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PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
TRANSFERENCIA DE CALOR
HORNOS
PDVSA N°
MDP–05–F–01
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PRINCIPIOS BASICOS
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Indice
1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4 CONSIDERACIONES BASICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tipos de hornos de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Selección y diseño de hornos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gráficas para cálculos de combustión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Programas de computación para cálculos/simulación de hornos . . . . . .
4
5
12
15
23
25
5 APENDICES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Figura 9
Figura 10A
Figura 10B
Figura 11A
Figura 11B
Figura
Figura
Figura
Figura
Figura
12
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15
16
Lista de puntos cubiertos normalmente en las especificaciones
de hornos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LIsta de puntos cubiertos en las especificaciones de servicios
de hornos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Factores que afectan el diseño y seleccion de hornos . . . . . . . . . . . . . . . .
Hornos – verticales cilíndricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Horno vertical – cilíndrico con sección de convección horizontal . . . . . . .
Hornos con tubos horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variaciones en hornos tipo cabina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Horno tipo caja con tubos verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Horno tipo caja con tubos horizontales con ala sencilla . . . . . . . . . . . . . . .
Guía para la selección de hornos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor de combustión de aceites combustibles y fracciones
de petróleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor de combustión para gases parafínicos y oleofínicos . . . . . . . . . . . .
Entalpía de los componentes del gas de chimenea
a bajas presiones (H2O, CO, CO2, SO2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Entalpía de los componentes del gas de chimenea
a bajas presiones (H2O, CO, CO2, SO2) (Cont.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Entalpía de los componentes del gas de chimenea
a bajas presiones (aire, O2, NO2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Entalpía de los componentes del gas de chimenea
a bajas presiones (aire, O2, nO2) (Cont.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor disponible por combustión de aceite combustible (0°API) . . . . . . . .
Calor disponible por combustión de aceite combustible (5°API) . . . . . . . .
Calor disponible por combustión de aceite combustible (10°API) . . . . . .
Calor disponible por combustión de aceite combustible (15°API) . . . . . .
Calor disponible por combustión de aceite combustible (20°API) . . . . . .
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Figura 17
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 21A
Figura 21B
Figura
Figura
Figura
Figura
22A
22B
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Calor disponible por la combustion de gas combustible
de refinería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor disponible por la combustión de gas combustible
de refinería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor disponible por la combustión de gas combustible
de refineriía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Calor disponible por la combustión de gas combustible
de refinería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contenido de dióxido de carbono en el gas
de chimenea (unidades métricas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea
(unidades metricas) (Cont.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
kg de gas de chimenea por kg de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
lb de gas de chimenea por lb de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Viscosidad absoluta del gas de chimenea a 1 atm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conductividad térmica del gas de chimenea a 1 atm . . . . . . . . . . . . . . . . .
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OBJETIVO
Proporcionar los fundamentos teóricos que permitan una óptima comprensión de
la terminología relacionada y de cálculos relacionados con el tema de Hornos de
Proceso.
El tema “Hornos”, dentro del área de “Transferencia de Calor”, en el Manual de
Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos:
PDVSA–MDP–
Descripción de Documento
05–F–01
Hornos: Principios Básicos (Este documento).
05–F–02
Hornos: Consideraciones de diseño.
05–F–03
Hornos: Quemadores.
05–F–04
Hornos: sistemas de tiro forzado.
05–F–05
Hornos: Precalentadores de aire.
05–F–06
Hornos: Generadores de gas inerte.
05–F–07
Hornos: Incineradores.
Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Hornos”, dentro del
Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una actualización de la
Práctica de Diseño “HORNOS”, presentada en la versión de Junio de 1986 del
MDP (Sección 8).
2
ALCANCE
Cubre las definiciones básicas, descripción de los diferentes tipos de hornos
empleados por la IPPCN, gráficas que facilitan cálculos relacionados con
combustión en hornos de proceso, y una descripción general del programa de
modelaje de hornos a ser empleado como apoyo a los cálculos relacionados con
hornos.
3
REFERENCIAS
Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)
S Vol VIII, Sección 14 “Flujo de fluidos”
S Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas”
Manual de Ingeniería de Diseño
S PDVSA–MID–L–TP–2.7 “Hornos de proceso: Requisición, análisis de ofertas
y detalles de compra”
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Otras Referencias
S
S
S
S
4
API Technical Data Book, cap.14 (1992) “Combustion”.
API 665, Fired Heater Data Sheet
ASME Code Section 1, Power Boilers
Berman, H. L., “Chemical Engineering”, julio 19, 1978, pp 99–104
CONSIDERACIONES BASICAS
4.1
Antecedentes
El calentamiento de un fluido de procesos en un horno está acompañado por la
combinación de la radiación y convección. El patrón usual de flujo del fluido en el
proceso es en contracorriente con el de los gases de combustión, es decir, el fluido
en el proceso pasa primero a través de la sección de convección y luego a través
de la sección de radiación del horno, mientras que los gases de combustión van
en dirección opuesta. Este arreglo permite obtener una mayor eficiencia (la
temperatura del gas en la chimenea es más baja) que la que se obtendría si el flujo
fuera en paralelo.
En la sección de radiación, el calor es transferido al fluido de proceso
principalmente por radiación de la alta temperatura de los gases que resultan de
la combustión del combustible en la cámara. Otra parte del calor es también
transferida por convección. Los gases de combustión a medida que transfieren
calor se enfrían, y por lo tanto, la transferencia de calor por radiación
progresivamente requiere de más área en los tubos, lo cual llega a ser poco
atractivo desde el punto de vista económico. Por esta razón, la transición a la
sección de convección es hecha mientras el gas de combustión aún está
relativamente caliente.
En la sección de convección, el calor es transferido principalmente por convección,
aunque una pequeña cantidad de calor se transfiere por radiación. Después que
todo el calor, que económicamente puede ser recuperado, ha sido transferido al
fluido de proceso, el gas de combustión deja el horno y pasa a través de una
chimenea a la atmósfera. Los hornos está divididos en dos categorías principales:
hornos de procesos y hornos de pirólisis.
Horno de Procesos (Convencional).
Estos hornos proveen calor, el cual es usado en los equipos aguas abajo del horno.
Ejemplos típicos son hornos de columnas de destilación, precalentadores de
reactores (hidrotratamiento y termoreactores) y rehervidores. Los sistemas de
calentamiento indirecto, tales como sistemas de aceite caliente o sistemas
“Dowtherm”, también usan hornos de procesos.
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Hornos de Pirólisis
Este tipo de hornos proveen calor para que una reacción química se lleve a cabo
dentro de los tubos del horno. Los de craqueo térmico con vapor y los
reformadores con vapor son los dos principales ejemplos. Muchas de las
consideraciones y problemas en el diseño y operación de estos hornos son
similares a los de los hornos convencionales. Sin embargo, estos hornos de
pirólisis operan normalmente a altas temperaturas y tienen muchas
consideraciones especiales.
Algunos hornos, tales como los utilizados en las plantas reductoras de viscosidad
y de craqueo térmico, son considerados hornos de procesos, aun cuando existen
reacciones químicas dentro de los tubos. Sus temperaturas son bajas,
comparadas con las temperaturas de los hornos de pirólisis; y aparte de los
cálculos de craqueo, el diseño de este tipo de hornos es muy similar al diseño de
hornos de procesos.
Tipos de Especificación
Para especificar hornos se utilizan dos tipos de documentos: la especificación del
diseño y la del calor requerido. En la especificación del diseño todas las variables
principales que afectan su comportamiento han sido determinadas y
especificadas por el diseñador. El vendedor del horno debe proveer los detalles
del diseño mecánico. En la especificación del calor requerido del equipo, sólo son
dados los requerimientos de servicio tales como carga calorífica y condiciones de
entrada y salida. El fabricante entonces suministra tanto el diseño mecánico como
el térmico.
En las Tablas 1 y 2 se muestran los aspectos cubiertos en cada tipo de
especificación. El API 665 (datos de diseño, Fired Heater Data Sheet) puede ser
utilizado para presentar la información requerida para cualquier tipo de
en su
especificación. Sin embargo, el documento PDVSA–MID–L–TP–2.7,
Tabla 1, presenta un formato de especificaciones para compra de hornos de
proceso (5 páginas), la cual es la oficial para PDVSA y sus filiales.
4.2
Definiciones
Arco del horno
Es la porción más elevada (usualmente plana) del horno, soportada desde arriba.
Cabezal
Es la unión que conecta dos tubos en un serpentín. Estrictamente hablando, es
el cabezal removible tipo tapón donde se fijan los tubos bien sea enroscados o
soldados. Comunmente, el cabezal se refiere a tubos doblados en forma de U.
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Caja
Los quemadores y los tubos están encerrados en una caja la cual consiste de una
estructura, recubriendo refractario y soporte de tubo.
