Las plantas de cemento, ladrillo, vidrio, morteros secos y hormigón prefabricado comparten dos problemas térmicos. Los productos necesitan agua de amasado templada, curado con vapor, secado de moldes y aire de secadero controlado con precisión, mientras que los hornos emiten gases de combustión a 350–600°C que suelen perderse por la chimenea. Una misma sala de calderas puede cubrir la primera función y recuperar la segunda.
Qué exigen al calor las plantas de materiales de construcción
Aquí el calor es un parámetro de proceso, no una cuestión de confort. El curado con vapor de los productos de hormigón, el secado de moldes y de piezas crudas, el agua de amasado templada y el calentamiento de las tolvas de áridos y de los depósitos de betún deben mantenerse dentro de límites, porque cualquier desviación se manifiesta en el producto como fisuras, deformación o baja resistencia.
La carga varía con la estación y con el régimen de turnos. Una planta de morteros secos consume mucho más en invierno, un secadero cerámico sigue una curva programada en lugar de una consigna fija, y una planta de prefabricados necesita vapor de curado por la mañana y poco más al final del día. El equipo se selecciona con un amplio rango de modulación.
- Curado con vapor
- Vapor saturado para cámaras de curado y moldes, con la presión mantenida mientras varias cámaras cumplen su ciclo.
- Preparación de masas
- Arcilla, betún y componentes viscosos calentados de forma uniforme, sin sobrecalentamientos locales.
- Aire de secadero
- Grandes volúmenes de aire a temperatura estable, libres de productos de combustión allí donde las superficies deben quedar intactas.
- Continuidad en invierno
- Agua de amasado, tolvas y tramos de tubería por encima de cero para que la línea nunca se detenga.
- Calor recuperado
- Gases de hornos a 350–600°C aprovechados para el secado, el precalentamiento de aire y la calefacción de la planta.
Recuperación de calor de hornos rotatorios y de fusión
Las fábricas de cemento y de vidrio se cuentan entre las instalaciones más intensivas en energía de la industria, y buena parte de esa energía se marcha con los gases de combustión. Una caldera de recuperación de calor situada tras un horno rotatorio o un horno de fusión convierte ese caudal en vapor o agua caliente para el secado de materias primas, el precalentamiento de la mezcla, el calentamiento del aire de combustión y los edificios.
La dificultad está en el propio gas: polvoriento, abrasivo y cargado de compuestos alcalinos y de azufre. Las calderas de recuperación PHOENIX y ECHO están concebidas para este servicio, con velocidades de gas elegidas frente a la erosión de los tubos, separación entre tubos definida según la acumulación de polvo y sistemas de limpieza seleccionados a partir de la composición del gas. Las temperaturas de pared evitan la condensación ácida en las superficies de cola a carga parcial y durante los arranques y las paradas del horno.
Equipos para este sector
La mayoría de las plantas termina con dos o tres circuitos, y su explotación resulta más sencilla cuando las calderas, los componentes y los controles proceden de una misma gama.
Aceite térmico para arcilla, betún y medios viscosos
MAGMA hasta 10 MW y CRUX hasta 10 MW trabajan en fase líquida a presión prácticamente atmosférica, con el fluido térmico hasta 300°C, de modo que el servicio habitual de 200–300°C para la preparación de arcilla y el almacenamiento de betún queda holgadamente dentro del rango. El funcionamiento sin presión descarta el golpe de ariete, y las superficies se dimensionan para una alta velocidad del aceite, de forma que el fluido no se coquice. EXPAND y STORE aportan el volumen de expansión y de vaciado.
Vapor y agua caliente
TOR y TRIPASS alimentan cámaras de curado, calentadores de agua y circuitos de taller hasta 0.7 y 15 bar; RAPID y PILLAR arrancan en minutos para el curado por turnos; HERO cubre presiones más altas en formato compacto. CORE, SLIM, CORE DUO, TRINITY, BASE y MEGA cubren la calefacción y el agua de amasado hasta 50 MW, y ROOK o WARD alojan el mismo equipo en el exterior.
Calentadores de aire para secaderos
ZEPHYR, KENO, LUMO y ROCK entregan hasta 1500 kW de aire caliente. En la versión indirecta el aire pasa por un intercambiador y nunca entra en contacto con los productos de combustión, lo que mantiene el hollín lejos de las piezas sin cocer antes del esmaltado; la versión directa conviene a los secaderos de ladrillo, donde ese contacto es admisible. La regulación es lo bastante precisa para ejecutar curvas de secado programadas según el tipo de arcilla.
Fluidos, potencias y límites de funcionamiento
Estos son los límites de plataforma de las series; el punto de trabajo se deduce de su balance de curado, secado y calefacción.
- Vapor
- 0,6–154 MW, hasta 45 bar, saturado para curado o sobrecalentado hasta 450°C.
- Agua caliente
- Hasta 50 MW y 16 bar, impulsión hasta 115°C, para agua de amasado, tolvas y edificios.
- Aceite térmico
- Hasta 10 MW con fluido térmico hasta 300°C, cubriendo la banda de 200–300°C para arcilla y betún.
- Aire caliente
- Hasta 1500 kW, directo o indirecto, para cámaras de secado, tambores y talleres.
- Calor residual
- Hasta 30 MW a partir de gases de hasta 600°C, como vapor hasta 25 bar o como agua caliente.
Qué mantiene la instalación en servicio
El polvo y la abrasión determinan la vida de las superficies de recuperación, por lo que los sistemas de limpieza se especifican junto con la caldera y no se añaden después, y las partículas pesadas caen a las tolvas antes de poder desgastar el haz tubular. En el lado del agua, DEGAS desgasifica el agua de alimentación, BUFFER devuelve el condensado y DRY se encarga de la purga, con una dosificación fijada a partir del análisis del agua.
El suministro modular importa en una planta en marcha: las calderas de recuperación y las salas de calderas llegan con un alto grado de terminación en fábrica, lo que acorta la ventana de conexión. Los cuadros CONTROL gobiernan el quemador, la alimentación y las cadenas de seguridad con potencia modulante, mientras que la telemetría Digital Twin señala las desviaciones de rendimiento, de temperatura de los gases de combustión o de calidad del agua antes de que se conviertan en avería. Los economizadores BOOST y ECO recuperan el último calor de los gases de combustión.
Cómo desarrollamos un proyecto
Empezamos por sus datos de proceso y por los gases de combustión de que ya dispone, ya que la recuperación suele modificar el tamaño del equipo de fuego directo que necesita.
- Datos de partida
- Cargas de curado, secado y calefacción con su perfil estacional, caudal y temperatura de los gases del horno, combustibles y disposición.
- Selección
- Equipos de fuego directo y de recuperación comparados en conjunto por coste de inversión y de explotación, con el esquema acordado con sus ingenieros.
- Diseño y fabricación
- Planos de caldera, conductos y skids con documentación según EN 12952 o EN 12953 y PED 2014/68/EU.
- Pruebas en fábrica
- Pruebas hidráulicas, verificación de los lazos de control y ensayos funcionales conforme a ISO 9001 antes del envío.
- Puesta en marcha
- Planificación de la conexión en torno a la parada de su horno, ajuste del quemador, comprobación de la cadena de seguridad y formación de operadores.