CONCLUSIONES Y SOLUCIONES HORNO DE FUNDICIÓN

CONCLUSIONES Y SOLUCIONES PLANTEADAS
SISTEMA DE FILTRACIÓN DE HUMOS CON
COLECTOR DE POLVOS DE MAGAS FILTRANTES
HORNOS ROTATIVOS FUNDICIÓN O REDUCCIÓNHORNOS ROTATIVOS FUNDICIÓN O REDUCCIÓN
DE PLOMO SECUNDARIO
(Presentación 3)

CONCLUSIONES DESPUES DE LA EVALUACIÓN REALIZADA
1- Los materiales que se introducen al horno rotativo frecuentemente
se introducen húmedos, algunos de ellos (sobres plásticos con residuos
de plomo, hojas plásticas que sirven como aisladores dentro de las
baterías) escurriendo agua ,debido a que salieron de la máquina
partidora de baterías y separadora de productos en medio acuoso y no
fueron secados previamente.
Esta agua al evaporarse se va hacia el filtro colector en el flujo de
gases y si baja demasiado la temperatura de estos ( menor o igual a
la temperatura de condensación) se condensa dentro del cuerpo della temperatura de condensación) se condensa dentro del cuerpo del
colector y humedece la tela filtrante en la superficie que está en
contacto con el polvo, produciéndose el lodo que se observó en la
revisión visual.
Esta condensación del vapor de agua en los gases produce gotas de
agua que al mezclarse con los productos sulfurosos producen ácidos
sulfúricos suaves de diferentes concentraciones, que son los causantes
de la corrosión interna del equipo

2- Es importante mencionar que los materiales utilizados en el proceso
de oxido reducción generan un mayor cantidad de particulado que los
materiales que se usan en el proceso de fundido, de ahí que el sistema
de filtrado debe tener una capacidad de filtrado que asegure buen
funcionamiento con la cantidad de particulado que se genera en el
proceso oxido reducción y no de fundido
3- Las temperaturas observadas en el interior del horno tienen
variaciones significativas, las causas principalesvariaciones significativas, las causas principales
a- control del quemador totalmente manual
b- No se tiene un equipo que este indicando la
temperatura en su interior constantemente
C- mucha variación en la viscosidad del aceite usado
utilizado como combustible, produciendo combustiones
ineficientes

4- En el proceso de fundido normalmente se lleva la temperatura al
valor más alto para aumentar la velocidad de fundido, sin embargo
esto produce un aumento sustancial de humos con partículas,
aumentando la carga de partículas en el sistema de filtrado. Si se
tiene un sistema limitado en su capacidad es recomendable llevar la
temperatura a valores mínimos que aseguren la reducción de la
generación de humos y hacer más eficiente el sistema de filtrado
instalado.
5- La variación de presión en las bombas (causada posiblemente por
gasto en los engranajes o por filtros atascados), genera una variación
en la cantidad de combustible a atomizar, las fugas de aire en el
ducto que lo alimenta al quemador y el mal funcionamiento de la
válvula reguladora de flujo de combustible a la entrada del quemador,
dan como resultado una muy mala atomización lo que produce una mala
combustión y partículas de aceite que no se queman, se van en la
corriente de gases hacia el equipo filtrante.

6- En relación a el nivel de contaminación del aceite usado, es alto,
especialmente agua y lodos, estos causan frecuentemente problemas
en las bombas, los filtros, el calentador y la boquilla.
Estos daños están causando serios problemas en la combustión y en el
control de la llama.
Las bombas tienen desgaste en sus engranajes causando una variación
en el volumen de aceite alimentado al horno. El calentador presenta su
resistencia de calentamiento con una capa de lodo adherida a esta,
causando un calentamiento ineficiente y muy poco control de lacausando un calentamiento ineficiente y muy poco control de la
temperatura en el aceite antes de entrar al quemador.
7- boquilla de quemador con daños no reparables, especialmente en la
parte donde se regula la posición para modular el atomizado del
combustible. La deformación en su salida no permiten tener una forma
de la llama adecuada, al introducir más aire para la combustión se
hace mayor el problema de la deformación de la llama.
Hay gran cantidad de gotas de combustible que no combustionan y son
Llevadas por el flujo de aire a lo largo de todo el sistema de
extracción y filtración. Hay aceite quemado en ductos y filtros

