Tendencia en aislamiento en hornos de cemento para máxima eficiencia energética: Ciclón como caso de estudio

Documentos relacionados
GUIA N o 2: TRANSMISIÓN DE CALOR Física II

TRANSFERENCIA DE CALOR

Necesidades de medición de conductividad térmica para el cumplimiento de normas de eficiencia energética en edificaciones

Física II TRANSFERENCIA DE CALOR INGENIERÍA DE SONIDO

TEMA 1. MECANISMOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR

T 1 T 2. x L. Con frecuencia es importante el valor de la resistencia térmica multiplicado por el área de flujo de calor, en este caso sera

La radiación es la energía de calor transferida por radiación electromagnética. Depende del medio en el que ocurra, de las temperaturas relativas y

Qué es el vidrio? Material amorfo obtenido

RESULTADOS PARTE EXPERIMENTAL

TEMPERATURA. E c partículas agitación térmica Tª

CALEFACCIÓN TEMA I. DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION ARQUITECTONICA ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Refractarios Caires, C.A.

ADAPTACIÓN CURRICULAR TEMA 11 CIENCIAS NATURALES 2º E.S.O

DINÁMICA DE LAS MARCAS DE FUEGO

Eficiencia energética en conductos de climatización. Claire Plateaux

TEMPERATURA Y CALOR. Oxford 2º ESO

Leonel Lira Cortes Laboratorio de Propiedades Termofísicas. Centro Nacional de Metrología

CALOR Y TEMPERATURA CALOR

MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL ESPECIALIDAD: METALURGIA NO FERROSA PROGRAMA: HORNOS METALURGICOS

OPTIMIZACION DE LA TEMPERATURA DEL ELECTROLITO EN EL PROCESO DE ELECTROREFINACION DEL COBRE REFINERÍA DE ILO

1-AISLANTES PARA CALOR:

CLIMAVAL 2016 IV Congreso Nacional de Soluciones Energéticas y Economía Circular en la Industria

materiales para procesos de sinterizado metálico

El aislamiento de máxima eficiencia energética

ÍNDICE 1. QUÉ ES LA ENERGÍA? 2. FORMAS O CLASES DE ENERGÍA 3. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Productos de Fibra Cerámica para Aplicaciones de Alta Temperatura

Unidades de Vidrio Aislante de Aislamiento Térmico Reforzado (ATR)

vs Silicato de Calcio Aislante Térmico PREMIUM Perlitemp Aislante Térmico Rígido

INDUSTRIAS I HORNO ROTATIVO

Calificación Energética

convección (4.1) 4.1. fundamentos de la convección Planteamiento de un problema de convección

Medición de la Conductividad Térmica de Algunos Materiales Utilizados en Edificaciones

Convección Problemas de convección 1.1. PROBLEMAS DE CONVECCIÓN 1

Geología. Tema 2. La Tierra. Composición y estructura.

Tc / 5 = Tf - 32 / 9. T = Tc + 273

Integración de una resistencia calefactora de SiC y un tubo de nitruro de silicio en baños de aluminio fundido

AGRADECIMIENTOS DEDICATORIA ABSTRACT

INTERCAMBIADORES TIERRA-AIRE EN LA CLIMATIZACIÓN DE CONSTRUCCIONES. POZOS PROVENZALES Y TÉCNICAS EMPARENTADAS

Ventajas de las puertas de madera maciza.

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, EMPLAZAMIENTO Y MONITOREO DE UN SISTEMA SOLAR PARA CALENTAMIENTO DE AGUA PARA PISCINA

A. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRELLA LLAMADA SOL.

Aislamiento térmico de redes de tuberías plásticas. Cálculo del espesor (según RITE )

Soluciones contra el fuego

Módulo 2: Termodinámica. mica Temperatura y calor

Área de intercambio de calor del intercambiador. Ahorro anual de Electricidad respecto a la situación Sin Cogeneración.

Ideales para Restaurantes, Panaderías, Pastelerías, Hoteles, entre otros.

Dónde: -Por una superficie de 1 m 2, -Por un grosor de 1 m, -Cuando la diferencia de temperatura entre las dos caras es de 1 K.

