A medida que el país emerge de los efectos de la pandemia de Covid-19, que provocó interrupciones no deseadas en la producción, muchos cambios se están produciendo en la fabricación. La creciente necesidad de poder producir a pleno con menos empleados en el sitio ha llevado al desarrollo de más capacidades de operación remota, lo que permite a muchas empresas de fabricación realizar la mayor parte de sus operaciones a través de procesos de automatización y robótica. Se están diseñando nuevas instalaciones y líneas de producción para maximizar el espacio, así como para reducir el tiempo de producción y los costos de mano de obra.
Aunque la industria de quemadores industriales ha experimentado un año de progreso lento debido a la pandemia, ha habido un diseño y desarrollo continuo de productos de alta eficiencia y bajas emisiones para sus clientes. El objetivo final de la industria es desarrollar quemadores de bajas emisiones que no sacrifiquen la eficiencia de la combustión.
Los quemadores son un componente clave de cada sistema de calefacción que proporciona control de temperatura en todas las instalaciones de fabricación. La mayor implementación de automatización y robótica en la fabricación presentará muchas oportunidades nuevas para la industria de quemadores industriales, al igual que la actualización de estas nuevas tecnologías y el mantenimiento necesario de casi 60 000 calderas existentes en todo el país.
En esta edición de TODO BAJO CONTROL, hablaremos sobre qué son los quemadores industriales, cómo funcionan y cómo afectará la nueva tecnología a la industria manufacturera. Muchas oficinas comerciales y edificios multifamiliares también usan calderas para calefacción, así que esté atento a una futura publicación en la cual veremos cómo las nuevas tecnologías presentadas aquí también están afectando a esos segmentos comerciales.
Quemadores industriales hoy y mañana
Cada caldera de calefacción industrial comúnmente utilizada en procesos de calefacción se basa en un quemador. Estos procesos térmicos se utilizan en una amplia variedad de industrias manufactureras, que incluyen la automotriz, electrodomésticos grandes, alimentos y bebidas, petroquímica, energía, química y más.
¿Qué son los quemadores industriales?
Un quemador industrial es un dispositivo mecánico que mezcla combustible y aire y, mediante un dispositivo de encendido, proporciona una plataforma para la combustión. Los quemadores industriales son un componente clave de todos los sistemas de calefacción de calderas y hornos que proporcionan control de temperatura en todas las instalaciones de fabricación, así como en otros procesos de calefacción durante la fabricación.
Un quemador industrial es el componente más importante de un sistema para el buen funcionamiento y la estabilidad de una caldera industrial, horno u otro proceso de fabricación donde se necesitan altas temperaturas. Confiabilidad, alta eficiencia y bajas emisiones son el objetivo tanto para los usuarios de equipos como para los fabricantes de maquinaria.
Lograr una mayor eficiencia
En los últimos años, la investigación y los desarrollos en curso lograron una mayor eficiencia de los quemadores. Históricamente, la reducción típica de un quemador (proporción entre fuego alto y fuego bajo) era de 4:1 o 5:1, pero con la tecnología y el diseño de quemadores actuales, se puede lograr 10:1 con buena repetibilidad y relativa facilidad de control.
Seleccionar un quemador que tenga menos exceso de aire es una forma adicional de aumentar la eficiencia. El exceso de aire también se puede denotar como exceso de O2. El exceso de O2 es la cantidad de oxígeno (O2) en el aire entrante que no se usa durante la combustión y está relacionado con la cantidad de aire por encima del requerimiento estequiométrico necesario para una combustión completa.
Combustible renovable
Una tendencia importante que se observa en el mercado de quemadores industriales hoy en día es el uso de fuel oil renovable. Con un enfoque cada vez mayor en la reducción de las emisiones nocivas para el clima, se ha vuelto más importante que nunca utilizar combustibles renovables para las operaciones. Muchos fabricantes de quemadores en una amplia variedad de industrias están invirtiendo agresivamente en investigación y desarrollo para crear quemadores industriales de tecnología avanzada.
Nuevos sistemas de control
Los controles avanzados de quemadores de hoy también ayudan a aumentar la eficiencia. Los controles mantienen la tasa de encendido del quemador y la capacidad de un quemador para modular de bajo a alto. Previenen la histéresis y mantienen una cantidad determinada de exceso de aire a través de la velocidad de disparo. Los nuevos controles aumentarán la repetibilidad, pero no pueden hacer que un quemador de reducción de 3:1 logre una reducción de 10:1. Se necesitaría un nuevo quemador de alta tecnología para lograr una mejor relación de cobertura.