Caja de cabezal
Es el compartimiento ubicado al final de la sección de convección, donde están
localizados los cabezales. En esta caja colectora no hay flujo de gases de
combustión, debido a que se encuentra separada del horno por una plancha
aislante. Las cajas colectoras pueden ser usadas algunas veces en la sección de
radiación.
Calor absorbido (Heat Duty)
Es el calor total aprovechado por el flujo de proceso, expresado usualmente MW
(BTU/h). El rendimiento térmico total de un horno es la suma de calor transferido
a todas las corrientes del proceso, incluyendo servicios auxiliares tales como
sobrecalentadores y secadores.
Calor disponible
Es el calor absorbido de los productos de combustión (gases de combustión) a
medida que estos son enfriados desde la temperatura de la llama hasta una
temperatura dada de los gases de combustión.
Calor generado
Se define como el calor total liberado en el horno y es igual al combustible total
multiplicado por el poder calorífico inferior (PCI) del combustible. Este calor es
expresado usualmente en MW (BTU/h).
Cámara de combustión
Es un término usado para describir la estructura que circunda los serpentines
radiantes y dentro de la cual se localizan los quemadores.
Cámara de convección
Es la parte del horno que consiste de un banco de tubos, el cual recibe calor de
los gases de escape calientes, principalmente por convección.
Cámara de radiación
Es la parte del horno en la cual el calor es transferido a los tubos de los hornos,
primeramente por radiación de la llama y por alta temperatura de los gases de
combustión.
Celda
Es una parte de la sección de radiación separada de otras celdas por tubos o por
una pared con refractario. También son llamadas “zonas o secciones”.
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Coeficiente de película
Es el coeficiente de transferencia de calor por convección de la película de líquido
en la pared del tubo.
Colector (Breeching)
Es un colector de los gases de combustión en la salida de la cámara de
convección. Estos gases pasan después a la chimenea.
Combustible bruto (Total)
Es el combustible total quemado en un horno, incluyendo todas las pérdidas (se
expresa usualmente en kg/s) (lb/h)).
Combustible neto
Es el combustible que se requeriría en el horno sino hubieran pérdidas por
radiación, expresado en kg/s (lb/h).
Compuerta (Damper)
Es un dispositivo que regula el flujo de gases a través de la chimenea o ducto y
controla el tiro del horno. Una compuerta típica consiste de una placa plana
conectada a un eje el cual puede ser rotado de manera similar a una válvula de
mariposa.
Conexión entre banco de convección y sección de radiación (Crossover)
Es la tubería que transfiere el fluido de proceso desde la salida de la sección de
convección a la entrada de la sección de radiación.
Conversión
Es la fracción de la alimentación transformada en un producto deseado,
usualmente expresado como g/kg (% peso) aplicada principalmente en hornos de
pirólisis.
Cubierta
Es un revestimiento de acero el cual encierra la caja del horno y la hace
esencialmente hermética.
Chimenea
Es un conducto cilíndrico de acero, revestido con concreto o ladrillos el cual
traslada el gas de escape a la atmósfera y provee el tiro necesario.
Densidad térmica
Es la cantidad de calor transferido a un tubo por unidad de área, y se basa en el
área externa total. Las unidades típicas son kW/m2 (BTU/h–pie2). La densidad
térmica también puede ser llamada flujo térmico.
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Efecto de chimenea
Es la diferencia entre el peso de una columna de gases de alta temperatura dentro
del horno y el peso de una columna equivalente de aire externo, expresada en kPa
por metros de altura (pulgadas de agua por pie).
Eficiencia del horno
Es la relación entre el calor absorbido y el calor suplido al horno.
Ensuciamiento o incrustaciones
Es la formación de una película sólida de sucio ceniza u hollín sobre la superficie
de transferencia de calor, que da como resultado un incremento en la resistencia
al flujo de calor.
Exceso de aire
Es el porcentaje de exceso de aire en el horno en relación a la cantidad de aire
requerida para combustión estequiométrica.
Factor de servicio
Es una medida de la continuidad de operación del horno, expresada generalmente
como la relación de días totales en operación para un período de tiempo dado
entre los días calendarios totales en el período.
Gases de combustión (Flue gas)
Es una mezcla de gases producto de la combustión del combustible.
Guías desviadoras (Corbelling)
Son planchas estrechas que se extienden desde las paredes laterales de la
sección de convección para evitar que el gas de combustión fluya a un lado de la
sección de convección, entre la pared y el tubo más cercano, desviándose del
banco de tubos.
Guía de tubos
Dispositivo utilizado para restringir el movimiento de los tubos.
Lámina de tubos
Es una lámina larga que soporta los tubos y está ubicada en la cámara de
convección. Los soportes finales son usualmente de acero al carbón o aleaciones
bajas de acero y constituyen un lado del cabezal del horno. Los internos de estos
soportes poseen aislamiento por estar expuestos a los gases de combustión. Los
soportes intermedios, como están expuestos al gas de escape por ambos lados,
son fabricados con una aleación más resistente.
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Línea de transferencia
Tubería usada para conectar la salida del horno y la columna de destilación (ya sea
atmosférica ó de vacío), en una instalación petrolera.
Mirillas de observación
Puertas de observación ubicadas en diferentes puntos seleccionados del piso del
horno y en las paredes del mismo, que permiten observar los tubos, soportes y
quemadores del horno.
Múltiple
Es un tubo conectado a varios pasos paralelos y es usado para distribuir o
recolectar los fluidos de estos pasos.
Pared aislante
Es el aislamiento refractario de la parte interna del horno.
Paso
Es el serpentín que transporta el fluido del proceso desde la entrada hasta la salida
del horno. El fluido total del proceso puede ser transportado a través del horno por
uno o más serpentines.
Película (Superficie)
Es una capa fina del fluido adyacente a la pared del tubo, la cual permanece en
flujo laminar aun cuando el flujo del fluido es turbulento. El perfil de velocidad en
la película es aproximadamente lineal, siendo la velocidad existente en la pared
igual a cero.
Poder calorífico inferior (PCI)
Es el calor de combustión teórico del combustible, cuando no se toma en cuenta
el calor de condensación del agua en los gases de combustión. También es
llamado poder calorífico neto y es expresado en MJ/kg (BTU/lb).
Poder calorífico superior (PCS)
Es el calor teórico de la combustión del combustible, cuando el agua formada se
considera en estado líquido (Se aprovecha el calor de condensación). También es
llamado Poder calorífico total (PCT) y viene expresado usualmente en MJ/kg
(BTU/lb).
Poder calorífico total (PCT)
Ver poder calorífico superior (PCS)
Precalentadores de aire
Es un intercambiador de calor en el cual se calienta el aire requerido para la
combustión, por transferencia de calor desde los gases de escape que salen de
la sección de convección.
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Quemador
Es un dispositivo utilizado para mezclar el combustible y el aire para la combustión.
Rango mínimo de operación (Turndown)
Ocurre cuando las condiciones de operación del horno son más bajas que las
condiciones de diseño: es decir, reducción en el rendimiento térmico, lo cual puede
ser el resultado de una reducción en los requerimientos entálpicos, o una
reducción de la carga del horno.
Sección de protección
La sección de protección son las dos primeras filas de tubos en la cámara de
convección. Estos tubos están expuestos a radiación directa proveniente de la
cámara de radiación y reciben más o menos la mitad del calor por radiación. Estos
tubos están fabricados de un material mucho más resistente que los tubos
restantes en la sección de convección. También se les llama tubos de choque.
Serpentín
Es una serie de tubos rectos conectados por retornos de 180°, formando un paso
continuo a través del cual el fluido del proceso fluye y es calentado.
Soplador de hollín
El soplador de hollín está ubicado en la sección de convección y utiliza vapor de
alta presión para soplar el hollín y la ceniza de los tubos.
Soportes de tubos
Es una parte metálica la cual soporta todo el peso de los tubos.
Superficie extendida
Es la superficie adicionada a los tubos lisos de la sección de convección para
proveer mayor área de transferencia. Esta superficie extendida puede consistir de
pequeños pernos soldados a los tubos o de aletas también soldadas.
Temperatura de chimenea
Es la temperatura de los gases de combustión saliendo de la cámara de
convección.
Temperatura de gases a la salida de la cámara de combustión o temperatura
de la pared divisoria (Bridgewall temperature)
Es la temperatura de los gases de escape saliendo de la sección de radiación. Este
término proviene de los tradicionales hornos horizontales donde la cámara de
combustión (zona radiante) y la de convección se separaba por una pared de
ladrillos.
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Temperatura de la masa de fluido (Bulk temperature)
Es la temperatura promedio del fluido del proceso en cualquier sección transversal
del tubo.
Temperatura de película
Es la máxima temperatura de la película, en la pared del tubo.
Tiro
Es la presión negativa (vacío) en un punto dado dentro del horno, expresado
usualmente en kPa (pulgadas de agua).
Tiro forzado
El uso de un ventilador de tiro forzado se requiere para suplir el aire de combustión
a los quemadores y para vencer la caída de presión a través de los quemadores.