Propiedades físicas y mecánicas de los materiales Parte I

V/F Página 1. Bellaterra: 30 de Noviembre de Parque industrial Manuel da Mota- Lote Pombal Portugal INFORME

Objetivos Minimizar las pérdidas de energía por transferencia de calor hacia o desde el ambiente Proteger al personal y bienes Proteger el ambiente

AIRCRETE PORTAFOLIO DE PRODUCTOS DE CONCRETO CELULAR

Laboratorio de Propiedades Termofísicas. Centro Nacional de Metrología

Elementos de Física - Aplicaciones ENERGÍA. Taller Vertical 3 de Matemática y Física Aplicadas MASSUCCO ARRARÁS MARAÑON DI LEO

MEDICIÓN DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO ESTEFANÍA CONDE HERNÁNDEZ EDUARDO REYES HERNÁNDEZ

Módulo II Trasferencia del Calor

radiación Transferencia de Calor p. 1/1

Concretos convencionales > 2,5 Concretos de bajo cemento 1 y 2,5 Concretos de ultra bajo cemento 0,2 y < 1 Concretos sin cemento < 0,2

GPRNV013F2-A16V1. Calentamiento global

Las fundiciones grises son aleaciones hipoeutécticas que tienen una composición que varía entre 93 y 93,8% de hierro, 2,5 y 4% de

ORIGEN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA Y MECANISMOS DE PROPAGACIÓN DEL CALOR

Tubería interior. Tubería interior

JUNTAS Y MUCHO MAS... SELLADO Y AISLACION. Miguelete Montevideo - URUGUAY Tel.: (598) Fax: (598)

Pedro G. Vicente Quiles Área de Máquinas y Motores Térmicos Departamento de Ingeniería de Sistemas Industriales Universidad Miguel Hernández

Intercambiadores de calor

DISEÑO DE CÁMARAS FRIGORÍFICAS

Propiedades de la materia. Características de sólidos, líquidos y gases

Leonel Lira Cortes Laboratorio de Propiedades Termofísicas División i i Termometría, Área Eléctrica Centro Nacional de Metrología

Ideales para Restaurantes, Panaderías, Pastelerías, Hoteles, entre otros.

Los refractarios están compuestos principalmente de óxidos o compuestos como carburo de silicio que son estables a temperaturas elevadas.

3. PROPIEDADES Y ESTADOS

Manual para la Identificación y Selección de Aislación Térmica y Cubierta de Protección

PRÁCTICA 2: CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE LOS METALES

Cementos complejos (cemento portland, etc.) Cementos portland: mezcla de clínker (molido) + 2 a 3% de yeso

ESTO NO ES UN EXAMEN, ES UNA HOJA DEL CUADERNILLO DE EJERCICIOS. Heroica Escuela Naval

Ergonomía y Arquitectura ambiental en la vivienda. Universidad de Santiago de Chile * Escuela de Arquitectura LAB8 *

VIESMANN VITOLIGNO 100-S Caldera de gasificación de leña 20 kw

AUDENIA Auditoría de la energía y el ahorro _ c/ Mallorca 27, 2º-1º Barcelona _ t _ AUDITORIA

Conductividad en presencia de campo eléctrico

FÍSICA DE LA CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN I CONSTRUCCIÓN I PLAN DE ESTUDIOS 2002

Líquido. Sólido. Gas Plasma. educacionsanitariaymas.blogspot.com.

UNIDAD 7: ENERGY (LA ENERGÍA)

Carbonización de residuos forestales y preparación de pellets de carbón vegetal

Biogás como una fuente alternativa de energía

Informe de Feria: Ceramitec 2009

Materiales usados en la Industria Aeroespacial

TEMPERATURA Y CALOR. Tomás Rada Crespo Ph.D.

NORMAS IRAM SOBRE AISLAMIENTO TÉRMICO DE EDIFICIOS NORMAS IRAM SOBRE AISLAMIENTO TÉRMICO DE EDIFICIOS

ESTADOS DE LA MATERIA

Las ventanas de aluminio con Ruptura de Puente Térmico.

El calor y la temperatura

SUELO Fina capa de material fértil que recubre la superficie de la Tierra DIFERENCIACIÓN EN PROFUNDIDAD

OPTIMIZACIÓN DE LA COMBUSTIÓN EN ALTURA Curso Teórico Práctico

TEMA 1: ENERGÍA. Definición La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo

CAPITULO 5. Presión. Temperatura. Transmisión de calor. Producción horaria de vapor. Título o calidad de vapor. Vapor húmedo, seco, sobrecalentado

[CONDUCTIVIDAD TÉRMICA]

CALOR Y ALTAS TEMPERATURAS ALTA TEMPERATURA INDUSTRIA. Según tarifas vigentes de los diferentes fabricantes.

Mediciones Confiables con Termómetros de Resistencia i de Platino. Edgar Méndez Lango

MATERIA: ES TODO LO QUE TIENE MASA Y VOLUMEN.

