INDUSTRIAS I

Ing. Bruno A. Celano Gomez

Abril 2015

HORNO ROTATIVO

HORNO ROTATIVO

• Continuo

• Calentamiento Externo

• Llama libre

• Aplicaciones: cemento, cal, aluminio, etc.

Horno Rotativo

Diagrama

Horno Rotativo

RADIACION CONVECCION CONDUCCION

TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL HORNO ROTATIVO

Horno Rotativo

Dimensionamiento H.R.

• G = velocidad de alimentación

• V = vel. desplazamiento del material dentro del horno

• M = masa de mat.que se encuentra en el horno

• S = pendiente del horno

• N = velocidad de rotación del horno

• t = tiempo de permanecía

• R = retención, relación. entre vol. de mat. y el vol. del horno

D

G

M V

n L

t

t (min) = 0,19 * L (m) _

D (m) * N (rpm) * S (m/m)

V (m/hr) = 60 * L (m) _

t (min)

G (Kg/hr) = (kg/m3) * R * V (m/hr) * Sh (m2)

: peso específico del material Sh; sección del Horno

Dimensionamiento H.R.

PROBLEMA 1

Calcular el tiempo de paso y la capacidad diaria de un

Horno Rotativo que produce Cal (CaO), sabiendo que sus

dimensiones son L= 90 m y D= 3m. La velocidad de

rotación 1 rpm y la pendiente S= 0,05 m/m.

Datos:

R=10%

CaCO3=1400 kg/m3.

Dimensionamiento H.R.

PROBLEMA 2

Calcular las dimensiones de un Horno Rotativo en el que

se va a calcinar piedra caliza, sabiendo que el tiempo de

paso (t)= 60 min.; que se desea producir 210 ton./día de

Cal. Calcular, además la pendiente del horno (S) y la

relación L/D.

Datos:

N=0,9 r.p.m.

V= 40 m/hr.

R=10%

CaCO3 = 1,3 Kg./dm3.

Dimensionamiento H.R.

Balance Térmico H.R.

• Q1 = calor entregado al horno quemando combustible

• Q2 = calor utilizado en el calentamiento y la reacción química

• Q3 = calor que se llevan los gases por la chimenea

• Q4 = calor perdido por radiación y fugas en el horno

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

Q1

Q4

Q4

Q2

Q3

= Q2 . 100

Q1

• Q1 = calor entregado al horno quemando combustible

• Q2 = calor utilizado en el calentamiento y la reacción química

• Q3 = calor que se llevan los gases por la chimenea

• Q4 = calor perdido por radiación y distintas fugas en el horno

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

Q1

Q4

Q4

Q2

Q3

Balance Térmico H.R.

• comb = densidad del combustible.

• q = caudal horario del combustible.

• Hinf = poder calorífico inferior del combustible.

Q1 = comb . q . Hinf.

Balance Térmico H.R.

2 tipos de poderes caloríficos para cada combustible,

• Poder calorífico superior. (producida) comprende todo el calor producido, incluyendo el requerido para vaporizar la humedad que contiene el mismo.

• Poder Calorífico inferior. (aprovechable) El inferior no considera las calorías consumidas para vaporizar la humedad que contiene el combustible, por consiguiente éste es que el nos da las

calorías que realmente son aprovechables en un proceso térmico.

• Q(te a tr) = calor necesario para llevar el material hasta la temperatura de

reacción.

• Q(reac) = calor de reacción.

• Q(producto) = calor que absorbe el producto desde que se forma hasta que

sale del horno.

• Q(gas) = calor que entrega (-) el gas desde el momento de la reacción hasta

que sale por la chimenea.

Q2 = Q(te a tr) + Q(reac) + Q(producto) + Q(gas)

Balance Térmico H.R.

• Qcaco3 = calor necesario para llevar la piedra caliza hasta la temperatura

de reacción.

• Qreac. = calor de reacción CaCO3 CaO + CO2

• Qcao = calor que absorbe la cal desde que se forma hasta que sale del

horno.

• Qco2 = calor que entrega (-) el dióxido de carbono desde el momento de la

reacción hasta que sale por la chimenea.

Q2 = Qcaco3 + Qreac + Qcao + Qco2

Balance Térmico H.R. (ej: Producción de Cal)

• G = masas horarias (Kg. / h).

• C = calores específicos (Kcal / ºC . Kg.).

• Creac = calor de reacción (Kcal / Kg.).

• tch = temperatura de salida del dióxido de carbono por la chimenea.

Qcaco3 = Gcaco3 . Ccaco3 . (tr - tent.)

Qreac. = Gcaco3 . Cr

Qcao = Gcao . Ccao . (ts - tr)

Qco2 = Gco2 . Cco2 . (tch - tr)

Balance Térmico H.R. (ej: Producción de Cal)

• comb = densidad del combustible.

• q = caudal horario del combustible.

• Hsup = poder calorífico superior del combustible.

• Qch = porcentaje del poder calorífico superior que se llevan los gases

que salen por la chimenea.

• K = coeficiente de radiación del horno.

Q4 = . Sup. Horno . (tint - text)

Q3 = comb . q . Hsup .

Q4 = Q1 - (Q2 + Q3)

k

Qch/100

Balance Térmico H.R.

PROBLEMA 3

Calcular el calor horario entregado a un horno rotativo

sabiendo que se consumen 1.000 litros / hora de combustible

Hsup= 10.500 kcal/kg y Hinf= 10.000 kcal/kg. Determinar

además el calor que se llevaron los gases que salen por la

chimenea sabiendo que la temperatura de estos es de 450ºC

y la composición CO= 0,5%, el exceso de aire= 12%,

comb= 0,9 kg/l

Balance Térmico H.R.

Precalentador / Enfriador

Los precalentadores se usan para calentar el material que

va a entrar al horno rotativo, a efectos de lograr un mayor

rendimiento térmico del proceso y economizar

combustible.

Se basan en aprovechar los gases calientes que salen del

horno e intercambiar su calor en forma directa con el

material ingresante al horno en grandes torres que cuentan

con conductos y ciclones.

El material ingresa al horno a temperaturas del orden de los

800°C.

Precalentador

Precalentador

Los enfriadores son aparatos que mientras pasa el material

por la parrilla, se sopla con ventiladores aire desde el

exterior el que pasa a través del material y lo enfría. El

material que sale del enfriador lo hace a temperaturas del

orden de los 100°C.

El aire de enfriamiento eleva su temperatura y es utilizado en

precalentadores de material, molienda, quemadores, secado

de materiales, etc.

Enfriador

Enfriador