Control de temperatura con termografía en la producción de cemento

Los operadores y gerentes de fábricas de cemento dependen de los datos exactos de temperatura del horno para detectar puntos calientes y evitar fallas catastróficas.

Los sistemas de monitorización de hornos térmicos basados en cámaras termográficas son una herramienta cada vez más popular que puede ayudar a reducir significativamente los costes de mantenimiento.

En la industria del cemento y en las últimas décadas, se han venido utilizando sistemas de escaneo de infrarrojos (IR) para controlar la temperatura de la cubierta del horno. Estos sistemas se basan principalmente en un espejo giratorio de 45˚ que lee la longitud del horno en cada rotación mientras dirige la energía que se «lee» a un único detector de temperatura IR. Con los nuevos desarrollos en microbolómetros no refrigerados, la cada vez mejor relación precio / rendimiento y la tendencia hacia la producción en masa, el uso de sistemas de monitorización basados en cámaras térmicas en estas aplicaciones se ha vuelto cada vez más popular. Estos nuevos sistemas pueden ofrecer soluciones innovadoras a los requisitos generales de las plantas de cemento.

Para cumplir con las necesidades de monitorización de plantas de cemento en todo el mundo, en VisionTIR hemos desarrollado varias aplicaciones basadas en cámaras térmicas. En última instancia, este equipo ayuda a los productores a optimizar el mantenimiento del horno y reducir los costos de mantenimiento al acortar drásticamente el tiempo de inactividad no programado de la fábrica de cemento.

Sistema de monitorización de temperatura de horno rotatorio (RKS300)

Desarrollado por VisionTIR, el sistema RKS300 se basa en cámaras termográficas y proporciona una inspección en tiempo real de toda la longitud del horno rotatorio. El sistema integra el hardware y el software como una solución, lo que permite la detección y medición de todos los hotspots en la cubierta del horno de clinker. Uno de sus principales beneficios es que la inspección en tiempo real no se limita a una línea de puntos sino a un área o campo de visión (FOV), que alcanza alrededor de 160˚ del perímetro del horno. Por lo tanto, casi la mitad del horno se monitoriza en tiempo real en lugar de esperar una rotación completa.

Además, las imágenes suministradas mantienen la relación de aspecto real del horno rotatorio y se muestran en movimiento. Estas imágenes son mucho más intuitivas para los usuarios, que les permite reconocer diferentes áreas del horno e incluso ver el efecto real de los ventiladores en tiempo real.

El software RKS300 proporciona acceso a todos los puntos de temperatura. Estos se referencian a sus coordenadas en la superficie del horno, optimizando y facilitando los programas y operaciones de mantenimiento.

Para resistir el entorno agresivo que rodea el sistema en una planta de cemento, el RKS300 está protegido por una envolvente que resiste las condiciones adversas gracias a una purga de aire y un control interno de la temperatura. Esto mantiene la cámara limpia y a temperatura ambiente constante.

Otras características del sistema RKS300 de VisionTIR:

• Sistema de control del ventilador: Evita la deformación de la carcasa del horno rotatorio con enfriamiento activo a través de ventiladores, controlando hasta 16 de ellos independientemente. El software detecta diferentes niveles de alarma (que el operador puede programar individualmente) y activa los diferentes ventiladores automáticamente.
• Monitorización de deslizamiento de llantas: Se instalan sensores de proximidad de alta temperatura cerca de los anillos deslizantes. Estos sensores calculan y monitorizan el desplazamiento de hasta seis anillos de deslizamiento para prevenir el daño mecánico al refractario del horno de clinker.
• Monitorización de sombras: Para aquellas áreas donde no hay visión directa de las cámaras, el sistema incluye sensores de temperatura IR de alto rendimiento. Estas medidas de temperatura se agregan a las imágenes térmicas para completar la vista y la recolección de todos los puntos de temperatura del horno como si no hubiera sombra para las cámaras.
• Protocolo del servidor OPC: Integración y comunicación de todos los datos procesados ​​por el RKS300 a los diferentes niveles de la fábrica (SCADA, bases de datos, comunicaciones con PLC y sensores) a través de la conexión OPC. Es importante tener en cuenta que RKS300 se fabrica completamente en Europa y su resolución oscila entre 478 píxeles y 3200 píxeles.