Tema 3: Sistemas de cerramiento

Transcripción:

Tendencia en aislamiento en hornos de cemento para máxima eficiencia energética: Ciclón como caso de estudio Gabriel Vélez C. Morgan - Thermal Ceramics

Introducción Aproximadamente el 30% de los costos de producción de cemento están asociados al consumo energético (Combustible / Energía) 1. También la industria del cemento es altamente intensiva en producción de CO2, generando alto impacto ambiental y social. Trabajar en la eficiencia energética del proceso es trabajar en la sostenibilidad de la producción de cemento.

Balance general de calor en equipos a combustión Imagen tomada de: Eclipse, Inc. Combustion Engineering Guide. 1986. Rockford IL

Principales conceptos de tipos de transferencia de calor Conducción Convección Radiación Flujo de claro desde la parte caliente del cuerpo a su parte más fría a traves de agitación molecular del cuero o otro cuerpo Dos cuerpso deben estar en contacto uno con el otro Conducción de calor es el principal mecanismo entre sólidos. El calor es transferido de una supeficie solicad a un fluído en movimiento (gas o líquido) a difernte temperatura por colisión de las moléculas que se mueven libremente. Cualquier fluído cuando se calienta se expande y se eleva hasta que se baja enfriandose. Convección puede ser natural o forzada. El calor es interncabiado entre dos o más cuercos que no estan en contacto entre ellos a traves de radiación infra-roja.. Esta definida como radiación electromagnética entre longitudes de onda de 0.1 to 100μm (incluyendo la region visible del expectro) Es la única que ocurre entre elementos separados pore el vacio.

Conductividad en Aislamiento Conductividad Total λ: λ total = λ solido + λ gas + λ radiacion El aislamiento es un material heterogéneo (sólido y poros)

Contribución relativa a la perdida de calor

Aislamiento: Ladrillos Aislantes IFB (Insulating Fire Bricks): Ladrillos aislantes de Sílice y Alúmina clasificados según su máxima temperatura de uso y densidad (23, 26, 28, 30, 32) según ASTM Se basan en baja densidad y distribución de macroporos formados por materiales combustibles durante su proceso de quema (poli estireno, aserrín, etc.)

Aislamiento: Concretos Aislantes LWC (LightWeight Castables): Concretos a base de Cementos Alumino-Cálcicos de agregados livianos macroporosos (Vermiculita exfoliada y/o Perlita expandida) clasificados por su máxima temperatura de uso, densidad (23, 26, 28, 30) y su forma de aplicación.

Aislamiento: Silicato de Calcio LDCS (Low Density Calsium Silicate Boards): Placas de Silicato de Calcio de baja densidad y alta porosidad. Formadas por reacción de Sílice amorfa y Cal con matriz reforzada de fibras de celulosa

Aislamiento: Fibras AES LS AES (Low Shot Alcaline Earth Silicate Fiber Boards) : Placas de fibras de minerales alcalino térreos, más conocidas como fibras biosolubles, de bajo contenido de partículas no fibrosas (shots) Nota: a pesar de su apariencia similar a las placa de Fibra Cerámica RCF, tienen diferente composición química (Biopersistencia).

Aislamiento: Microporoso opacificado MPO (Opacified Microporous): Placas de partículas de Silicatos no orgánicos de tamaño manométrico y con agentes opacificantes (opacadores reductores de radiación)

Modelo de Transferencia de Calor Tp Rev. Trabajo Aislante qp = (Tp - Ta) / R R=R1+R2+Ro R1 = S1/K1 R2 = S2/K2 S1 qp S2 Ts Ta qp: Pérdida de CalorResistencia en la superficie Tp: Proceso Ts: Superficie Ta: Temperatura ambiente S1: Espesor trabajo S2: Espesor Aislante Ro =Resistencia superficial K1= Conductividad térmica de Revestimiento de trabajo. K2 = Conductividad térmica de Aislamiento

Materiales evaluados DENSOS FC-LCC: Concreto Silico-Aluminoso de Bajo contenido de Cemento 50% de Alumina, Densidad de 2,4 g/cm3 y Conductividad térmica de 1,6 W/m*K. FC-LCC+40SIC: Concreto Silico-Aluminoso de Bajo contenido de Cemento con 40% de Carburo de Silicio, Densidad de 2,4 g/cm3 y Conductividad térmica de 4 W/m*K. AISLANTES IFB-23: Ladrilllo aislante tipo 23 LWC-23: Concreto aislante tipo 23. LD-CS: Placa de Silicato de Calcio de baja densidad LS-AES: Placa de fibra bio-soluble de bajo shot. MPO: Placa de Microporoso de Silice Opacificado.

