Cálculo de Combustión y Tipos de Hornos en Metalurgia

Cálculo de Combustión

Definición

La combustión es un proceso natural de oxidación donde una sustancia se combina con el oxígeno, generando diversos productos. La sustancia que se quema se denomina combustible, y el medio donde ocurre la reacción, generalmente la atmósfera, se llama comburente.

Cálculo

Para una combustión eficiente, es crucial determinar la cantidad de aire necesaria. Esto se realiza mediante una ecuación que permite calcular el aire preciso para la combustión completa, lo que a su vez facilita la selección de la máquina soplante adecuada.

Aparato Orsat

El control de la combustión se lleva a cabo con el aparato Orsat, que analiza los gases resultantes y determina los porcentajes de CO2, O2 y CO, indicadores clave de la eficiencia del proceso.

Poder Calorífico

El poder calorífico es la cantidad de calor que un kilogramo de combustible puede liberar. Se expresa en kilocalorías por kilogramo (kcal/kg) para sólidos y líquidos, y en kilocalorías por metro cúbico (kcal/m3) para gases.

Tipos de Combustibles

Los combustibles se clasifican según su estado físico y método de obtención:

Sólidos

• Abundantes y de bajo costo.
• Listos para su uso en estado natural.
• Desventajas: alto costo de transporte y manipulación, dificultad para regular el fuego y eliminación de residuos y cenizas.

Líquidos

• Fáciles de manipular y económicos.
• Se pulverizan para su introducción en hornos metalúrgicos, permitiendo altas temperaturas y un buen control de la combustión.

Gaseosos

• Alimentación continua, requiriendo poca mano de obra.
• Excelente control de la combustión y la temperatura.

Tipos de Quemadores

• Sólidos: Se queman sobre parrillas de hierro fundido, que pueden ser rectas, inclinadas o escalonadas.
• Líquidos: Requieren atomización y mezcla con aire en movimiento de torbellino. Los combustibles pesados se diluyen con diesel oil para facilitar su manejo y pueden ser precalentados con vapor o agua a presión. La atomización se logra con aire, vapor o mecánicamente. El aire de pulverización no suele ser suficiente para la combustión completa, por lo que se introduce aire secundario.

Hornos en Metalurgia

Definición

Un horno metalúrgico es un dispositivo que opera a altas temperaturas para realizar transformaciones físicas y químicas en metales y minerales. Consiste en un recipiente revestido con materiales refractarios.

Principios de Diseño

El diseño de un horno requiere un estudio técnico-económico que considere el tipo de combustible, la magnitud de la combustión, las dimensiones del horno, la temperatura deseada, los materiales refractarios, el sistema de conducción de acero y las sopladoras.

Materiales Refractarios

Los materiales refractarios son esenciales para revestir el interior de los hornos, ya que resisten las altas temperaturas. Deben tener un punto de fusión superior a la temperatura de trabajo del horno.