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MANTENIMIENTO DE HORNOS M10 MANTENIMIENTO 15-16 Juan Antonio Condemor Lendacari

EXTRACTO Mantenimiento industrial de hornos en la industria petroquímica



INTRODUCCION



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LA TEMPERATURA



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En el trabajo de los metales, la temperatura desempeña un papel de gran importancia. LA TEMPERATURA ELEVADAS Vuelven más blandos a los metales, capacitándolos para las operaciones de deformación por flexión, forja, estampación, extrusión o laminación. A más elevadas funden los metales y también eliminan la acritud de los mismos. La elevación de la temperatura por encima de un cierto punto crítico, seguida de un enfriamiento brusco, vuelve el acero más duro y resistente pero con una ductilidad menor. Un nuevo calentamiento a una temperatura inferior al punto crítico disminuye la dureza y aumenta la ductilidad. Se conoce como tratamiento térmico el proceso completo que tiene por objeto producir unas propiedades físicas deseadas, controlando la estructura cristalina. LA ENERGÍA CALORÍFICA



Gases calientes (Llama) Producidos en la combustión de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos que calientan las piezas por contacto directo entre ambos o indirectamente a través de paredes o tubos radiantes o intercambiadores en general.





Entendemos por hornos industriales los equipos o dispositivos utilizados en la industria, en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado, por ejemplo: Fundir. Ablandar para una operación de conformación posterior. Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades. Recubrir las piezas con otros elementos, operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior a la del ambiente.

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ALGUNOS HORNOS DE LLAMA: HORNOS VERTICALES O DE CUBA HORNOS DE BALSA HORNOS TUNEL HORNOS ROTATORIOS

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Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y tamaño, varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad.



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¿Por qué se utiliza varios tipos de hornos? La necesidad de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevar la a temperatura de vaciado requerida. La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición. La producción requerida del horno. El costo de operación del horno

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Tipos de Hornos para Fundir Horno de crisol (móvil, estacionario y basculante). Horno eléctrico. Horno por inducción. Horno de arco eléctrico. Horno basculante. Horno de cubilote

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ALGUNOS HORNOS DE ELECTRICA: HORNOS DE RESISTENCIA HORNOS DE ARCO HORNOS DE INDUCCION HORNOS USADOS PARA LA FUNDICION





Energía eléctrica en diversas formas: Arco voltaico de corriente alterna o continua. Inducción electromagnética. Alta frecuencia en forma de di electricidad o microondas. Resistencia óhmica directa de las piezas. Resistencias eléctricas dispuestas en el horno que se calientan por efecto Joule y ceden calor a la carga por las diversas formas de transmisión de calor.

Horno crisol En estos hornos se funde el metal, sin entrar en contacto directo con los gases de combustión y por esta razón se llaman algunas veces hornos calentados indirecta mente. Hay 3 tipos de hornos de crisol que se usan en los talleres de fundición

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Horno de crisol móvil: el crisol se coloca en el horno que usa aceite gas o carbón pulverizado para fundir la carga metálica, cuando el metal se funde, el crisol se levanta del horno y se usa como cuchara de colada

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Horno Eléctrico Producen temperaturas muy elevadas y son los más indicados para la desulfuración y desfosforarían de la fundición y para la obtención de aceros especiales, porque en ellos el metal se halla libre de todo cuerpo extraño. Pueden usarse para el afinamiento de la fundición cargándolos de trozos de hierro o viruta y haciendo luego la adicción de los elementos necesarios.

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Horno por Inducción Usa corriente alterna a través de una bobina que genera un campo magnético en el metal, esto causa un rápido calentamiento y la fusión del metal de alta calidad y pureza. Estos hornos se usan para casi cualquier aleación cuyos requerimientos sean importantes

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Horno Eléctrico de Arco La carga se funde por el calor generado por 3 electrodos gigantes, el consumo de potencia es alto y pueden diseñarse para altas capacidades de fusión y se usa princi palmente para la fundición de acero, una vez que el material esta fundido el horno se inclina para verter el acero fundido dentro de una olla.

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HORNO DE AIRE Está integrado por un crisol de arcilla y grafito los que son extremadamente frágiles, estos crisoles se colocan dentro de un confinamiento que puede contener algún combustible solidó como carbón o los productos de la combustión

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HORNO ROTATIVO Se compone de una envuelta cilíndrica de acero, revestido con material refractario y puede girar lentamente alrededor de su eje principal este horno es usado para la fundición de cobre, bronce, latón y aluminio.













Horno de crisol estacionario: en este caso el crisol permanece fijo y el metal fundido se saca del recipiente mediante una cuchara para posteriormente llevarlo a los moldes Horno de crisol basculante: el dispositivo entero se puede inclinar para vaciar la carga , se usan para metales no ferrosos como el bronce, el latón y las aleaciones de zinc y de aluminio.

Campos de aplicación de los hornos industriales. Los campos de aplicación se pueden clasificar por los diferentes tipos de industrias, con una indicación somera de los hornos utilizados o de las operaciones realizadas en ellos.