Italcementi y RKS300: Un caso de éxito

El sistema RKS300 se ha instalado en un buen número de plantas de cemento en todo el mundo, ya sea como un sistema independiente de monitorización de hornos rotatorios o como complemento de los equipos existentes de los mismos, como fue el caso del sistema RKS300 recientemente suministrado a la filial Italcementi de Heidelberg Cement para una de sus plantas de cemento.

En la última década, las fábricas de cemento de este grupo cementero, habían estado utilizando un sistema de escaneo de horno rotatorio, pero debido a que dicho sistema no cubría toda la longitud del horno, el control no era todo lo eficiente que se esperaba y por tanto, no cubría las expectativas de los directores de planta.

Para mejorar la calidad del control, VisionTIR suministró un sistema basado en termografía para monitorizar un horno de 65 m de longitud. El sistema de monitorización fue precableado y probado antes de la instalación en la planta e incluía varias cámaras termográficas, sensores de proximidad, gabinetes de cámara con control climático, gabinetes de rack montado, DAQ además de una unidad PC con el software RKS300 ya instalado.

Después de analizar y estudiar los requisitos del cliente, VisionTIR instaló el sistema RKS300 para monitorizar la totalidad de la longitud del horno en tiempo real, logrando una resolución de píxel más alta. Como resultado, el sistema de horno rotatorio de la compañía detectó y sigue detectando hoy en día, una mayor cantidad de puntos de acceso con mayor precisión.

Además, el RKS300 en la planta de Italcementi también incorporó un sistema de control de ventiladores, un sistema de control de virolas y varios termómetros IR para la monitorización de áreas ocultas. Independientemente de sus funciones técnicas, una de las principales ventajas que el cliente encontró en el sistema RKS300 fue una relación precio / rendimiento sin competencia.

Sistema ProTIR® para la monitorización de temperatura dentro de hornos

Gracias a la amplia experiencia del equipo VisionTIR y a la estrecha colaboración con diferentes gerentes de planta en todo el mundo, VisionTIR ha desarrollado un conocimiento profundo de los requisitos de la planta de cemento para ofrecer soluciones innovadoras en el campo de la monitorización de temperatura basada en infrarrojos.

Hasta hace bien poco, las fábricas de cemento incorporaban en el enfriador de clinker, una cámara de inspección boroscópica en el espectro visible para monitorizar el interior del enfriador e identificar los llamados «muñecos de nieve».

Los «muñecos de nieve» son acumulaciones de pequeñas partículas de clinker en la primera rejilla (estática) del enfriador o en la pared de descarga del horno. Estos depósitos están formados por pequeños nódulos y partículas de polvo de clinker con una composición química y mineralógica idéntica o muy similar a la del clinker.

Los bautizados como «muñecos de nieve» son los causantes de una mala distribución del clinker en el enfriador, además de producir un intercambio de calor ineficaz entre este y el aire secundario.

Sin embargo, debido a la presencia de humo y gases en el interior del enfriador de clinker, los boroscopios a menudo no logran detectar de manera confiable la formación de muñecos de nieve.

Como respuesta a la necesidad de una monitorización continua y confiable del interior del enfriador, VisionTir desarrolló el sistema ProTIR como solución.

Este sistema se basa en cámaras térmicas y es capaz de soportar las elevadas temperaturas generadas dentro del enfriador (200-1000 °C), proporcionando imágenes termográficas reales del interior. Esto permite que el sistema de imágenes reproduzca fielmente lo que ocurre dentro del enfriador, ayudando al operador a detectar la formación de muñecos de nieve.

Conclusión

En general, las cámaras termográficas se están convirtiendo en una solución alternativa y atractiva para los requisitos de monitorización en plantas de cemento. Estas cámaras permiten realizar inspecciones en tiempo real, y las imágenes resultantes permiten al usuario reconocer y detectar diferentes áreas del horno, puntos de acceso y el efecto real de los ventiladores, entre otros aspectos.

Además, los sistemas de monitorización basados en cámaras térmicas son ahora más rentables gracias a los avances en microbolómetros no refrigerados y la tendencia hacia la producción en masa.

En definitiva, el uso de estos sistemas de monitorización de temperatura representa una solución potencial para optimizar el proceso de producción de cemento y reducir los costos de mantenimiento relacionados con daños y tiempo de inactividad no programado.

Soluciones de termografía especiales para la industria del cemento