Esto es contrario al tiro natural, donde la columna de gases caliente en la chimenea
y el horno proveen la succión para atraer el aire para combustión al horno.
Tiro inducido
Se usa un ventilador en el lado del flujo de gases de combustión del horno, para
proveer el tiro adicional requerido, mayor que el suplido por la chimenea, para
sacar el gas de escape a través de la sección de convección.
Tiro natural
Es el sistema mediante el cual el tiro requerido para llevar el aire de combustión
dentro del horno y extraer los gases de combustión del mismo es suministrado
solamente por la chimenea.
Velocidad crítica (Velocidad sónica)
Cuando la velocidad del fluido es igual a la velocidad del sonido a las condiciones
de temperatura y presión del fluido. También se llama velocidad sónica.
Tope de sección de radiación (Hip Section)
Es la zona de transición en el tope de la sección de radiación en hornos de tipo
convencionales. La pared de esta sección tiene por lo general un ángulo de 45°.
Tubos calentados por ambos lados
Tubos ubicados en la sección de radiación expuestos por ambos lados
directamente a la radiación emanada de los quemadores.
Tubos calentados por un lado
Son los tubos en la sección de radiación ubicados cerca de la pared del horno y
que tienen sólo un lado expuesto a la llama del quemador. La radiación del lado
contrario de los tubos es por reflexión de la pared.
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Velocidad másica
Es el flujo de masa por unidad de área de flujo a través del serpentín. Las unidades
típicas para la velocidad másica son Kg/s–m2 (lb/s–pie2).
4.3
Tipos de hornos de proceso
Existen muchos tipos/arreglos de hornos, los cuales están disponibles y han sido
usados por muchos años. Estos hornos consisten básicamente de cuatro
componentes: caja, quemadores, serpentín y chimenea. Los hornos de proceso
que se describen a continuación son los tipos más comunes utilizados en las
refinerías de las empresas filiales de PDVSA.
Hornos verticales–cilíndricos
En las Figuras 1. y 2. se muestra la sección transversal típica de este tipo de
hornos. Estos hornos probablemente son los más usados para rendimientos
térmicos hasta 43.9 MW (150 MM BTU/h). En la sección de radiación, los tubos
están colocados o colgados verticalmente en forma de círculo alrededor de los
quemadores del piso. Esto hace que la llama sea paralela a los tubos en la sección
de radiación. Este tipo de horno puede diseñarse con o sin la sección de
convección.
Estos hornos sin la sección de convección (Figura 1.A) son muy económicos
en términos de inversión, pero debido a que la temperatura de los gases de escape
a la salida del horno es my alta (800–1000°C) (1500–1800°F), este tipo de horno
tiene una eficiencia muy baja. Este arreglo requiere de un mínimo de área de
planta, y las cargas típicas están entre 0.15 y 2.9 MW (0.5 y 10 MM Btu/h).
Estos hornos con una sección de convección horizontal ubicada encima de la
sección de radiación (Figura 2.), proporcionan un diseño muy eficiente y
económico que requiere un mínimo de área de planta. Los gases de combustión
fluyen hacia arriba a través del banco de convección y posteriormente a la
chimenea. La sección de protección consiste de dos filas de tubos ubicados en el
fondo de la sección de convección. La sección de convección puede no justificarse
en hornos muy pequeños, es decir, menores de 1.5 MW (5 MM BTU/h), o en hornos
instalados en lugares donde el costo de combustible es extremadamente bajo. La
mayoría de las instalaciones nuevas con hornos de tubos radiantes verticales son
de este tipo. Las cargas típicas están entre 2.9 y 29.3 MW (10 y 100 MM Btu/h)
Estos hornos con la sección de convección integrada verticalmente (Figura
1.B), se usaron mucho, pero actualmente rara vez se escogen para nuevas
instalaciones. Los mismos tubos son usados para los servicios de radiación y
convección. La porción de convección de los tubos usualmente tiene una
superficie de forma extendida para incrementar el coeficiente de transferencia de
calor por convección. En este tipo de horno sólo se debe quemar gas o
combustibles destilados, debido a que la sección de convección es casi imposible
de limpiar.
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Horno tipo cabina con tubos en U (Anillados) (Arbor or Wicket)
Este es un diseño especializado en el cual la superficie de calor radiante la proveen
tubos en U, que se conectan a los múltiples de entrada y salida. Este tipo de horno
esta especialmente adaptado para el calentamiento de flujos grandes de gas bajo
condiciones de baja caída de presión. Este diseño se usa mucho en el calentador
de carga al reformador catalítico, y en otros servicios de calentamiento. Los
quemadores están, usualmente, en piso, produciendo llama vertical, o en la pared,
con la llama horizontal entre los tubos en U. Las cargas típicas por arreglo de tubos
en U (Arbor coil), están entre 14.7 y 29.3 MW (50 y 100 MM Btu/h).
Los hornos tipo cabina con tubos orientados verticalmente ofrecen ahorros
considerables en inversión (Figuras 4.C y 4.D). Este arreglo permite utilizar una
velocidad másica relativamente baja en el proceso, debido a la gran cantidad de
pasos paralelos y con una buena distribución del fluido.
En algunos casos (Powerformer), la sección de radiación consiste en zonas
separadas para los servicios de precalentamiento y recalentamiento. Estas zonas
están separadas por una pared de ladrillos. Los gases de combustión de todas las
zonas de radiación pasan a través de una sección común de convección, la cual
efectúa usualmente un servicio de precalentamiento solamente. En este tipo de
horno las variaciones en las condiciones operacionales de los servicios
individuales deben ser consideradas cuidadosamente, debido a que las zonas de
recalentamiento también están provistas de calor para precalentar la zona de
convección. Este tipo de hornos han sido construidos en tamaños desde 20 hasta
120 MW (desde 70 hasta 400 MM BTU/h) de calor total absorbido.
Hornos tipo cabina con tubos horizontales (Horizontal Tube Cabin
Furnaces)
En la Figura 3. se muestra un horno de este tipo. La sección de radiación incluye
los tubos horizontales al lado de las paredes y en el techo inclinado del horno (“Hip
section”). La sección de convección se extiende sobre todo lo largo de la sección
de radiación. Los quemadores están normalmente ubicados en el piso del horno
en una fila por debajo del centro de la cabina y queman verticalmente, pero no es
extraño conseguir diseños con quemadores montados en las paredes extremas
ó intermedias, por debajo del serpentín.
Este tipo de hornos han sido construidos hasta de 150 MW (500 MM BTU/h) de
calor absorbido. Sin embargo, en tamaños más pequeños como 35 MW (120 MM
BTU/h), los hornos verticales–cilíndricos son mucho más económicos. Este diseño
altamente eficiente y económico, representa, actualmente la mayoría de
instalaciones nuevas de hornos con tubos horizontales.
Se han realizado algunas modificaciones en este tipo de horno para algunas
aplicaciones especiales:
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1. En hornos grandes, el uso de una pared central para enfriamiento de aire
(Figura 4.A), permite alrededor del doble del tamaño del horno para una
longitud de tubo dada. Esta configuración es usada cuando los tubos en la
zona de una celda de radiación sencilla son más largos de 24 m (80 pie),
o cuando la celda de radiación es de más de 15 m (50 pie) de alto. Los
quemadores están ubicados en el piso. Estos hornos se conocen como
hornos horizontales de caja de tubos de dos celdas. Las cargas típicas
están entre 29.3 y 87.9 MW (100 y 300 MM Btu/h).
2. Cuando se requiera dos zonas separadas de calentamiento en la sección
de radiación, se puede tener una pared divisoria central (Figura 4.B).
Dependiendo del tamaño del horno, el centro de la pared puede o no estar
recubierta con tubos. Los diferentes servicios pueden ser compatibles,
debido a que hasta cierto punto la quema en una sección afectará la
transferencia de calor en la otra sección. La máxima capacidad para un
servicio es 75% del diseño con el otro servicio a máxima capacidad, si
ambos servicios usan la sección de convección (o 50% del diseño). Si un
servicio es sacado fuera de operación, el horno debe pararse
completamente o se debe circular otro fluido para evitar que se quemen los
tubos del lado del servicio fuera de operación. Este arreglo permite control
individual de llama por cada zona del horno, además de poder tener tanto
quemadores ubicados en el piso (llama vertical), ó quemadores montados
en la pared (llama horizontal), a ambos lados de la pared divisoria. Estos
hornos de pared divisoria central, tienen cargas típicas entre 5.9 y 29.3
MW (20 y 100 MM Btu/h)
Hornos tipo caja con tubos verticales (Vertical Tube Box Furnaces)
Este diseño es propiedad de la Exxon y tiene ventajas sustanciales con respecto
a los diseños de otros fabricantes. Por ser un diseño propietario, sólo se hará una
descripción general, ya que no será cubierto en los MDP.