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Industria siderúrgica. Hornos altos de reducción de mineral de hierro. Mezcladores de arrabio calentados por llamas o por inducción. Convertidores de acero. Hornos de arco para fusión de chatarra. Hornos de fusión por inducción de chatarra. Hornos de recalentar para las operaciones de laminación, forja, extrusión, de muy diferentes tipos. Hornos de tratamientos térmicos de barras, redondos, chapas, perfiles, bobinas, etc. Equipos auxiliares, tales como: recalentadores de cestas de carga y de cucharas de colada, hornos de laboratorio, atmósferas controladas, etc. Hornos de fabricación de ferroaleaciones (Fe-Si, Fe-Mn, Si-Mn, Fe-W, Fe-Mo, Fe-Ti, FeV, etc.), incluyéndose en este apartado, por la gran semejanza del procedimiento, la fabricación del silicio metal, carburo de calcio, etc. Industria del aluminio. Celdas de electrólisis ígnea para transformar alúmina en aluminio fundido. Hornos de fusión y mantenimiento, a partir de chatarra o aluminio fundido. Hornos de recalentar placas o redondos para laminación o extrusión. Hornos de tratamientos térmicos, fundamentalmente recocido, pero también solubilizarían, maduración o envejecimiento. Equipos auxiliares, tales como: atmósferas controladas para tratamientos térmicos, recalentadores de matrices para extrusión, recalentadores de chatarra, hornos de tratamiento térmico de utillajes, etc. Se incluyen en este campo, no sólo las aleaciones de aluminio, sino también el magnesio y sus aleaciones que denominamos metales ligeros en general. Industria del cobre y sus aleaciones que se denominan en general metales no férricos pesados, tales como bronces, latones, cuproníqueles, alpacas, etc. Hornos de reducción de minerales. Hornos de fusión de chatarra del tipo de reverbero o crisol. Hornos de recalentamiento para laminación, forja, extrusión o estampación. Hornos de tratamientos térmicos, fundamentalmente recocidos y del tipo adecuado al producto a tratar. Equipos auxiliares, tales como: atmósferas controladas o vacías, equipos de barnizado o esmaltado de hilos de cobre, etc. Industria de automoción. Incluye la fabricación de coches, camiones, tractores, motocicletas y bicicletas. Es, tal vez, el campo de aplicaciones más variado y que exige mayor número de unidades y mayor sofisticación en los hornos, aunque su importancia económica sea inferior a la de otros campos. En este campo se tienen: Hornos de fusión de metales férricos y no férricos.

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Industria química, en la que incluimos la petroquímica y la farmacéutica. Hornos de reformado (reforming) en la industria petroquímica. Hornos de esterilizado de productos medicinales.

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Fundiciones, tanto de metales férricos, como de metales no férricos. Hornos de fusión y mantenimiento. Hornos de tratamientos térmicos, continuos o intermitentes, de los tipos adecuados a la producción, forma de las piezas, temperatura requerida, etc. Equipos auxiliares, tales como hornos de secado de moldes y machos y, en alguna proporción, también atmósferas controladas. Industrias de productos manufacturados. Se incluyen la fabricación de materiales eléctricos (transformadores y motores, sobre todo), la industria de electrodomésticos (fundamentalmente la serie blanca), los talleres de calderería, la fabricación de piezas mecánicas, la industria de la máquinaherramienta, la industria electrónica, etc. Pueden incluirse hornos de todos los tipos y para prácticamente todas las aplicaciones. Se citan a continuación únicamente algunos ejemplos: Hornos de recocido de chapa magnética. Hornos de soldadura brillante de pequeñas piezas. Hornos de sinterizado y, en general, todos los utilizados en pulvimetalurgia. Grandes hornos de recocido para eliminación de tensiones de piezas fundidas y soldadas. Instalaciones completas formadas por varios hornos para tratamiento de herramientas. Hornos de recocido de bancadas de máquinas-herramientas. Hornos de difusión de hidrógeno en semiconductores. Hornos de secado al vacío de derivados de transformadores.

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Hornos de tratamientos térmicos, de todos los tipos posibles prácticamente, dada la gran variedad de piezas existentes. Hornos de preparación y pintado de carrocerías, de gran valor económico. Instalaciones auxiliares, tales como: generadores de atmósferas controladas, tanques de temple, cámaras de enfriamiento, des engrasadores y hornos de lavado y secado, etc.

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Industria cerámica y del vidrio. Hornos rotativos de fabricación de clinker en la industria del cemento. Hornos continuos tipo túnel de fabricación de piezas cerámicas industriales y hornos intermitentes, por ejemplo para cerámica artística. Hornos de fusión de vidrio y de materiales cerámicos (materiales cerámicos fundidos y fibras cerámicas). Hornos de tratamientos térmicos, fundamentalmente de vidrio, pero también, aplicable a piezas cerámicas. Dentro de los campos de aplicación citados, el calentamiento por resistencias eléctricas es ampliamente utilizado en todos los procesos de baja y media temperatura

(principalmente hasta 1.200 °C.) siendo el número de instalaciones comparable al de hornos de llamas y netamente superior al de las calentadas por otros procedimientos (arco, inducción, alta frecuencia y especiales).

