Medición de temperatura en base al análisis espectral de radiación electromagnética

Abstract

Parte de este trabajo consistió en el desarrollo y fabricación de un cabezal multipropósito para análisis de radiación en hornos industriales, para monitoreo y medición de variables de proceso térmico, de aplicación en hornos rotatorios de calcinación, calderas industriales y otros hornos de fundición como los usados en las minas de cobre. El cabezal es capaz de capturar y entregar los datos para determinar la temperatura de la llama y de la zona de descarga de hornos como los utilizados en la industria de la celulosa, cal y cemento, generando imágenes térmicas de la llama y del material procesado, así como capturar y entregar información espectral de laradiación producida por el proceso térmico para su posterior análisis. El cabezal podrá ser utilizado también para inspeccionar el hogar de calderas industriales. El dispositivo combina pirometría de dos colores, múltiple longitud de onda en el rango de 900°C a 1500°C, con resoluciones del orden de ± 5°C (ó 2%).El desarrollo realizado estuvo orientado a las plantas de cemento con hornos rotatorios de calcinación en particular y a las industrias que utilicen calderas industriales, en general. La operación y mantención de los hornos rotatorios de calcinación utilizados en la fabricación del cemento, requieren de un buen conocimiento de las condiciones térmicas de éstos, tanto internas como externas. Debido a que el proceso involucra altas temperaturas (900°C a 1.500°C), la medición de éstas en el interior resulta una tarea difícil. Sin embargo, el actual estado del arte de la tecnología infrarroja permite desarrollar sistemas capaces de realizar la medición de las temperaturas internas del horno con muy buena precisión, resolución y cobertura espacial, en la zona de descarga del material calcinado.El monitoreo y medición de la temperatura de la llama, es altamente atractiva paralos fabricantes de cemento, ya que la información de su forma, tamaño, largo ytemperatura, permite un control oportuno de las características y propiedades delproducto calcinado. Asimismo, esta información permite un ahorro significativo del combustible utilizado en la llama, elemento que tiene la mayor incidencia en el costo final del producto fabricado, además, la posibilidad de medir la temperatura del material calcinado, en la zona de descarga del horno, permite corregir sus propiedades, características y calidad, modificando los parámetros de operación en el horno(velocidad del flujo del material, velocidad de rotación del horno, composición del material, largo y posición de la llama).Para la validación del uso del espectrometro se realizó una prueba preliminar en una planta de cemento local (Planta de Cemento Polpaico S.A.), donde se integró solo el espectrometro a un contenedor ya existente, lo que le brindó la protección industrial necesaria para la prueba. De la respuesta espectral se encontraron dos "peaks" de emisión correspondientes al material alcalino presente en el material precursor. Laaltura de los peaks puede ser correlacionada con la calidad del proceso de sinterización y con la existencia de varias fases en el producto final (clinker).La Asociación de la Industria Eléctrica- Electrónica de Chile, AlE, otorgó a TECNOLOGÍA INTEGRAL S.A. el Premio Mejor Innovación Tecnológica 2010, el cualfue entregado en la XIV Cena Anual de la Industria Eléctrica- Electrónica, realizada el pasado 26 de agosto. El Premio, uno de los más importantes del Sector, es considerado un reconocimiento a la innovación, manifestada en un producto y/ o servicio que se plasma exitosamente en una aplicación. Premio que fue otorgado por el desarrollo del cabezal pirométrico descrito en este trabajo.También se diseñó y fabricó un termómetro de radiación del tipo "Line ScannerInfrared" o escáner de línea infrarojo, el cual usa un arreglo lineal de detectores conrespuesta en el rango de lp,m-5J1,m (Mid InfraRed o MIR), integrados en un paqueteestándar de 28 pines. El escáner fue calibrado para la medición de temperaturas en el rango de 120°C a 550°C con un error del 2% de la escala.