Sistema de Detección de Fugas en Hornos

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Por Alfredo Sánchez, Industry Manager / Mining, Minerals & Metals

Para la producción de acero se usan diferentes métodos. Entre los cuales, se puede hacer mediante la producción de arrabio en un alto horno, luego el arrabio pasa a un horno eléctrico o un horno básico de oxígeno, BOF, para convertir el arrabio en acero, para pasar después a un horno cuchara para refinar más el acero y pasea la planta de laminación. Otro método puede ser por “Reducción Directa”, ya sea por HYL o Midrex, para producir hierro esponja, el cuál puede ir después al horno de arco eléctrico y luego a la refinación.

Sin importar el método seleccionado, en base a las propiedades del mineral de hierra (Hematita y Magnetita) y el tipo de acero que se quiere producir, lo que es seguro es quese usaran hornos a temperaturas de hasta 3600°C

Tomemos como ejemplo el Horno de Arco Eléctrico (EAF), el cuál hace pasar corrientes muy grandes a través de electrodos que están cerca del material a fundir (o sumergido), para que genere calor y la fundición tome lugar.

Los EAFs antiguos utilizaban revestimientos de ladrillos refractarios para ayudar al horno a soportar temperaturas de operación extremadamente altas. Aunque los ladrillos no se derretían, tendían a romperse a medida que los hornos comenzaron a funcionar a capacidades más altas con temperaturas y presiones mucho más altas, y con el uso adicional de energía química como suplemento.

La solución era proteger las bóvedas de los EAFs y otros componentes con un sistema de paneles tubulares con agua a alta presión bombeada a través de ellos para proporcionar enfriamiento.

La mayoría de las fugas comienzan como pequeñas grietas causadas por la fatiga térmica que es inherente a fabricaciones con mucha soldadura la cual es requerida para construir estos paneles. Otras causas de fugas son golpes de arco errantes en el equipo de enfriamiento o la perforación mecánica durante la operación, en cuyo caso un gran volumen de agua podría entrar al horno rápidamente ya que los paneles operan a altas presiones.

El agua que entra al horno no producirá por sí misma una explosión si se asienta encima del acero fundido y hierve. El problema sueleo currir durante la operación normal de fabricación de acero cuando el horno sei nclina para verter acero o impurezas. Esta acción puede hacer que el metal derretido de la fusión encapsule el agua, convirtiéndolo inmediatamente en vapor. Entonces, se expande a más de 1700 veces su volumen original, generando una explosión violenta quepuede volar la bóveda de un horno y disparar vapor, acero fundido y escombros a cientos de metros de distancia, poniendo en peligro a las personas y los equipos.

Por este motivo es tan importante tener un sistema de detección de fugas (LDS) en el circuito de enfriamiento no solo para el control del proceso, sino como parte de la política de seguridad de la planta. El estándar DIN EN14681, de Seguridad en equipo y maquinaria para la producción de acero por Hornos de Arco Eléctrico indica la necesidad de un LDS en el circuito de enfriamiento.

Debido a la criticidad, es muy relevante que el LDS cumplacon la normatividad aplicable, ya que si no es así, podría seguir en riesgo las instalaciones y el personal.

El sistema de detección de fugas (LDS) mide el agua a la entrada y a la salida del circuito de enfriamiento consta de la medición del flujo de agua a la entrada y a la salida, compararlos y si hay diferencia detonar la alarma. Sin embargo, no estan sencillo como parece, dado que el agua a la entrada lleva una temperatura baja, por lo que va enestado líquido, mientras que a la salida va muy caliente, por lo que va en forma de vapor. Se tienen que estandarizar ambos flujos para compararlos, ya sea en volumen estándar o en masa. Por tal motivo, se debe medir la temperatura, además del flujo.

Pero no solo el Horno de Arco Eléctrico se debe proteger con el sistemade detección de fugas, sino también el convertidor BOF, el Alto Horno, etc. Para cada uno hay un medidor de flujo más adecuado. Es importante aplicar el medidor con tecnología más adecuada para cada caso, de esta manera, tendremos la precisión necesaria para que el sistema sea confiable.

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