Supuestos del modelo Espesor de revestimiento de trabajo (Concreto denso): 4 ½ Pulgadas (114 mm) Espesor de revestimiento aislante: 3 Pulgadas (76 mm) Viento: 3,0 m/s sobre la superficie fría Emisividad Superficie fría : 0,9 Dias de trabajo al año: 330 días Temperatura ambiente: 25 C.

Comparativo de Densidades y Conductividades Aislante Densidad Conductividad Relación g/cm3 W/m*K Densidades Relación Conductividades LWC-23 0,97 0,26 4,31 6,59 IFB-23 0,50 0,27 2,22 6,92 LD-CS 0,25 0,13 1,09 3,33 LS-AES 0,32 0,12 1,42 2,95 MPO 0,23 0,04 1,00 1,00 No se precisa una relacion directa entre densidad y la conductivdad Existen materiales que poseen mayor densidad y menor conductividad o que a pesar de tener densidades parecidas existe diferenicias importantes en conductiviades. Se observa que la relación entre densidades no se equipara a relación de conductividades.

Gráfica Pérdidas de calor (MMBTU/año*m2) FCC-LCC FCC-LCC+40 SIC Las pérdidas de calor, son mayores en todos los aislamientos, en el caso del FC-LCC+40 SIC comparado con el FC-LCC como era de esperarse al tener mayor conductividad térmica. A medida que se utilizan aislamientos más eficientes la diferencia entre ambos casos disminuye considerablemente.

Tabla Pérdidas de calor (MMBTU/año*m2) A pesar de verse comparativamente similares las LD-CS y las LS-AES en valores absolutos existe una diferenica entre 4,91 y 4,35 MMBtu/año+m2 (Tabla 3). Esto significa una pérdida mayor del 17,8% del LD-CS sobre el LS-AES.

Comparativo de Pérdidas de Calor Aislante Temperatura Operación ( C) 600 700 800 900 1000 LWC-23 8,11 7,76 7,39 7,02 6,62 IFB-23 5,32 5,19 5,03 4,85 4,64 LD-CS 3,41 3,36 3,30 3,22 3,14 LS-AES 2,49 2,57 2,64 2,68 2,70 MPO 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 El LWC-23 presenta entre 6,62 a 8,11 más pérdidas que el MPO, donde la diferencia se acentua a bajas temperaturas de proceso. El IFB-23 entre 4,64 y 5,32. Las LD-CS entre 3,14 y 3,41. Y las LS-AES entre 2,49 y 2,70. (Tabla 4).

Caso práctico Ciclón Ciclón de 380 M2 de área Temperatura de trabajo: 800ºC Refractario cara de trabajo: FC-LCC+40SIC 114mm de espesor Espesor: 76 mm aislamiento Poder Calorífico del combustible (NG): 1150 BTU/ft3 Aislante Perdidas Combustible Ahorro entre Ahorro entre Ahorro entre Ahorro entre Ahorro entre Anuales "Perdido" alternativas alternativas alternativas alternativas alternativas MMBTU MM cu.ft MM cu.ft MM cu.ft MM cu.ft MM cu.ft MM cu.ft LWC-23 19745,68 17,17 14,85 11,05 9,51 5,48 0,00 IFB-23 13439,28 11,69 9,36 5,57 4,02 0,00-5,48 LD-CS 8813,94 7,66 5,34 1,55 0,00-4,02-9,51 LS-EAS 7036,85 6,12 3,80 0,00-1,55-5,57-11,05 MPO 2670,30 2,32 0,00-3,80-5,34-9,36-14,85

Conclusiones Diferentes materiales aislantes fueron evaluados por comparación de resultados de perdidas de calor, evaluando el efecto de diferente material en cara de trabajo. La densidad de un material no es medida unequivoca de su capacidad aislante. A mayor temperatura de operación la diferencia de la capacidad de aislamiento se refleja en mayor sentido comparado con otros materiales significando en mayores pérdidas energéticas. Aparentes pequeñas diferencias en resulltados en los cálculos de transferencia de calor (conductividades o pérdidas) pueden arrojar diferencias importantes en ahorros/pérdidas anuales de energìa. En orden de menor a mayor pérdida de calor se pueden clasificar los aislamientos más usados en la industrìa de cemento: MPO, LS-AES, LD-CS, IFB-23 y LWC-23.

Gracias por su atención MORGAN Thermal Ceramics www.morganthermalceramics.com