8- Velocidad de rotación de 3 rpm/minuto muy alta para este
horno, produce gran cantidad de polvo dentro del horno al inicio del
ciclo de producción, que es cuando se tienen la carga en forma
sólida. Esta cantidad de polvo es mayor cuando se realiza el
proceso de oxido reducción para obtener plomo elemental.
9- En lo relacionado a los materiales de la carga, hacemos
referencia especialmente a la forma como los cargan; introducen
material por material por la boca del horno, quedando dentro delmaterial por material por la boca del horno, quedando dentro del
mismo capas de cada uno, si por desgracia introdujeron la sosa
caustica o la antracita por último, estos se escapan fácilmente por
el ducto de extracción de gases al iniciar el ciclo, lo que causa
mayor carga al equipo filtrante. Lo normal es que la carga se
mezcle fuera del horno y luego se introduzca ya sea manualmente o
con un equipo preparado para la tarea

10- El mal sello que tiene la compuerta frontal es debido
principalmente a una inadecuada instalación del cemento refractario
de aislamiento, a la deformación de la superficie de la compuerta
por efectos de la temperatura y a daño en la superficie de la boca
del cuerpo del horno (por golpes, mal aislamiento térmico y
deformación por temperatura); este problema permite que se
escapen partículas de materiales sólidos y gases por la parte
frontal del horno, los cuales deben ser captados por la campana
instalada en la parte superior del cuerpoinstalada en la parte superior del cuerpo
11- Se presenta un problema grabe de mala atomización, causado
por la falta de control y capacidad del aire de atomización, el
inyector de aire no tiene la capacidad de suministrar el volumen
adecuado para un buen atomizado debido a que ha sido reparado
varias veces y a perdido las condiciones de presión y volumen de
aire inyectado; las rpm son menores a las establecidas en la placa.
Por otro lado se tiene fugas en el sistema que lleva el aire al
quemador y el damper de regulación de flujo está desajustado.

12- La campana de captación presenta las
siguientes deficiencias (conectada a otro colector)
- baja velocidad de captación .
Los humos fugitivos tienen las siguientes
velocidades; humos que se escapan por la parte
frontal 150 pies/minuto y los humos que se
escapan cuando se chorrea el horno (se saca el
material fundido) 370 pies/minuto. Existe una
regla que debemos cumplir para que tengamosregla que debemos cumplir para que tengamos
buena captación de estos humos; la velocidad de
captación (captura) del hood en su punto de
entrada en la parte central debe exceder a la
velocidad de escape de los humos en cuestión (ver
grafico para mejor compresión), para este
proceso en particular podemos tener una velocidad
de captación de aproximadamente 300
pies/minuto, al medir la velocidad de captura del
hood se obtiene un valor mínimo de 150
pies/minuto……….

….. Esta velocidad no es suficiente para captar los humos de chorreado, los
cuales salen a mayor velocidad de escape por la mayor temperatura que tienen
y el volumen de estos.
Así: Flujo actual del hood= Área del hood x Velocidad de captación
Flujo= 95 pies² x 150 pies/minuto = 14,250 pies³/ por minuto
La velocidad de captura que se debe tener para una buena captación de los
homos de chorreado es de 450 pies/minuto; esto nos exigiría un flujo en el
sistema del hood de 42,750 pies³/minuto.
El flujo necesario para asegurar una buena captación es un valor prohibitivo
para un horno de esta capacidad, el error que se ha cometido es utilizar un
hood sobre todo el cuerpo del horno, un segundo error es usa un hood tipo
canopy sin paredes que encierren al horno o que lleguen a una menor altura
sobre el cuerpo del horno.
Formula para cálculos de flujos en hood
Flujo en hood tipo canopy situado a un lado de la fuente
Flujo de hood tipo canopy situado sobre la fuente
Flujo de hood con paredes que rodean a la fuente

13- Tanque de choque presenta daños en su interior, tiene zonas donde
existen entradas de aire en gran cantidad. Al momento de realizar las
medidas de velocidad dentro del cuerpo, se tenia gran cantidad de material
particulado recolectado en su interior, el cual estaba formando falsas paredes
en el espacio cilíndrico interno; esto no permitió tomar mediciones de
velocidad confiables, por lo cual solo serán tomados como referencia y no
para obtener conclusiones sobre el funcionamiento del tanque de choque
Es importante mencionar que un tanque de choque funcionando correctamente
debe permitir bajar las velocidades del flujo en su interior a valores máximos
de 300 pies/minuto, de preferencia menores. Al lograr esas velocidades sede 300 pies/minuto, de preferencia menores. Al lograr esas velocidades se
asegura la captación del particulado mas grueso y pesado.
14- Anormalidades encontradas en los ductos
- Diámetros diferentes (variación de velocidad del flujo)
- Compuertas de limpieza con mal sello (entradas de aire perdida de
succión en puntos de captación)
- Picaduras en los ductos
- Flanges de unión entre ductos deformados y sin la totalidad de los
pernos de apriete (entrada de aire perdida de succión)
- Ductos curvos usados para cambio de dirección con altas perdidas
por utilizar relación R/D muy pequeñas (valor mínimo recomendado
R/D=2), esto causa menor presión de succión en puntos de captación