Quemadores industriales con gran demanda a medida que la tecnología mejora las operaciones y reduce los costos
Varios tipos de quemadores utilizados en la industria hoy en día ofrecen tecnología que está cambiando muchos aspectos en relación a cómo la industria realizará negocios en el futuro.
Quemador de combustible dual
El quemador de combustible dual proporciona tanto una boquilla de gas como una segunda boquilla de combustible a fin de permitir la máxima flexibilidad. Los controles del regulador de aire, el estabilizador del quemador, el dispositivo de encendido y el dispositivo de monitoreo de llama están diseñados para ser adecuados para ambos combustibles. Los quemadores pueden entonces controlar la mezcla de aire a través de un proceso mecánico. Este tipo de quemador industrial se usa más comúnmente para aplicaciones que usan hornos de tratamiento térmico, galvanizado y fusión.
Quemador de biogás
Los quemadores que utilizan combustible de biogás ofrecen durabilidad, confiabilidad y una vida útil prolongada. Los quemadores de biogás están diseñados específicamente para combustible de biogás y no pueden funcionar con gas natural normal. Estos nuevos quemadores han sido adoptados en varias aplicaciones industriales.
Quemador de alta velocidad
Los quemadores de alta velocidad son quemadores robustos y extremadamente estables con una alta capacidad de exceso de aire. Producen una circulación de calor en forma rápida y uniforme dentro de un horno y ofrecen una transferencia de calor mejorada y controlada de la carga. Estos quemadores se utilizan principalmente en la fundición de aluminio, el tratamiento térmico y otras industrias similares.
Quemador de gas
Los quemadores de gas son dispositivos mecánicos que han mostrado grandes mejoras en la eficiencia en los últimos años. Diseñados para producir una llama para calentar productos para su uso en otras aplicaciones, estos quemadores se encuentran principalmente en la industria alimentaria y en otros sectores industriales.
Quemador de aceite
Los quemadores de aceite son dispositivos de calefacción que ayudan a quemar aceites de calefacción y otros combustibles similares. Son un tipo importante de quemadores industriales, disponibles para numerosas aplicaciones diferentes y capaces de cumplir con las especificaciones técnicas de muchas industrias.
Tecnologías de control de emisiones de quemadores
- Recirculación de gases de combustión (FGR): una parte de los gases de escape (combustión) circula de regreso a la zona de combustión para bajar la temperatura de la llama y reducir la formación de óxido de nitrógeno (NOx). El gas de escape del aire mezclado tiene una temperatura más alta que el aire ambiente y, según la cantidad de flujo másico y la temperatura, puede afectar el tamaño del ventilador y los requisitos de potencia de un sistema. Enfriar la llama en exceso hará que la caldera retumbe y forme hollín y monóxido de carbono (CO). Es necesario entonces que un técnico calificado este presente durante la instalación.
- Combustión estabilizada en la superficie: la combustión estabilizada en la superficie utiliza tecnología de fibra de metal surgida en la última década y que se ha vuelto ampliamente aceptada entre los más grandes fabricantes de quemadores industriales. Este proceso no incluye un difusor de estabilización de llama tradicional y, por lo tanto, no produce la llama más típica basada en la difusión. Más bien, el combustible y el aire se mezclan previamente y la llama se estabiliza en un material de fibra metálica. Este método permite que el quemador alcance niveles de NOx de un solo dígito estirando la llama, eliminando las zonas de llama caliente y reduciendo la formación térmica de NOx.
- Designaciones de tipos de quemadores de la EPA
Hay varios tipos de quemadores disponibles en la industria, descritos por la Agencia de Protección Ambiental, tales como:
“PC” se refiere a las calderas de carbón pulverizado convencionales. Las configuraciones típicas incluyen calderas de pared y tangenciales, también llamadas “calderas T”. En las calderas de pared, las boquillas de carbón y de aire del quemador están montadas en una sola pared o en paredes opuestas, mientras que en las calderas de combustión tangencial, las boquillas de carbón y de aire del quemador están montadas en cada esquina de la caldera.
