Automatización y control de quemador radiativo para uso en hornos industriales

Abstract

El presente trabajo de investigación desarrolla la automatización, control e implementación de un quemador radiativo a gas en la cámara de combustión de un horno industrial usando la tecnología de combustión en medios porosos inertes (MPI), con el objetivo de cumplir con la normativa requerida para su certificación. Para desarrollar la implementación se cuenta con un horno industrial MAIGAS tipo Siam, el cual corresponde a un horno de tubos anulares de 5 m2 con una cámara de combustión de 3,06 m³ (0,9 x 2,2 x 1,55 m) y una superficie de colección mediante “techos activos” de 35 m2, ubicado en almacén Villa Monte, calle Los Guindos n° 10, en el sector de Agua Santa, Viña Del Mar. Se estudian las características del horno para estimar el aporte térmico necesario en el proceso. Con esto, se diseña y fabrica un quemador de medios porosos de potencia máxima 60 kW, dimensionado para operación a 45 kW, el cual es caracterizado mediante pruebas experimentales de laboratorio donde se evalúa la tasa radiativa, temperatura del MPI y emisiones de gases en un rango de operación entre 12 y 48 kW, equivalente a tasas de quemado entre 500 y 2000 kW/m² aproximadamente. Dichas pruebas buscan verificar que el desempeño del quemador es el adecuado para una implementación segura. Posteriormente, se desarrolla la automatización del quemador de acuerdo a los requerimientos especificados en la Norma chilena NCh3111 (Of. 2007) “Quemadores de aire forzado que utilizan combustible gaseoso”, cuyo cumplimiento hace accesible la certificación del equipo ante la SEC, lo cual permite su comercialización y uso. Para la automatización del quemador, se incorpora, entre otros sistemas, una llama piloto, detector de llama por ionización, chispero de ignición, electroválvulas monobloc y piloto, presóstatos de gas y aire, y un dispositivo controlador de llama electrónico comercial.