- Ducto de chimenea completamente corroído y
oxidado en su parte baja, ocasionado por el agua lluvia
que entra por la salida de gases en la parte superior,
esta entrada de agua se produce cuando se tiene el
sistema sin funcionar.
15- Ciclones
- Todos presentan mal sello en su parte inferior,
unión entre ciclón y barril donde se depositan los
materiales colectados. Normalmente en la salida inferior
del ciclón (por donde se evacua el material particuladodel ciclón (por donde se evacua el material particulado
colectado) se instala una válvula manual o automática, la
cual, abre para permitir la salida del material colectado
a un contenedor movible para ser evacuados y al cerrar
sella perfectamente para evitar entradas de aire que
causen perdidas de presión de succión en los puntos de
captación en el horno.
- Se han instalado exactamente antes de entrar
a los ciclones ductos curvos, estos reducen
drásticamente la eficiencia de captación del ciclón porque
producen turbulencia en el flujo que entra…...

…..este flujo turbulento al iniciar el movimiento helicoidal en el ciclón no
sigue el camino en su totalidad hacia abajo y algunas partículas entran al
flujo de salida (el cual sube por la parte central del ciclón) que lleva
dirección ascendente buscando la salida del ciclón. Lo anterior reduce la
eficiencia de captación especialmente en las partículas más pequeñas.
- Se obtuvieron las medidas de los cuerpos de los ciclones para
clasificarlos por eficiencias de filtrado (existen tablas que relacionan las
dimensiones y las eficiencias de estos); de los tres ciclones instalados, el
más cercano al colector es de baja eficiencia (alta capacidad), y los otros
dos convencionales. Fueron construidos para filtrar flujos que pueden estardos convencionales. Fueron construidos para filtrar flujos que pueden estar
en un rango desde 4,000 a 6,000 pies³/minuto produciendo caídas de
presión en ellos de entre 3 y 4 pulgadas de agua.

….. Los ciclones instalados pueden manejar un mayor flujo que el de diseño,
sin embargo, está comprobado que aumentando el flujo fuera del valor de
diseño, se aumenta la caída de presión en el equipo (perdidas) a valores que
pueden ser prohibitivos para el cálculo del extractor porque pueden
aumentar sustancialmente el costo.
16- Colector de polvos está completamente deteriorado en su estructura,
las causas principales son a saber
- Condensación del vapor de agua contenido en el flujo de gases en
el interior del cuerpo. Esta humedad se mezcla con los diferentes
elementos que contienen sulfuros en los gases produciendo un acidoelementos que contienen sulfuros en los gases produciendo un acido
suave, el cual ataca a la lamina de hierro.
- Los daños externos son producto de la falta de mantenimiento del
equipo.
17- El sistema de limpieza tipo pulse jet, esta inoperante las
electroválvulas dañadas por roturas de membrana, tubos de disparo rotos y
con los agujeros de salida del aire comprimido deformados y tapados,
sistema electrónico de control de disparo con el 70% delas salidas
funcionando. Los daños han sido causados por la humedad y aceite en el
aire comprimido, descargas atmosféricas que han dañado al sistema
electrónico, y polvo endurecido (que ha pasado del lado sucio al lado limpio)
pegado a los orificios de salida del aire.

18- La lamina espejo (plenum) esta rota y con picaduras, totalmente
corroída , razón por la que frecuentemente se caen los filtros a la tolva; la
causa principal es el ataque de los ácidos sulfurosos suaves que se producen
en el interior. Esta parte del colector es fundamental porque es la que
sostiene a los filtros tipo bolsa y a las canastillas, además de servir como
separador del lado sucio (lado donde entra el flujo de aire con partículas
antes de ser filtrado, se recoge el polvo que se colecta) y el lado limpio del
equipo (lado donde sale el aire filtrado)
19- Filtros tipo manga instalados completamente tapados, por una capa de
material lodoso, el cual se ha producido al mezclarse el polvo que quedamaterial lodoso, el cual se ha producido al mezclarse el polvo que queda
adherido a los filtros con el agua producida en la condensación del vapor y
el aceite proveniente del sistema de aire comprimido.