La Figura 5. muestra el caso típico de este tipo de hornos. En la zona de radiación,
los tubos están orientados verticalmente a lo largo de las cuatro paredes. Estos
tubos, al igual que en hornos verticales–cilíndricos y hornos con cabina, son
expuestos al fuego por un solo lado. Además, las filas de tubos verticales que
atraviesan el horno son expuestos por ambos lados al fuego emitido por los
quemadores ubicados en el piso. Estos tubos tienen un calor de entrada 50%
mayor que los tubos ubicados en la pared, aunque la densidad de calor pico es la
misma que en los tubos de la pared.
La adición de este tipo de tubos (two–side fired tubes) reduce el serpentín de
radiación lo cual resulta en una reducción significativa del volumen de la celda de
radiación, comparado con los hornos con cabina de tubos horizontales. Cada paso
de tubos tiene un número igual de tubos del centro y de pared, de tal forma que
la distribución de calor entre los pasos sea uniforme. Este tipo de horno es
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adecuado cuando se requiere el uso de quemadores de tiro forzado de gran
capacidad. Dos o tres quemadores proveen el calor requerido a cada celda que
por lo general fijan las dimensiones de la cámara de combustión. Una sección
horizontal de convección esta localizada encima de la sección de radiación.
Ocasionalmente, se pueden hacer variaciones en los arreglos de este tipo de
hornos. La variación más común consiste en instalar solamente los tubos
centrales expuestos al fuego por ambos lados. Estos tubos son usualmente
instalados en dos filas, paralelas a la sección de convección extendiéndose por
todo lo largo del horno, este último arreglo es parecido al utilizado en los hornos
de pirólisis.
Para una cantidad de calor requerida, el uso de estos tubos (two–side fired tubes)
requiere menor superficie (y una longitud de serpentín menor) que en hornos
convencionales, debido a que los primeros (two–side fired tube) absorben más
calor (50%) que los tubos de la pared (one–side fired wall tubes). Sin embargo, la
ventaja de un serpentín más corto requerirá la utilización de una sección de
radiación más larga. El uso de este tipo de tubos (two–side fired tubes) tiene
ventajas en los siguientes casos:
1. Alto costo del material de los tubos; por ejemplo, tubos gruesos de acero
inoxidable.
2. Cuando se requiere corto tiempo de residencia.
3. Cuando la caída de presión permisible en el serpentín es baja.
4. Cuando se requiera invertir para aumentar capacidad. (Los tubos de la
pared pueden ser añadidos posteriormente).
Hornos tipo caja con tubos horizontales (Horizontal Tube Box Furnaces)
La Figura 6. muestra el arreglo típico de un horno de este tipo. Las secciones de
radiación y convección están separadas por una pared llamada pared de ladrillo.
Los hornos más largos tienen dos secciones de radiación, con una sección de
convección común localizada entre ellas. Esto hace que la sección de convección
sea imposible de limpiar por métodos normales de soplado.
Los quemadores están ubicados al final de la pared y queman en dirección de la
pared de ladrillo. Los tubos están orientados horizontalmente y están expuestos
al fuego perpendicularmente. Estos hornos fueron muy populares en el pasado,
pero actualmente son obsoletos debido principalmente a su alto costo.
4.4
Selección y diseño de hornos
Tubos horizontales vs tubos verticales
El diseño ideal de un horno debería proveer radiación uniforme a todos los tubos
y a todos los lados de los tubos. Esto, obviamente, no se alcanza en los diseños
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reales. Desde este punto de vista, los hornos con tubos verticales están en
desventaja, ya que, al ser altos y delgados, con llama vertical desde el piso del
horno, hacen que la zona de radiación más intensa se concentre en la zona media
baja de la cámara de combustión (firebox). Debido a que los extremos de los tubos
están bastante más alejados de esta zona media baja que el medio de los tubos,
se espera tener grandes fluctuaciones en la velocidad de transferencia de calor
a lo largo de los tubos, particularmente con ajustes no tan ideales en quemadores.
Además, el flujo vertical en tubos puede producir varias condiciones indeseables.
A velocidades bajas y con baja vaporización, se generará una segregación del
vapor del líquido. Esto resultará en una alta concentración de líquido en los tubos
con flujo ascendente, y una alta concentración de vapor en tubos con flujo
descendente; esto, a su vez, producirá tubos con paredes calientes en los tubos
con flujo descendente, y una excesiva caída de presión. Cuando el horno se para,
ya que los tubos no pueden drenar, se requieren períodos excesivamente largos
de limpieza con vapor (“steam out”), para desalojar el horno. También puede
quedar agua atrapada en el arranque, y ésta puede arrastrarse como tapones a
medida que la temperatura y el flujo al horno aumentan, con la posibilidad que se
generen explosiones de vapor de agua.
Sin embargo, la sencillez de construcción (para los verticales cilíndricos), y la poca
área de planta que ocupan los hace muy competitivos desde el punto de vista de
inversión. Además, de acuerdo a los diseños especiales de hornos que una
compañía esté usando, hace que estos comentarios no sean lo suficientemente
definitivos: tal es el caso de EXXON, la cual, gracias a su diseño propietario de
hornos tipo caja con tubos verticales, tiene preferencia por hornos verticales, a
despecho de las desventajas presentadas anteriormente.
De acuerdo a lo presentado anteriormente, la escogencia entre hornos
horizontales ó verticales no es evidente. De preferencia, para cargas calóricas
grandes, usar hornos tipo cabina con tubos horizontales; para cargas pequeñas,
y si los patrones de flujo no se perturban demasiado, usar hornos verticales
cilíndricos con sección de convección horizontal. Además, los hornos verticales
cilíndricos son los más apropiados para servicios no críticos, como rehervidores
donde la carga de calor puede mantenerse constante sin reducir la flexibilidad de
la planta.
Comportamiento de un horno
El requerimiento fundamental para alcanzar un buen funcionamiento de un horno
es el diseño confiable del horno. Los requerimientos del diseño deben ser
adecuadamente interpretados. Esta base debe incluir todo lo referente al proceso
y a los factores mecánicos que estén involucrados en el diseño. También, se deben
considerar los requerimientos especiales que tengan que ver con una situación
específica. El funcionamiento satisfactorio de un horno puede ser medido
haciendo las siguientes combinaciones:
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Operabilidad – Es la medida más sencilla e importante del funcionamiento
del horno y se refiere a la habilidad del horno a alcanzar los requerimientos
del proceso con un factor de servicio aceptable.
Mantenimiento – Se debe considerar el costo y las horas hombres
requeridas para mantener el horno en buenas condiciones de operabilidad.
En muchos casos, el mantenimiento está basado en la experiencia de las
refinerías y la filosofía de inversión.
Retorno de la inversión incremental
Este factor afecta principalmente el área de tubos del horno, es decir, añade área
de transferencia de calor para aumentar la eficiencia y ahorrar combustible. Este
probablemente es el único tipo de inversión que puede ser evaluado
separadamente.
Factores que afectan la selección y diseño de hornos
Los factores que pueden ser considerados en el diseño de un horno son discutidos
a continuación y resumidos en la Tabla 3. Estas consideraciones afectarán el tipo
y tamaño del horno, el número de tubos y pasos, los materiales usados y la
eficiencia del horno.
Calor absorbido y tipo de servicio – Las principales consideraciones en
la selección de un tipo específico de horno son el calor absorbido y el tipo
de fluido (flujo líquido o parcialmente evaporado en función del vapor).
Debido a que la densidad del flujo de calor de radiación se define para
cualquier servicio, el tamaño físico del horno es proporcional al calor
absorbido. En la Figura 7. se muestra una guía para la selección de hornos.
Tipo de combustible – El combustible que se va a quemar en un horno
tiene un efecto importante en el diseño. Por tal razón, se debe decidir con
anticipación el tipo o tipos de combustibles que se quemarán antes de
comenzar con los cálculos detallados del diseño. Entre los factores
afectados por el tipo de combustible se encuentran:
1. Eficiencia del horno – El valor del combustible afectará la inversión
incremental del horno, la cual puede ser justificada para aumentar la
eficiencia.
2. Costo del horno – En general, el costo de inversión de un horno
diseñado para quemar combustible líquido pesado es 10–20% mayor
que el costo de inversión si sólo se quema gas. Esto se debe
principalmente a la inversión que representan los sopladores.
3. Superficie extendida en la sección de convección – Los tubos con
aletas se ensucian fácilmente por lo que este tipo de tubos se deben usar
cuando sólo se queme gas (o combustible líquidos muy livianos). Los
tubos (studded) pueden ser usados si el combustible es más pesado que
900 kg/m3 (25°API) a 15°C (60°F).
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4. Limpieza de la sección de convección – Si el combustible contiene
más de 0.1 g/kg (0.01% en peso) de cenizas, se deben instalar
sopladores de hollín para mantener limpios los tubos de convección.