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TIPOS DE MANTENIMIENTO EN UN HORNO: Este trabajo se tratara de mostrar los diferentes tipos de mantenimiento aplicables en un horno de reformado utilizado en la industria petroquimica. Cuando se habla de tipos de mantenimiento, es más correcto hablar de tipos de tareas de mantenimiento, y en este sentido, existen diferentes clasificaciones de las tareas según distintos criterios. La clasificación más extendida se refiere a la naturaleza de las tareas, y así, el mantenimiento puede distinguirse en correctivo, preventivo, conductivo, predictivo, cero horas, y modificativo. Tradicionalmente, se han distinguido seis tipos de tareas de mantenimiento, que se diferencian entre sí por el carácter de las tareas que incluyen:

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Tareas de mantenimiento correctivo: lo componen el conjunto de tareas destinadas a corregir los defectos que se van presentando en los distintos equipos y que son normalmente comunicados al departamento de mantenimiento por los usuarios de los mismos. En el caso de los hornos comprobación de instrumentos de caudal y presión, carga del horno, entrada de combustible de tiro y horno, funcionamiento de quemadores y mecheros

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Tareas de mantenimiento programado: lo componen el conjunto de tareas de mantenimiento que tienen por misión mantener un nivel de servicio determinado en los equipos, programando las revisiones e intervenciones de sus puntos vulnerables en el momento más oportuno. Suelen tener un carácter sistemático, es decir, se interviene aunque el equipo no haya dado ningún síntoma de tener un problema. Estas tareas en un hornos son, controlar entrada de aire parasito. Soplado en zona convectiva para mejorar rendimiento

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Mantenimiento predictivo: lo componen el conjunto de tareas que persiguen conocer e informar permanentemente del estado y operatividad de las instalaciones mediante el conocimiento de los valores de determinadas variables, representativas de tal estado y operatividad. Para aplicar este tipo de tareas de mantenimiento, es necesario identificar variables físico-químicas (composición, temperatura, vibración, consumo de energía, etc.) cuya variación sea indicativa de problemas que puedan estar apareciendo en el equipo. Es el tipo de mantenimiento más tecnológico, pues requiere de medios técnicos avanzados, y a veces de fuertes conocimientos matemáticos, físicos y técnicos.

En hornos esta compuesto por varios factores como, indicadores de presión de los combustibles de tiro y horno, funcionamiento de quemadores y pilotos, entrada de carga controlando caudal, presión y temperatura. •

Mantenimiento ‘cero horas’: lo componen el conjunto de tareas cuyo objetivo es revisar los equipos a intervalos programados bien antes de que aparezca ningún fallo, bien cuando la fiabilidad del equipo ha disminuido apreciablemente de manera que resulta arriesgado hacer previsiones sobre su capacidad productiva. La aplicación de este conjunto de tareas tienen como objetivo dejar el equipo a cero horas de funcionamiento, es decir, como si éste fuera nuevo. En estas revisiones se sustituyen o se reacondicionan todos los elementos sometidos a desgaste. Se pretende asegurar, con gran probabilidad, un tiempo de buen funcionamiento fijado de antemano. A veces se denomina a estas intervenciones Paradas u Overhaul. Este mantenimiento requiere la parada del horno y cambio de partes como tubos en zona radiante y convectiva, elementos de sujeción de tubos, refractario, sellado de posibles entradas de aire, quemadores y pilotos.

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Mantenimiento conductivo: es el conjunto de tareas de mantenimiento básico de un equipo realizado por los usuarios del mismo. Consiste en una serie de tareas elementales (tomas de datos, inspecciones visuales, limpieza, lubricación, reapriete de tornillos) para las que no es necesario una gran formación, sino tan solo un entrenamiento breve. Este tipo de mantenimiento es la base del TPM (Total Productive Maintenance, Mantenimiento Productivo Total). Este mantenimiento se refiere a la revisión rutinaria realizada por los operadores, estos revisan partes del horno como, zona radiante y convectiva, aspecto de los tubos y su temperatura, estado del refractario, estado de los elementos de sujeción de los tubos y estado de instrumentos en el interior y exterior del horno (sondas, manómetros caudalimetros)

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Mantenimiento modificativo: Consiste en modificar la instalación para evitar que sucedan determinadas averías. Es cuestionable si realmente se trata de tareas de mantenimiento u otro tipo de actividad. En muchas instalaciones, no obstante, para conseguir los objetivos de disponibilidad y fiabilidad, es imprescindible modificar la instalación para corregir o mejorar un diseño. En el mantenimiento modificativo de horno, en especial a la industria petroquímica se centra en el punto donde pasa de zona de radiación a zona de convección, este punto por la forma del horno es muy sensible por su aumento de presión y llegar a rozar casi la presión atmosférica, su modificación es controlar el volumen de esta zona para que no sea superior al requerido.