20- El daño causado por la condensación es grande, la causa principal que
la produce es la disminución de la temperatura de los gases a valores
menores o iguales a los del punto de rocío del vapor, produciéndose gotas
de agua, las cuales se mezclan con los compuestos sulfurosos produciendo
ácidos débiles.
Al observar el funcionamiento del sistema en condiciones normales
encontramos valores de temperaturas de gases entrando al colector de 80
grados centígrados (en el turno de noche), valor que dadas las condiciones
de temperatura en el ambiente y de humedad relativa (cercana a 87%
época lluviosa), son suficientes para que se produzca condensación del vapor
de agua.de agua.
Cuando preguntamos porque bajaban tanto la temperatura se nos indicó que
era porque los filtros tipo manga estaban hechos de una tela que no
soportaba más de 130 grados centígrados de forma permanente ( se
compraban esos por ser más económicos). Al analizar como se reducía la
temperatura desde más o menos 1,000 grados centígrados (salida del
horno) en el proceso de oxido reducción hasta 80 grados a la entrada del
colector pudimos comprobar que parte se reduce por transferencia al
ambiente por medio de los ductos, ciclones y tanque de choque los cuales no
están aislado, pero la reducción más drástica se hace con una entrada de
aire fresco que se abre de forma manual en los ductos cercanos al
colector……

….. Esa compuerta deja entrar aire que se mezcla con el flujo de gases
calientes que llegan, reduciendo la temperatura a valores que los filtros
puedan soportar sin dañarse. En el día la mezcla con el aire fresco baja la
temperatura a valores en el proceso de fundido en un rango de 120 a 130
grados. Pudimos comprobar que la compuerta se mantiene siempre abierta
aún sin que sea necesario (cuando se realiza el proceso de fundido o cuando
en el tuno de noche la perdida de calor al ambiente por los ductos etc. Es
mayor debido a que la temperatura del ambiente ha disminuido).es en esta
condición cuando se obtienen los valores mínimos que producen la
condensación.
También es importante hacer notar que la introducción de aire fresco
reduce la cantidad de flujo de gases extraídos de los puntos de captación.
21- utilizando todas las mediciones de flujos, velocidades, temperaturas,
presiones (PS, PV, PT) de succión, y datos de los parámetros de los
procesos (producción, inyección de aire al quemador, temperaturas. Etc.)
hemos preparado las capacidades que debe tener el sistema de extracción y
filtrado, las describimos a continuación:
……………..

….. PARAMETROS DEL SISTEMA
-Flujo de gases fugitivos que se deben captar en los hood (equipos de
captación) que se colocan en la parte externa del horno, 2,000
pies³/minuto en el frente del horno y de 4,000 pies³/minutos en el punto
donde se chorrea el material fundido. Total de flujo a extraer 6,000
pies³/minuto. Como son flujos que no es necesario que se capten
simultáneamente podemos diseñar el sistema de filtrado para que tenga la
capacidad de filtrar 4,000 pies³/minuto.
-Flujo de gases principal salida del gases del cuerpo del horno, para el-Flujo de gases principal salida del gases del cuerpo del horno, para el
proceso de fundido hemos calculado un flujo principal de 5,300 pies³/minuto
y para el proceso de oxido reducción 7,200 pies³/minuto. Si introducimos
aire fresco para reducir la temperatura de los gases antes de entrar al
colector debemos incrementar en 1,570 pies³/minuto al flujo total a
filtrar, si se utilizan filtros para mayor temperatura (Nomex o similar para
180 grados centígrados) no será necesario el aire fresco y el volumen total
de gases extraídos 7,200 pies³/minuto (empresa decidió utilizar filtros
Nomex para mayor temperatura)
-Volumen total a filtrar en colector, 7,200 pies³/minuto.
La empresa tiene un pequeño colector llamado manga sanitaría, ………….

….. Este se habilitará y usará para filtrar el flujo captado por los hood
externos, de tal forma que solo nos quede el flujo principal de 7,200
pies³/minuto a filtrar en el sistema que está instalado.