5. Tipos de quemadores – La quema de gas se hace usualmente con
quemadores de tiro natural. Este tipo de quemadores son fáciles de
operar y mantener, además la combustión es buena y la atenuación del
ruido es fácilmente controlada con silenciadores primarios y cámaras de
distribución.
Para reducir estos problemas, cuando se esté quemando aceite se
deben usar quemadores de tiro forzado. Con este tipo de quemadores
se logra una mejor combustión, el mantenimiento y la atención de la
operación se reducen y el ruido es fácilmente atenuado. El sistema de
tiro forzado es adaptable al control de computadoras.
6. Arreglo de la sección de radiación y convección – Para quemar
combustibles líquidos se requieren mayores espacios libres entre los
quemadores y los tubos, comparado con combustibles gaseosos,
debido a que en la quema de combustibles líquidos la llama producida
es mucho más larga. La velocidad másica de los gases de escape en la
sección de convección debe ser diseñada más baja cuando se queman
líquidos que cuando se quema gas, debido al mayor potencial de
ensuciamiento del combustible líquido.
7. Exceso de aire de diseño – Para obtener combustión completa del
combustible se requiere una cantidad de aire de combustión mayor que
el requerido teóricamente para combustión completa. Esto es causado
por variaciones en la distribución de aire y combustible a cada
quemador, y la mezcla imperfecta del aire y combustible en el quemador
y en la llama. Por tal razón, se debe suplir aire en exceso a fin de obtener
una buena combustión. Sin embargo, no se debe suministrar más aire
en exceso que el requerido, ya que esto implica pérdidas de combustible
debido a que el aire adicional debe ser calentado y venteado por la
chimenea con lo cual se malgasta combustible.
Todos los diseños de hornos con tiro forzado o tiro natural y que quemen
gas combustible deben basarse en 20% de exceso de aire. Por otro lado,
los diseños de hornos con tiro natural y que queman combustible líquido
o una combinación de gas/líquido, presentan grandes dificultades para
un buen mezclado, por tal razón, para este tipo de diseño se debe tomar
en cuenta un 30% de exceso de aire.
8. Materiales corrosivos – Si el combustible a ser quemado contiene altas
concentraciones de materiales corrosivos, tales como vanadio, sodio o
azufre; se requerirá de materiales especiales para el refractario y los
soportes de los tubos.
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La temperatura de diseño del metal de los tubos debe ser mantenida por
debajo de 620°C (1150°F), si el combustible contiene más de 40 mg/kg
(40 ppm) de vanadio y sodio.
9. Corrosión en sitios fríos – Con el fin de evitar la corrosión en sitios fríos,
se debe tomar en consideración la temperatura del metal y las
temperaturas de entrada de la carga cuando estas estén entre
120–150°C (250–300°F). Cuando se queman combustibles que
contienen azufre, parte de este azufre se convierte en trióxido de azufre
(SO3), el cual se combina con vapores de agua formando ácido sulfúrico,
el cual permanece en forma gaseosa mientras su temperatura esté por
encima de su punto de condensación y se condensa en áreas
relativamente frías, (entre 120–150°C) (250–300°F) causando corrosión
en el metal. Las superficies más propicias a ser afectadas son los lados
aguas abajo de la sección de convección, debido a que como sólo ocurre
una pequeña transferencia de calor, la temperatura del metal de los
tubos es muy cercana a la temperatura del fluido del proceso.
Temperatura de chimenea – El valor económico de la temperatura de la
chimenea es una función del valor del combustible, de la temperatura de
entrada del fluido del proceso, del costo de inversión incremental de la
sección de convección y del coeficiente requerido para el retorno de la
inversión incremental.
A medida que la temperatura de la chimenea se reduce, el calor es
desviado de la zona de radiación a la sección de convección. De esta
manera, mientras que la inversión en la sección de convección y chimenea
aumentan, hay una compensación bajando la inversión de la zona de
radiación. Estos conceptos también pueden utilizarse en hornos donde el
calor de radiación sea fijo (tales como craqueos con vapor y reformadores),
si el incremento en el calor de convección reduce la inversión requerida
para otro equipo.
Es importante que, cuando se esté fijando este valor para nuevas
instalaciones ó para instalaciones a ser remodeladas, se haga un trabajo
conjunto con los grupos de Estimación de Costos, ya que pueden existir
ahorros importantes en equipos tan costosos como lo son los hornos de
proceso.
Condiciones operacionales y características de fluido en servicios de
puro líquido o con vaporización – Estos hornos son diseñados para
minimizar la formación de coque. A temperaturas de película por encima
de 350°C (660°F) aproximadamente (usualmente equivale a una
temperatura volumétrica de fluido por encima de 315°C (600°F)), se da
origen a craqueo del lado interno de la pared del tubo. Los hidrocarburos
son craqueados y una película de coque se forma gradualmente. Esta
película produce una alta caída de presión a través del serpentín y altas
temperaturas del metal del tubo. Estos dos factores deben tomarse en
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cuenta en el diseño. Tarde o temprano, todos los hornos en estos servicios
deben decoquificarse.
A fin de minimizar la diferencia entre la temperatura volumétrica del fluido
y la temperatura de la película es necesario un coeficiente de película alto,
el cual es obtenido manteniendo condiciones de flujo turbulento dentro del
tubo. Mientras más grande sea la velocidad másica, mayor será el
coeficiente de transferencia de calor.
Sin embargo, si la velocidad másica es muy alta causará una caída de
presión elevada en el serpentín, lo que implica alto costo por bombeo,
aumento en la presión de diseño del equipo aguas arriba y posible erosión
en los retornos de los tubos. Para servicios convencionales de
hidrocarburos (líquidos o vaporizados), la velocidad másica de diseño es
mantenida en el rango de 1200 a 1700 kg/s–m2 (250 a 350 lb/s–pie2). Este
rango ha demostrado en la práctica ser satisfactorio para hornos que
tengan flujos verticales u horizontales. En el documento
PDVSA–MDP–05–F–02, se dan algunas recomendaciones específicas
sobre velocidad másica.
En condiciones por debajo del rango de operación, la velocidad másica
debe mantenerse por encima de 730 kg/s–m2 (150 lb/s–pie2). Esto puede
resultar en una alta velocidad másica a las condiciones de diseño (asociado
con bajos costos) en hornos diseñados para un alto rango de operabilidad
o donde se hace una inversión para aumentar sustancialmente la carga del
horno. Recircular a través del horno puede considerarse para mantener la
velocidad másica en condiciones del rango de operación (turndown) y
evitar alta caída de presión en condiciones de diseño. En general, un diseño
con un rango de operación menor de 60% de la carga de diseño produce
un sobre costo.
En algunas situaciones, tales como a la salida de un horno de vacío, no es
posible mantener esta velocidad másica alta. Debido a la baja presión y al
alto volumen específico del gas, si la velocidad másica es alta se puede
alcanzar la velocidad crítica (o sónica) a la salida del horno. Esto puede
causar erosión en los tubos del horno o en la línea de transferencia y
oxidación del fluido (lo cual puede perturbar el fraccionamiento en la torre).
Para evitar estos problemas, los hornos de vacío y las líneas de
transferencia son diseñadas para velocidades por debajo de 80% de la
velocidad crítica (Ver documento PDVSA–MDP–05–F–04).
Este método requiere reducir el valor del diseño de la velocidad másica en
la salida de los tubos a un valor entre 580–730 kg/s–m2 (120–150
lb/s–pie2), pero no puede ser menor que 440 kg/s–m2 (90 lb/s–pie2) bajo
condiciones de “turndown”. Para evitar la velocidad crítica, es preferible
bajar la velocidad másica a la salida de los tubos en hornos de vacío que
aumentar la presión a la salida del serpentín. Esto último también evita el
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problema, pero al suprimir la vaporización hace que la temperatura
requerida a la salida del serpentín aumente excesivamente. Aun con esta
reducción en velocidad másica, la coquificación no es un problema a la
salida de los tubos, debido a la alta velocidad lineal y al poco tiempo de
residencia. En el diseño de la línea de transferencia, se debe asegurar que
la caída de presión no sea mayor que la requerida actualmente, ya que una
caída de presión excesiva en la línea de transferencia puede causar baja
velocidad lineal y alto tiempo de residencia, lo que se traduce en la
formación rápida de coque.
Además de los criterios de velocidad másica, los hornos de vacío de las
plantas de lubricantes también deben cumplir con los criterios de tiempo de
residencia/temperatura para evitar degradación de los productos
lubricantes.
Un coeficiente de película alto no necesariamente garantiza un diseño
satisfactorio. Si el calor transferido a cualquier punto es demasiado grande,
la vaporización en la superficie será tan rápida que se producirá una capa
de vapor por todo el área. La superficie será cubierta de burbujas de vapor,
las cuales no pueden ser removidas por el líquido. Por tal razón, el
coeficiente de película efectivo disminuye lo que resulta en temperaturas
excesivas en los tubos y en la película y la rápida formación de coque. Para
servicios típicos de vaporización de hidrocarburos la tasa máxima
permisible de transferencia de calor es 110 kW/m2 (35000 BTU/h–pie2)
antes de que se produzca sobrecalentamiento (asumiendo una velocidad
másica adecuada).
