Horno de conveccion

Son los más clásicos; los tubos de la zona de radiación son horizontales; se distinguen, además, porque la cámara de combustión tiene una sección casi cuadrada. En estos hornos, los quemadores se montan en general en las paredes laterales del horno de conveccion y dan una llama horizontal. La zona de convección está colocada, bien encima de la zona de radiación en los hornos de baja capacidad, bien a su lado, separada de la zona de radiación por un muro de ladrillos refractarios llamado «altar». En estos hornos, los quemadores se montan en el fondo, o en las paredes laterales del horno.

La chimenea es, en general, independiente del horno. Las disposiciones de estos hornos son múltiples.

La primera de las figuras precedentes presenta la disposición más clásica. Los golpes de fuego llegan a menudo sobre los tubos colocados a lo largo del muro del «altar».

La segunda figura representa un horno de gran tamaño, que tiene varios haces colocados en el mismo horno; este tipo puede ser utilizado, por ejemplo, en una unidad de destilación de gran capacidad, una de cuyas celdas sirva para calentamiento del crudo para la destilación primaria, otra para la destilación secundaria al vacío, y las demás para la aportación de calorías al fondo de la columna (hornos «reboiler»); estos hornos son relativamente caros pues necesitan una chimenea de grandes dimensiones y la construcción de las bóvedas es costosa; tienen, por lo general, una baja transferencia de radiación.

El fluido que entra en el serpentín recorre en primer lugar la parte que se encuentre en la zona de convección, que es la de menor temperatura y después la parte que se encuentra en la zona de radiación (mayor temperatura) con lo cual se consigue un mayor rendimiento térmico.

LOS HORNOS DE CATEDRAL (“CABIN”).

Este tipo de horno, junto con los hornos verticales, es el más difundido. Es una evolución del tipo “box”, como en él, los tubos de la zona de radiación son horizontales, su planta es rectangular, tienen una cámara de combustión cuya altura es aproximadamente 1,5 a 2,5 veces la anchura.

• Los tubos se colocan a lo largo de las paredes laterales y del techo del horno; los quemadores, situados en el suelo, dan su llama dirigida hacia lo alto.
• La zona de convección se construye inmediatamente sobre la cámara de combustión y la salida de humos se erige directamente sobre el horno.
• La chimenea es, en general, independiente del horno.
• En algunos casos, el haz tubular se coloca en el plano axial del horno, y los quemadores se sitúan horizontalmente en las paredes laterales.

Estos hornos se adaptan bien para las capacidades medias o importantes, pudiendo funcionar con una tasa de transferencia elevada y regular; habitualmente los hornos con muro central, utilizan quemadores de gas. El papel del muro es el de obtener regularidad en la tasa de transferencia. El tipo de horno de la derecha, se suele utilizar en las instalaciones de cracking a alta temperatura (unidad de etileno o de hidrógeno), que necesitan una elevada tasa de transferencia y numerosos quemadores. Los tubos de la zona de radiación van situados normalmente junto a las dos paredes principales del horno, todos en posición horizontal, unidos dos a dos, por medio de curvas de 180° o cabezales (headers); que incluyen un tapón macho desmontable para cada tramo recto de tubería estos cabezales permiten limpiar el interior de los tubos, sin extraer el haz tubular.

Cuando se utilizan cabezales, éstos queden situados en unos compartimentos llamados cajas de cabezales (header boxes) que están separados del interior del horno por una capa de refractario. Las cajas de cabezales están dotadas de tapas desmontables que permiten el acceso desde el exterior del horno al cabezal que se desee inspeccionar.

LOS HORNOS CILÍNDRICOS O VERTICALES.

Son hornos con tubos verticales que se colocan circunferencialmente, a lo largo de la pared interior. Los quemadores verticales se disponen en el suelo del horno. La zona de convección, esta colocada sobre la cámara de combustión (zona de radiación), esta zona puede estar formada por tubos verticales directamente en la chimenea, o por tubos horizontales, en general muy cortos, situados en una cámara especial entre la cámara de combustión y la chimenea, la cual se suele montar directamente sobre el horno.

Estos hornos tienen la ventaja de una ocupación reducida del suelo y además el desmontaje de los tubos se hace por la parte superior con la ayuda de un cabrestante colocado en un monorraíl circular, situado en lo alto de la chimenea; evitando el prever un espacio libre para esta operación. Otra ventaja, común a los hornos con quemadores verticales, es que la cámara de combustión interviene en el tiro al nivel del suelo, lo que permite disminuir la altura de la chimenea, porque el circuito de la combustión es directo, de los quemadores a la chimenea.

Este tipo de hornos puede utilizarse para todas las capacidades desde las menores a las más elevadas, y se adaptan tanto a la combustión del fuel como del gas. Su construcción es económica. En la zona de radiación los tubos están colocados en posición vertical, junto a la pared del horno y todos a la misma distancia del eje vertical del horno, estando cada dos tubos consecutivos unidos por una curva de 180° bien la parte superior de ambos o en la inferior.

La zona de convención contiene un gran número de tramos rectos de tubo en posición horizontal, y que están unidos dos a dos en los extremos por medio de curvas de 180° o cabezales, ya que en cualquier tipo de horno, los tubos de la zona de convección están siempre en posición horizontal.

El horno Petrochem, es un horno cilindrico vertical que puede equiparse, en el caso en el que el fluido calentado exija una muy buena repartición de la tasa de transferencia, de un cono de radiación suspendido en la base de la chimenea o de la zona de convección.

En este tipo de horno, la zona de convección se realiza corrientemente mediante un colector circular que crea un espacio anular donde los humos circulan a velocidad elevada; los tubos se proveen de aletas o de agujas, que permiten obtener un coeficiente elevado de transmisión.

A menudo, son los mismos tubos los que forman la zona de convección y la de radiación.