian en carbono / hidrógeno antes de reaccionar siempre en forma elemental : C + O 2 = CO 2 y 2H 2 + O 2 = 2H 2 O 3. Siendo la combustión del hidrógeno instantánea, la partícula de carbón constituye el verdadero núcleo de la combustión industrial. 4. La combustión siempre es heterogénea (gas-gas y sólido-gas) Todos los combustibles terminan quemando como una partícula de carbón suspendida en aire. 5. El manejo de la combustión constituye fundamentalmente t un problema de mecánica de fluidos. problema de mecánica de fluidos. El aire siempre es más importante que el combustible
FUNCIONES DEL AIRE EN LA COMBUSTIÓN FUNCIÓN QUÍMICA COMO COMBURENTE Aportar Oxígeno a la reacción de combustión FUNCIÓN MECÁNICA COMO AIRE PRIMARIO Aportar la energía cinética como impulso para formación de llama FUNCIÓN TERMODINÁMICA COMO GASES DE COMBUSTIÓN Establecer las condiciones de liberación y transferencia de calor
El aire de combustión En Volumen : Oxígeno : 21% Nitrógeno : 79% En Masa : Oxígeno : 23% Nitrógeno : 77%
Altura vs. presión atmosférica
Corrección del volumen del aire con la altura
Variación del poder calorífico del aire
VARIACIÓN DEL CONTENIDO DE MASA DE OXÍGENO POR M 3 DE AIRE CON LA ALTURA A 0 msnm : 1m 3 --->297 gr de 0 2 A 1000 msnm : 1m 3 --->241 gr de O 2 A 2000 msnm : 1m 3 --->227 gr de O 2 A 3000 msnm : 1m 3 --->192 gr de O 2 A 4000 msnm : 1m 3 --->170 gr de O 2 A 5000 msnm : 1m 3 --->141 gr de O 2
VARIACIÓN DEL CONTENIDO DE MASA DE OXÍGENO POR M 3 DE AIRE CON LA TEMPERATURA A 0 ºC : 1m 3 --->297 gr de 0 2 A 100 ºC : 1m 3 --->216 gr de O 2 A 200 ºC : 1m 3 --->172 gr de O 2 A 300 ºC : 1m 3 --->133 gr de O 2 A 500 ºC : 1m 3 --->105 gr de O 2 A 1000 ºC : 1m 3 ---> 67 gr de O 2
COMO AFECTA LA ALTURA LOS PROCESOS DE COMBUSTIÓN Función Química CAPACIDAD DE GENERACIÓN DE CALOR Factor determinante Menor disponibilidad de Oxígeno Función Mecánica CALIDAD DE LA COMBUSTIÓN Factor determinante: Menor disponibilidad de Impulso para intensidad de mezcla Función Termodinámica EFICIENCIA GLOBAL DEL SISTEMA Factor determinante: Menor calidad de transferencia de calor por radiación (menor temperatura de llama) y Convección ( mayor volumen de gases)
VENTILADOR Convierte la energía eléctrica del motor en la energía mecánica del giro del impulsor, que se convierte en energía cinética contenida en caudal y presión estática en el flujo de aire que se suministra al quemador
ENERGÍA CINÉTICA (IMPULSO) DEL AIRE VENTILADOR Aire ventilado 0-200 mbar SOPLADOR Aire soplado 200-1000 Mbar COMPRESOR > 1000 mbar Aire comprimido
ANÁLISIS DE CASOS PRÁCTICOS
DOE RUN : UN ERROR HISTÓRICO FATAL EN LA SELECCIÓN DEL QUEMADOR
Atomización por aire a baja presión
Atomización por fluido auxiliar (aire o vapor)
QUEMADORES PARA CALDEROS
QUEMADOR DUAL COEN
Eficiencia en Hornos
DISEÑO (SELECCIÓN) DEL QUEMADOR PARA HORNOS
QUEMADOR MODIFICADO
AIRE AXIAL AIRE RADIAL AIRE CENTRAL
HORNO PROTOTIPO H O R N O P R O T O T I P O
Efecto de la altura sobre motores eléctricos
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE GAS NATURAL EN AREQUIPA PROYECTADO 250 000 li t 250.000 clientes en un plazo de 5 qños
PLAN DE MASIFICACIÓN GN MR SUR Ing. Percy Castillo Neira
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