La transferencia de calor no es uniforme a través de la zona de radiación.
La densidad calórica promedio está entre 40–50% del máximo para tubos
expuestos al fuego por un sólo lado; esta mala distribución está
determinada por la geometría del horno. Por lo tanto, el diseño y operación
del horno debe basarse en densidades calóricas suficientemente
pequeñas a fin de obtener la densidad máxima permisible. En el documento
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se detallan las recomendaciones sobre la
densidad calórica promedio. Seguidamente, al igual que otros criterios
recomendados en el diseño de hornos, se asegura que la densidad calórica
máxima será la más adecuada.
A fin de evitar formación de coque o problemas de ensuciamiento, se debe
evitar la condición de ir al punto seco del serpentín. El material que no se
vaporice puede adherirse en el punto seco del tubo y causar grandes
obstrucciones. Este material extraño o polímero pudo formarse durante el
almacenaje. Este tipo de hornos deben diseñarse de tal forma que el punto
seco queda fuera de la zona de calentamiento. El límite de la máxima
evaporación en el serpentín debe ser 80%.
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Por otro lado, cuando un destilado es alimentado directamente al horno (sin
almacenaje intermedio), el riesgo que se corre de ir al punto seco es
mínimo, debido a que el destilado ha sido vaporizado completamente.
El criterio normal para el diseño de servicios de vaporización puede que no
sea aplicable a fluidos con un solo componente en tubos horizontales. El
flujo estratificado, derivado de temperaturas excesivas en el metal del tubo,
ha sido encontrado en hornos que operan cerca de la interfase entre flujo
tapón y burbuja o espumoso (Ver PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar
MDP versión 1986, Subsección 14C)).
Hornos en servicios para puro vapor – Los hornos con flujo de puro
vapor no son susceptibles a los problemas severos de coquificación,
debido a la naturaleza ligera del fluido del proceso. Con la velocidad
máxima a condiciones de diseño se puede obtener un coeficiente fílmico
adecuado cuando las velocidades másicas están entre 75 y 490 kg/s–m2
(entre 15 y 100 lb/s–pie2). A velocidades más altas, como las usadas en
servicios de vaporización, se puede dar origen a caídas de presión altas en
flujo puro–vapor. Estos ∆P altos no son económicos en circuitos con
compresores.
Hornos de servicio múltiple – En muchos casos, se pueden incluir dos
o más servicios en un mismo horno, con ahorros sustanciales en la
inversión. Esto aplica para hornos con cabina y del tipo cilíndrico–vertical.
Con el propósito de proporcionar flexibilidad y control de la operación de
cada servicio, los mismos deben estar separados por una pared interna
refractaria.
Si un servicio opera a 100% de su capacidad, el otro u otros servicios
pueden reducirse a 75% de la capacidad de diseño; asumiendo que todos
los servicios están integrados adecuadamente en la sección de
convección. Todos los servicios pueden reducirse al 50% del diseño en la
sección de radiación. Los hornos con cajas verticales también pueden ser
usados para dos servicios. En este caso no se requiere la pared con
refractario interno entre los dos servicios.
Hornos de alta presión – Para el diseño de hornos de alta presión, 7000
kPa (1000 psig) manométricos y mayores, se requieren tomar
consideraciones mucho más conservadoras que para el diseño de hornos
de baja presión, debido a los daños potenciales ocasionados por fallas en
los tubos. Por tal razón, se deben tomar en cuenta los siguientes
requerimientos mínimos a fin de reducir la probabilidad de falla de un tubo
y minimizar los daños posteriores:
1. Minimizar el riesgo de llamas tocando los tubos y alta temperatura del
metal del tubo con buenas dimensiones de la cámara de combustión.
También puede considerar la quema por ambos lados del tubo y no
quemar aceite combustible.
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2. Usar la Sección 1 del Código ASME para determinar el espesor mínimo
de los tubos de la pared. A fin de asegurar que este espesor es adecuado
con respecto a tensiones térmicas, relajación, fatiga, etc.; se deben
revisar los cálculos..
3. Usar diámetros de tubo pequeños, 100 mm (4 pulg) D.I. máx. para limitar
la velocidad de descarga en caso de fallas de tubos.
4. Incorporar un sistema de alivio en la cámara de combustión, para
mantener la presión dentro de la capacidad estructural del horno en caso
de cualquier falla.
5. Suministrar válvulas que se operen con control remoto a la entrada y
salida para aislar el horno del proceso en caso de fallas de tubos. Ubicar
las válvulas de tal forma que queden protegidas del horno y permitan el
acceso en caso de falla. Las válvulas de retención no son recomendadas
para propósitos de aislamiento del horno.
4.5
Gráficas para cálculos de combustión
Combustibles líquidos
La Figura 8. presenta los calores de combustión de los combustibles líquidos y de
las fracciones de petróleo en función de la gravedad API. Se muestran tanto los
valores caloríficos superiores, (PCS) (HHV) e inferiores (PCI) (LHV). Estos valores
han sido corregidos en base al efecto promedio de impurezas (diferentes al agua)
que se encuentran usualmente en los combustibles líquidos. Estas impurezas
promedio son bastante representativas, aunque pudiese haber desviaciones
apreciables para un combustible en particular. En general, los valores caloríficos
de los combustibles líquidos promedio se encuentran dentro del 1% de diferencia
con los valores obtenidos con las curvas. En el caso que se desee hacer cálculos
en forma automatizada, en el Manual de datos técnicos del API, capítulo 14, se
presenta el procedimiento 14A1.3, el cual incluye, además, ecuaciones para
corregir por impurezas.
Las Figuras 12., 13., 14., 15. y 16. proporcionan el calor disponible para la
combustión a 15°C (60°F) de los combustibles líquidos con gravedades de 0, 5,
10, 15 y 20 °API), respectivamente. Debido a que estos gráficos difieren
ligeramente unos de otros, no es necesario interpolar. El calor disponible a una
temperatura y un porcentaje de exceso de aire dados puede leerse en la figura
para los combustibles líquidos cuya densidad sea semejante a la del combustible
líquido en cuestión. Si se sabe que las impurezas difieren apreciablemente de las
consideradas para los combustibles promedio en la Figura 8., se puede corregir
el calor disponible en proporción directa a la porción de hidrocarburo del
combustible, considerando el azufre como material inerte.
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Combustibles gaseosos
La Figura 9. proporciona los calores de combustión para gases parafínicos y
olefínicos, en función del peso molecular. Los calores de combustión de los
componentes puros que usualmente se encuentran en los gases combustibles se
muestran en la tabla siguiente:
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Componente
PCS (HHV)
Hidrógeno
Monóxido de carbono
Sulfuro de hidrógeno
Metano
Etano
Etileno
Propano
Propileno
Butano
Butileno
NOTA:
142.0
10.0
17.4
55.6
51.9
50.2
50.2
48.8
49.5
48.4
PCI (LHV)
120.0
10.0
16.0
50.0
47.4
47.2
46.3
45.8
45.8
45.4
Para obtener los valores en BTU/lb, multiplicar por 429.953
De la figura 17. a la 20. se presenta el calor disponible para la combustión a 15°C
(60°F) de combustibles gaseosos con varios valores caloríficos. Estas curvas
representan combustibles típicos de refinería como lo son las mezclas de H2,
hidrocarburos e inertes. Dichas curvas no representan mezclas que constituyen
esencialmente hidrocarburos puros (p. ej. gas natural).
Propiedades del gas de chimenea
Las Figuras 10.A., 10.B., 11.A. y 11.B., presentan las entalpías de los
componentes del gas de chimenea. Las Figuras 21.A. y 21.B. suministra el
contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea para la combustión de
varios combustibles como función del porcentaje de exceso de aire. En el caso que
se desee hacer cálculos en forma automatizada, en el Manual de datos técnicos
del API, capítulo 14, se presenta la ecuación 14–0.4, la cual permite obtener dicho
contenido como un porcentaje molar, pero requiere conocer el contenido de
inertes, relación C/H y contenido de azufre. Las Figuras 22.A. y 22.B. proporcionan
la masa de gas de chimenea por unidad de masa de combustible en función del
porcentaje en exceso de aire. En el caso que se desee hacer cálculos en forma
automatizada, en el Manual de datos técnicos del API, capítulo 14, se presenta la
ecuación 14–0.3, la cual permite obtener dicho valor como masa de gas de
chimenea por unidad de masa de combustible, pero requiere conocer el contenido
de inertes, relación C/H y contenido de azufre.
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El efecto del porcentaje en exceso de aire sobre las propiedades físicas del gas
de chimenea no está claro. Por lo tanto, ha sido despreciado en las Figuras 23.y
24., las cuales suministran las viscosidades y conductividades térmicas,
respectivamente, del gas de chimenea en función sólo de la temperatura.