“Ciclón” se refiere a las calderas ciclónicas en las que el aire y el carbón triturado se inyectan tangencialmente en la caldera a través de un “quemador ciclónico” y un “cilindro ciclónico”. Esto crea un movimiento giratorio que permite que las partículas de carbón más pequeñas se quemen en suspensión y que las partículas de carbón más grandes se capturen en la pared del barril del ciclón, donde se queman en la escoria fundida.
“Stoker” se refiere a las calderas de fogonero donde el carbón en trozos alimenta continuamente a una parrilla o cadena móvil, que mueve el carbón a la zona de combustión donde el aire pasa a través de la parrilla y se produce la ignición. El carbón se quema gradualmente dejando cenizas, que caen al final en un recipiente donde se retira para su eliminación.
"FBC" se refiere a la "combustión en lecho fluidizado" donde los combustibles sólidos se suspenden en chorros de aire que soplan hacia arriba, lo que da como resultado una mezcla turbulenta de gas y sólidos y una acción de volteo que proporciona reacciones químicas y transferencia de calor especialmente efectivas durante el proceso de combustión.
Además, hay otros tipos de quemadores misceláneos que incluyen configuraciones de quemadores de encendido vertical, techo arqueado, quemadores de celda y configuraciones de quemadores de encendido vertical
Internet industrial de las cosas
El Internet industrial de las cosas (IIoT) ha afectado prácticamente a todas las industrias del planeta, y lo mismo ocurre en la industria de los quemadore. Hay aplicaciones disponibles que les darán la capacidad de controlar la producción, los programas de mantenimiento y aumentar las comunicaciones desde prácticamente cualquier lugar a través de su conexión a Internet.
Monitoreo remoto
El monitoreo remoto brinda una oportunidad para que los operadores e ingenieros mantengan el control de sus equipos, incluso si no se encuentran físicamente en el sitio. Esta tecnología se fue transformando a lo largo de los años, desde comunicación a través de buscapersonas y máquinas de fax hasta la utilización de muchos dispositivos conectados en línea en la actualidad. La industria de quemadores industriales avanzará cada vez más en la capacidad de controlar toda su planta y monitorear todas las operaciones, desde aplicaciones en sus computadoras, computadoras portátiles o teléfonos celulares.
Las restricciones necesarias durante la pandemia de Covid-19 han mostrado una creciente necesidad de que los fabricantes puedan ejecutar la producción con menos empleados en el sitio y brindar más capacidades remotas para operadores e ingenieros. Los fabricantes de quemadores están comenzando a aceptar la posibilidad de controlar sus operaciones de fabricación desde ubicaciones remotas.
Servicios de computación en línea
- “Platform as a Service” (PaaS) es una categoría de servicios de computación en la nube que permite a las empresas aprovisionar, instanciar, ejecutar y administrar un paquete modular que comprende una plataforma informática y una o más aplicaciones. Esto se puede lograr sin la complejidad de construir y mantener la infraestructura típicamente asociada con el desarrollo y lanzamiento de la(s) aplicación(es), y permitir que los desarrolladores creen, desarrollen y empaqueten dichos paquetes de software.
- El software como servicio (SaaS) es un modelo de distribución, licencia y entrega de software en el que el software se licencia por suscripción y se maneja en forma centralizada. SaaS a veces se denomina "software bajo demanda". Un proveedor de servicios brinda a los clientes acceso a través de Internet a aplicaciones desarrolladas y que son propiedad del proveedor. Este servicio permite que cada usuario acceda a los programas a través de Internet en lugar de tener que instalar el software en la computadora del usuario. El uso de SaaS brinda a los usuarios un mayor grado de control y conocimiento sobre su proyecto y da como resultado un sistema más eficiente y preciso.
Controles de máquinas eléctricas durante más de cuatro décadas.
Estamos orgullosos de haber desempeñado un papel integral en la operación y el control de los diferentes tipos de sistemas de automatización y fabricación robótica para la industria de quemadores industriales.
Esperamos que se haya beneficiado de nuestro último número de TODO BAJO CONTROL y haya aprendido algo que quizás no sabía antes. En ediciones futuras, le proporcionaremos información sobre las últimas tendencias y avances para una amplia variedad de industrias que dependen de los productos de c3controls como parte integral de sus controles de máquinas.