SOLUCIONES IMPLEMENTADAS
1- Se implementó el acondicionamiento de los materiales a cargar al horno, se
les reduce la humedad y se preparan cargas mezclando todos los materiales
antes de introducirlas al horno
2- Se mejoró el sistema de filtrado del aceite usado en las líneas que llevan
del tanque de uso diario hacia las bombas que lo envían a los hornos
3- Se limpiaron los tanques de almacenamiento del aceite usado evacuándoles
el agua y los lodos que estaban sedimentados en la parte inferior de estos.
Se implementará la limpieza delos mismos cuando sea necesario y se utilizaráSe implementará la limpieza delos mismos cuando sea necesario y se utilizará
el análisis Termográfico para evaluar cuando deben ser limpiados.
4- Se cambiaron los filtros de la línea que alimenta el aceite a los
calentadores eléctricos que acondicionan la viscosidad del aceite antes de que
este llegue a los quemadores.
5- Se limpiaron internamente los calentadores para eliminar una costra de
material adherido a la resistencia que disminuía la transferencia de calor al
aceite haciendo necesario un gasto mayor de energía para reducir la
viscosidad por medio del calentamiento

6- Se cambio la boquilla del quemador y su bayoneta para eliminar los
problemas ocasionados por el deterioro de este equipo (se compro repuesto
original MONOMETER (no es recomendable fabricar este tipo de equipos)
7- Se instaló un control electrónico de velocidad para tener completo control
de las RPM de rotación del horno, con el nuevo control se puede disminuir las
RPM a menos de 3 RPM (velocidad fija que tenía el horno) o aumentarla según
la etapa del proceso. Esto mejoró el proceso productivo y ayuda a disminuir la
carga de particulado en el flujo de gases, especialmente al inicio del proceso
de oxido reducción.de oxido reducción.
8- Se reparó la compuerta frontal de carga y la boca del horno para permitir
un buen sellado cuando estas se unen al cierre de la compuerta y evitar el
rebote de la llama.
9- Se cambio el motor del inyector de aire de atomización por uno que
tuviera las RPM adecuadas que nos proporcionara la presión máxima de
inyección y el volumen máximo de aire para atomizar
10- Se repararon las mangueras y el dámper de regulación de flujo del aire

11- Se rediseño el tanque de choque con un
diámetro mayor para que redujera la
velocidad del los gases y aumentar la
eficiencia de la captación del particulado de
mayor tamaño y se aisló la pared interior
con ladrillo refractario para mayor duración
12- Se instalaron hoods individuales sobre
la zona de chorreado los cuales fueron
calculados para asegurar la velocidad decalculados para asegurar la velocidad de
captura necesaria

13- Se cambio todo el sistema de ductos,
se calculo el diámetro interno para asegurar
que se tenga una velocidad mínima de los
gases de 3,500 pies/minuto para evitar
depósitos de polvos en el interior de estos.
14- se eliminaron las curvas de baja
relación R/D y se fabricaron con una
relación R/D mínima de 2.5
15- se eliminaron las compuertas de
limpieza ya que al tener una buena
velocidad del flujo no hay polvos en el
interior

16- el sistema original
tenía 3 ciclones descritos
en la evaluación, el nuevo
sistema fue calculado para
utilizar 2 ciclones de alta
capacidad, función
principal disminución de
temperatura y captación
del 80 al 90% PTS, PM10
de 10 al 40% y PM2.5 dede 10 al 40% y PM2.5 de
0 a 10%, ( las partículas
finas se captan en el
colector de mangas).
Caída de presión en cada
ciclón aproximadamente de
3.0 pulgadas de agua.
Flujo teórico de diseño
7,200 pies³/minuto
Ciclón 2Ciclón 1

17- Colector, unidad nueva con las siguientes características, capacidad de
filtrado 8,770 pie³/minuto, 220 filtros tipo manga de 5” de diámetro X 8’
de largo, material Nomex, RAC: 3.74
Can velocity : 99.34 pies/minuto y inst.velocity: 158.85 pies/minuto.
Sistema de limpieza pulse-jet con válvulas de diafragma de 1” , 11 filtros
por línea de limpieza, control electrónico de 10 disparos (limpieza de dos
líneas por disparo). Ciclo de limpieza según demanda.

Con esta serie de presentaciones de un caso real no
hemos querido profundizar en extremo cada tema
desarrollado; nuestro fin principal ha sido dar una guía
practica de cómo evaluar, diagnosticas y resolver un
problema de un sistema de colección y filtrado de aire
usando colector de mangas, en un tipo de industria deusando colector de mangas, en un tipo de industria de
las más complicadas.
Esperamos haber logrado el objetivo
hasta la próxima www.taconsult.org
ctomasinor@taconsut.org
Tel.(503) 2130-2621
Skype: ctomasinor

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