4.6
Programas de computación para cálculos/simulación de hornos
Existen, en el mercado, compañías dedicadas a la investigación y desarrollo en
el área de hornos y calderas de fuego directo y el uso de la tecnología de
computación aplicada al desarrollo de “Software“ para la evaluación de este tipo
de equipos.
Entre estas compañías se encuentran PFR y HTRI (Heat Transfer Research
Institute), con la serie de programas de HTRI.
4.6.1
Heat Transfer Research Institute (HTRI):
Los programas de HTRI son el “estándar de facto” para diseño de
intercambiadores de calor. PDVSA adquirió toda la serie de programas de HTRI,
para tenerlos disponibles a nivel corporativo. Aún cuando la experticia principal de
HTRI está en intercambiadores de calor, ha hecho una reciente incursión en el
cálculo de hornos con el programa “FH–0”, el cual simula el comportamiento de
un horno existente, además de hacer cálculos de combustión con cualquier tipo
de combustible.
Este programa es útil para resolver problemas operativos, evaluar diseños
competitivos de vendedores, evaluar cambios para remodelar hornos viejos, etc.
4.6.2
PFR:
Esta compañía se presenta con el programa “FRNC–5”, el cual simula y predice
la eficiencia de la mayoría de los hornos y calderas de fuego directo que se
encuentran en instalaciones de refinación de petróleo, plantas petroquímicas y en
esquemas de cogeneración. La mayoría de las partes de un horno pueden
simularse, incluyendo secciones de convección en hogares (fireboxes) múltiples,
ductos, chimeneas, muchas configuraciones de serpentines, tipos variados de
tubos y aletas, líneas de transferencia, múltiples (manifolds) y aditamentos de
tuberías.
El enfoque riguroso de simulación empleado por este programa sigue a las
corrientes del proceso y de los gases de combustión a medida que pasan por cada
serpentín y sección del horno, permitiendo determinar en forma precisa lo
siguiente:
1.
Eficiencia global del horno y del hogar ó cámara de combustión (firebox)
2.
Temperaturas del gas de combustión saliendo de la cámara de combustión,
y entrando a la chimenea
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3.
Densidades de flujos pico, promedio convectivo y radiante local, de calor.
4.
Determinación de regímenes de ebullición y de flujo bifásico.
5.
Transferencia de calor y caída de presión en flujo bifásico
6.
Transferencia de calor y tiro del lado de las llamas
7.
Presencia de flujo estrangulado (“choked”), tubos secos o corrosión
potencial por extremos fríos.
Este programa está disponible a través de TEIG (Dpto de Ingeniería General), en
INTEVEP, S.A.
5
APENDICES
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Figura 9
Figura 10A
Figura 10B
Figura 11A
Figura 11B
Figura 12
Figura 13
Figura 14
Lista de puntos cubiertos normalmente en las especificaciones de
hornos
LIsta de puntos cubiertos en las especificaciones de servicios de
hornos
Factores que afectan el diseño y seleccion de hornos
Hornos – verticales cilíndricos
Horno vertical – cilíndrico con sección de convección horizontal
Hornos con tubos horizontales
Variaciones en hornos tipo cabina
Horno tipo caja con tubos verticales
Horno tipo caja con tubos horizontales con ala sencilla
Guía para la selección de hornos
Calor de combustión de aceites combustibles y fracciones de
petróleo
Calor de combustión para gases parafínicos y oleofínicos
Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas
presiones (H2O, CO, CO2, SO2)
Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas
presiones (H2O, CO, CO2, SO2) (Cont.)
Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas
presiones (aire, O2, nO2)
Entalpía de los componentes del gas de chimenea a bajas
presiones (aire, O2, nO2) (Cont.)
Calor disponible por combustión de aceite combustible (0°API)
Calor disponible por combustión de aceite combustible (5°API)
Calor disponible por combustión de aceite combustible (10°API)
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Figura 15
Figura 16
Figura 17
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 21A
Figura 21B
Figura
Figura
Figura
Figura
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Calor disponible por combustión de aceite combustible (15°API)
Calor disponible por combustión de aceite combustible (20°API)
Calor disponible por la combustion de gas combustible de
refinería
Calor disponible por la combustión de gas combustible de
refinería
Calor disponible por la combustión de gas combustible de
refineriía
Calor disponible por la combustión de gas combustible de
refinería
Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea
(unidades métricas)
Contenido de dióxido de carbono en el gas de chimenea
(unidades metricas) (cont.)
kg de gas de chimenea por kg de combustible
lb de gas de chimenea por lb de combustible
Viscosidad absoluta del gas de chimenea a 1 atm
Conductividad térmica del gas de chimenea a 1 atm
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TABLA 1. LISTA DE PUNTOS CUBIERTOS NORMALMENTE EN LAS
ESPECIFICACIONES DE HORNOS
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a. Fluido del proceso
Condiciones Operacionales
f. Condiciones para cada sección de tubos: (radiación,
convección, vapor sobrecalentado)
1. Carga
1. Densidad
2. Porcentaje de vaporización a la entrada y
calórica
promedio
(superficies
extendidas basadas en área externa total)
salida
2. Temperaturas de entrada y salida de la sección
3. Calor absorbido (Heat Duty)
3. Presiones de entrada y salida de la sección
b. Vapor sobrecalentado (si existe)
4. Temperatura de gases de combustión, a la salida
de cada sección (temp. de la chimenea). Estas
1. Carga
temperaturas también son usadas para diseñar
2. Calor absorbido
los tubos soportes de la sección de convección
c. Calor absorbido total y calor suministrado (PCI)
g. Temperatura de diseño del refractario caliente
d. Porcentaje exceso de aire en chimenea consumido por
quemador
e. Eficiencia (basada en poder calorífico inferior)
a. Número y D.E.: radiación, tubos de choque, convección
(tubos lisos y de superficie extendida) y vapor
Tubos
g. Espacio centro–a–centro (1)
h. Espacio centro–a–pared (1)
b. Número de pasos: radiación, protección, convección y
i.
Espacio centro–a–centro de quemadores (1)
j.
Materiales
vapor
c. Número de tubos por fila: protección, convección y
vapor (1)
k. Detalles de tubos enroscados (longitud, diámetro, números
por fila, espacio por fila, material)
d. Espesor promedio (o mínimo) de la pared
l.
e. Longitud expuesta
f.
Area expuesta, incluyendo superficie extendida
Detalle de tubos con aletas (altura, espesor, separación,
material)
m. Prueba hidrostática del serpentín (4)
Cabezales
a. Tipo
c. Ubicación: Dentro y fuera de la cámara de combustión
(radiación dentro y convección fuera de la cámara)
b. Materiales: normalmente igual que los tubos (los
cabezales de convección pueden ser de material de baja
aleación cuando los tubos son de grado alto, siempre y
cuando esté basado en temperaturas altas del metal
causadas por superficies extendidas).
a. Sección de radiación
Dimensiones (1)
d. Espacio de sopladores de hollín en la sección de convección
b. Sección de convección (incluyendo desviadores)
c. Elevación aprox. del piso del horno (la quema de fondo
requiere 2.0 m (6 pie–6 pulg) de espacio libre piso del
horno a aprox. 3.6 m (12 pie–0 pulg) por encima de los
quemadores de tiro forzado)
e. Ubicación de puntos de observación
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TABLA 1 (Cont.)
Chimenea (1)
d. Area de la sección transversal y arreglos del ducto a la
a. Ubicación
chimenea
b. Diámetro interno de la salida
e. Tiro requerido por encima de la sección de convección, si el
c. Altura por encima de la sección de convección
vendedor diseña cualquier parte del ducto o chimenea
Seguridad y misceláneos (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)
a. Medidas contra fallas de alimentación o de combustible c. Refractario especial y requerimientos de soportes de tubos.
(3)
b. Previsiones para purgar con vapor la
cámara de
combustión
a.
Fabricación
Quemadores (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)
f. Ubicación (1)
b. Tiro (tiro natural o forzado, combinación de combustible
gas/aceite)
c. Modelo del quemador
d. Tamaño
g. Flujo normal y máx. de combustible
h. Tiro mínimo en el nivel del quemador
i.
Protecciones de los quemadores (pilotos) (4)
j.
Plenum Chambers, si se requieren
e. Número
Combustible Aceite
f. Presión del vapor de atomización a quemadores
a. Requerimiento total
b. Densidad (4)
g. Contenido de sólidos y/o componentes corrosivos (4) (V, Na,
S, Cenizas)
c. Temperatura de aceite en el quemador
h. Poder calorífico inferior y superior(PCI, PCS)
d. Viscosidad del aceite en el quemador
e. Presión en el quemador
Combustible Gas
d. Componentes corrosivos (S)(4)
a. Requerimientos totales
b. Presión y temperatura en los quemadores
e. Peso molecular
c. Poder calorífico inferior y superior (PCI, PCS)
Instrumentos (3)(5)
a. Controles de temperatura a la salida del serpentín
e. Analizador del oxígeno (especificado en la sección de
instrumentos)
b. Puntos de temperatura del metal del tubo
c. Puntos de presión y temperatura del fluido
f.
