HORNOS INDUSTRIALES
Enviado por pirometalurgia • 16 de Diciembre de 2013 • 6.127 Palabras (25 Páginas) • 529 Visitas
10 HORNOS INDUSTRIALES
10.1 HORNO ROTATIVO
El horno rotativo es un horno continuo, a calentamiento externo y llama libre, cuyo uso principal es
en la fabricación del cemento Portland. También se utiliza en la fabricación de cal, aluminio, hierro
esponja, etc.
10.1.1 Descripción del Horno Rotativo
Consiste en un cilindro de acero, recubierto en su interior por ladrillos refractarios, que se
encuentran ligeramente inclinado respecto a la horizontal (menos de 10 grados) y que gira
lentamente, a velocidades inferiores a 5 r.p.m.
El cilindro cuenta con llantas de acero que se apoyan sobre rodillos. Los rodillos soportan el peso
del horno y su carga. Absorben dicho peso según dos componentes, la de mayor importancia
perpendicular al eje del horno y la otra, de mucho menor valor, paralela al eje del horno. La
componente perpendicular es absorbida en cada llanta mediante un par de rodillos, con ejes
paralelos al horno, denominados de apoyo. La componente axial es soportada por un único rodillo,
de eje perpendicular al del horno, denominado de empuje.
La cantidad de llantas y los consiguientes apoyos depende de la longitud del horno, En general, se
puede señalar que las llantas se encuentran distanciadas entre sí cada 25 o 30 metros.
El movimiento rotativo del horno es impulsado por un piñón acoplado a una corona (rígidamente
vinculada al cilindro de acero). Generalmente el motor que produce la rotación es eléctrico, del tipo
asincrónico o de corriente continua y, a través de un reductor de velocidad, moviliza al piñón.
El calentamiento del horno se efectúa con gases calientes que se producen por combustión, en un
quemador, de gas, fuel-oil, u otros combustibles. Habitualmente el quemador se ubica en el extremo
mas bajo. En la punta opuesta del horno se ubica la chimenea por donde se evacuan los gases del
mismo.
Esto significa que el extremo inferior del horno, donde se ubica el quemador, es la zona más
caliente. Los gases producidos van recorriendo el horno y entregando su calor, saliendo por el
extremo opuesto.
El material a procesar es alimentado por el extremo superior del horno (lado de la chimenea),
mediante dispositivos apropiados tales como roscas transportadoras, rampas, etc. A consecuencia de
la inclinación y rotación del horno, el material se desplaza a lo largo del mismo hasta el extremo
inferior (lado del quemador), donde sale a través de la boca de descarga. El material circula a
contracorriente con respecto al calor.
En los extremos el horno cuenta con cabezales no rígidamente vinculados al cilindro de acero. A
efectos de evitar perdidas de gases y material (en polvo), entre los extremos del cilindro y los
cabezales, se colocan cierres herméticos en forma de laberintos o friccionantes.
10.1.2 Dimensiones de los Hornos Rotativos Industriales
En los hornos rotativos industriales que trabajan en las fabricas de cemento portland nacionales, se
encuentran distintos tamaños de diámetros y largos. Como dato ilustrativo daremos como ejemplo el
más pequeño, ubicado en una planta en Mendoza que tiene un diámetro de 2,10 m y una longitud de
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5
69,0 m. El de mayor tamaño se encuentra en una planta localizada en Barker (Pcia. de Bs. As.), tiene
un diámetro de 5,65 m y una longitud de 180 m; su capacidad de producción alcanza a 2000 ton/día
de clinker de cemento.
Actualmente el horno de mayor capacidad de producción es el N° 7 de la empresa Loma Negra,
ubicado a en Olavarría, que produce 2600 ton/día de clinker. La elevada producción se consigue
como consecuencia de que el horno cuenta, a la salida de los gases, con torres de precalentamiento
del material que ingresa y eleva su temperatura de entrada a 800°C.
10.1.3 Perfil de temperaturas del Horno Rotativo
En la Figura N° 2 se representan las temperaturas del horno en función de la longitud del mismo.
El caso presentado en el gráfico es para la calcinación de piedra caliza, en la producción de cal, para
un horno rotativo simple que no cuenta con precalentadores del material entrante.
Del gráfico se infiere que la temperatura del horno es del orden de los 1000°C en la zona más
caliente y decrece a 400 o 500°C en la zona de salida de los gases por la chimenea.
10.1.4 Dimensionamiento del Horno
Con el objeto de dimensionar el horno rotativo es necesario determinar, en función de las
condiciones operativas, la velocidad de alimentación del material; la velocidad de desplazamiento
del material en el horno; el volumen del horno ocupado por el material; la velocidad de rotación del
horno y la pendiente del horno.
La velocidad de alimentación del material esta dada por la masa de material horario entrado al horno
y se designará: G (kg/hora).
La velocidad de desplazamiento del material dentro del horno, es la que desarrolla el material desde
que ingresa hasta que sale del mismo y se designa con V(m/hr). A mayor velocidad de
desplazamiento, menor tiempo de permanencia de las partículas en el horno.
El horno funciona con un volumen de material muy inferior al volumen del horno, entre 3% y 12%
del mismo. A los efectos del dimensionamiento se define un parámetro denominado Retención:
R=Volumen de Piedras/Volumen del Horno. El valor más usual es R=0,10 (10%).
La velocidad de rotación del horno se mide en revoluciones por minuto, se designa N (r.p.m.).
La pendiente del Horno se mide como la relación entre la diferencia de alturas entre los extremos del
horno y la longitud del horno, se designa S (m/m).
En la Figura N° 3 se ubican los elementos citados, es decir: G, V, N, S y M (kg) que es la masa del
material que se encuentra dentro del horno. También se señala t (min), que es el tiempo de
permanencia del material dentro de horno y que se denomina tiempo de paso.
A continuación, se vincularán los elementos citados para llegar a expresiones que permitan
dimensionar un horno rotativo.
El Manual Técnico del Fabricante de Hornos Allis Chalmers da una expresión empírica para el
calculo del tiempo de paso t, la que se detalla seguidamente:
t(min.) = 1,77 x Ö q x L(pies) x f
N(r.p.m.) x D(pies) x S(°)
Donde:
q: Angulo de reposo del material
L: Longitud del horno
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