Controles del tiro forzado
d. Tiro manométrico
g. Sistema de parada de emergencia
Decoquificación Aire–Vapor
a. Proporcionados para expansión térmica (4)
b. Diseño del sistema de decoquificación (3)
a. Tipo (retractable)
Sopladores de Hollín (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)
d. Presión y cantidad de vapor (Nota en sección de hornos: si
es menor que 1720 kPa (250 psig) manométricos
b. Número
c. Ubicación (1)
Plataformas (Ver PDVSA–MID–L–TP–2.7)
Cualquier requerimiento adicional referente a plataformas y accesos debe ser especificado (4).
Sistema de Tiro Forzado
Consultar PDVSA–MDP–05–F–05
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TABLA 1 (Cont.)
NOTAS
1. Puntos mostrados en dibujo del horno
2. Eliminada
3. Cubierto en el diagrama de flujo
4. Información requerida PDVSA–MID–L–TP–2.7
5. Los instrumentos son mostrados en el diagrama de flujo. También se encuentran en el dibujo del
horno.
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TABLA 2. LISTA DE PUNTOS CUBIERTOS EN LAS ESPECIFICACIONES DE
SERVICIOS DE HORNOS
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Calor del Combustible
Incluye cualquier servicio requerido para
flexibilidad.
Combustible Quemado, Temperatura
Chimenea, PCI y Eficiencia
(Factores con los cuales el fabricante puede
desarrollar el diseño económico)
Densidad Calórica Máxima Permisible
Para cada sección sobre la base de tubos
lisos
Diseño del Porcentaje de Exceso de Aire
Características de la Alimentación
Quemadores
a. Tipo
b. Pilotos requeridos
c. Tipo de control requerido contra el ruido
Combustible(s)
a. Flujo requerido
b. Características (PCI, PCS, *Densidad, etc.)
c. Condiciones
operacionales
en
los
quemadores
(temperatura y presión del
combustible, presión de atomización del
(Tipo, gravedad, viscosidad, temperatura,
curvas de entalpía, etc).
Condiciones Operacionales
A. Flujo de alimentación
B. Presión y temperatura de entrada
C. Presión y temperatura de salida
D. Vaporización a la salida del serpentín
vapor, etc).
d. Características del combustible de los pilotos
e. *Cantidad de V, Na, S y cenizas en aceites
combustibles
Instrumentos Requeridos
(PDVSA–MID–K–337)
a. Termopozos e indicadores de temperatura
Descoquificación Aire–Vapor
a. *Márgen de seguridad para expansiones
térmicas
Limpieza de la Sección de Convección
E. Caída de presión mínima y máxima (limpia y a. *Sopladores de hollín requeridos si
el
con carbón)
combustible contiene más de 0.1 g/kg (0,01 %
F. Velocidad másica mínima Limpieza de la
Sección de Convección
Tubos
A. Diámetro externo (D.E.)
B. Materiales
C. Corrosión permitida y/o vida útil requerida
peso) de cenizas
1. Tipo de sopladores (retractable)
2. Presión de vapor para los sopladores
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TABLA 2 (Cont.)
Chimenea
A. Altura (altura mínima requerida por Manual de Ingeniería de Diseño
consideraciones de contaminación ambiental
o por cercanía a estructuras o edificios)
B. Temperatura de diseño para el aire en verano. a. PDVSA–MID–L–TP–2.7,
Hornos
de
Procesos, Requisicion, análisis de ofertas y
detalles de compra
b. Otros relacionados con Hornos de Procesos,
como B–201–PR
“Calentadores de fuego
directo”, K–337
“Instrumentación para
Hornos”, etc.
* Información requerida por
PDVSA–MID–L–TP–2.7
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TABLA 3. FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO Y SELECCION DE HORNOS
Consideraciones de Diseño
Observaciones
Tipo de Servicio (fluido deseado)
Requieren velocidad máxima adecuada para minimizar formación
de coque
S
S
S
Puro líquido
Vaporización (70–80% máx. dentro del serpentín)
Puro Vapor
Carga Calórica
Condiciones operacionales
S
S
Flujo de alimentación
Normalmente no coquifica; velocidad másica baja para ∆P mín.
Determina el tipo de horno
Afecta tamaño de tubos y número de pasos
Condiciones de entrada y salida
– Propiedades
– Temperatura
– Presión
Alta presión, 7000 kPa man. (1000 psig), requiere
consideraciones especiales
– Vaporización
Para evitar sobrevaporización se debe minimizar la entrada de
vapor en hornos multipasos
– Composición
Los fluidos con un solo componente requieren consideraciones
especiales en servicios de vaporización
Características del Fluido
S
S
S
S
S
Coquificación
Estabilidad del calor
Es importante el tiempo de residencia/temperatura
Corrosividad
Afecta el material del tubo requerido
Contenido H2/H2S
Viscosidad
Alta viscosidad origina un bajo coeficiente fílmico
Combustibles
Gas y/o líquido
Afecta la superficie de la sección de convección, su limpieza y
tipo de quemadores
Componentes corrosivos
Afecta el soporte de los tubos y el material refractario
Costo
Afecta la eficiencia del horno
Afecta la justificación de un precalentador de aire
Requerimientos Especiales
S
S
S
S
S
S
Alto rango de operación
Geometría del horno, velocidad másica, ∆P
Pre–inversión
Se consideran dos grupos de condiciones
Limitaciones de espacio
Tipo de horno
Requerimientos especiales de refinería
Experiencia operacional y en mantenimiento
Contaminación ambiental, concentración de SO2
Altura de la chimenea
Ruido
Muflas, quemadores de tiro forzado.
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Fig 1. HORNOS – VERTICALES CILINDRICOS
TUBOS DE
CONVECCION
ALETEADOS
Manga
deflectora
ZONA DE
COMBUSTION
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Fig 2. HORNO VERTICAL – CILINDRICO CON SECCION DE CONVECCION
HORIZONTAL
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Fig 3. HORNOS CON TUBOS HORIZONTALES
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Fig 4. VARIACIONES EN HORNOS TIPO CABINA
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Fig 5. HORNO TIPO CAJA CON TUBOS VERTICALES
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Fig 6. HORNO TIPO CAJA CON TUBOS HORIZONTALES CON ALA SENCILLA
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Fig 7. GUIA PARA LA SELECCION DE HORNOS
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Fig 8. CALOR DE COMBUSTION DE ACEITES COMBUSTIBLES Y FRACCIONES DE
PETROLEO
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Fig 9. CALOR DE COMBUSTION PARA GASES PARAFINICOS Y OLEOFINICOS
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Fig 10.A ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJAS
PRESIONES (H2O, CO, CO2, SO2)
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Fig 10.B ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJAS
PRESIONES (H2O, CO, CO2, SO2) (CONT.)
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Fig 11.A ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJAS
PRESIONES (AIRE, O2, NO2)
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Fig 11.B ENTALPIA DE LOS COMPONENTES DEL GAS DE CHIMENEA A BAJAS
PRESIONES (AIRE, O2, NO2) (CONT.)
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Fig 12. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (0°API)
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Fig 13. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (5°API)
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Indice norma
Fig 14. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (10°API)
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Indice norma
Fig 15. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (15°API)
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Fig 16. CALOR DISPONIBLE POR COMBUSTION DE ACEITE COMBUSTIBLE (20°API)
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Fig 17. CALOR DISPONIBLE POR LA COMBUSTION DE GAS COMBUSTIBLE DE
REFINERIA*
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Fig 18. CALOR DISPONIBLE POR LA COMBUSTION DE GAS COMBUSTIBLE DE
REFINERIA*
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Fig 19. CALOR DISPONIBLE POR LA COMBUSTION DE GAS COMBUSTIBLE DE
REFINERIA*
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Fig 20. CALOR DISPONIBLE POR LA COMBUSTION DE GAS COMBUSTIBLE DE
REFINERIA*
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Fig 21.A CONTENIDO DE DIOXIDO DE CARBONO EN EL GAS DE CHIMENEA
(UNIDADES METRICAS)
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Fig 21.B CONTENIDO DE DIOXIDO DE CARBONO EN EL GAS DE CHIMENEA
(UNIDADES METRICAS) (CONT.)
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Fig 22.A KG DE GAS DE CHIMENEA POR KG DE COMBUSTIBLE
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Fig 22.B LB DE GAS DE CHIMENEA POR LB DE COMBUSTIBLE
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Fig 23. VISCOSIDAD ABSOLUTA DEL GAS DE CHIMENEA A 1 ATM
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Fig 24. CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL GAS DE CHIMENEA A 1 ATM