Ingenieria

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Horno rotatorio, H2
Introducción
El objetivo de este segundo horno rotatorio es el calentamiento de la mezcla de brea y sulfato de bario que procede del mezclador M1 de tal forma que se establezcan las condiciones de temperatura suficientes para que se produzca la reacción entre ambos componentes dando lugar a un producto intermedio: sulfuro debario, que es uno de los reactivos necesarios para la producción de carbonato de bario en el reactor R1.
Su funcionamiento se basa en la reacción establecida entre el carbón procedente de la brea y el sulfato de bario:

Aunque se ha establecido hoy en día, según los datos termodinámicos, que la reacción que tiene lugar es la reducción del sulfato de bario mediante monóxido de carbono que segenera en las condiciones del horno:

La alimentación consta de una corriente mezcla de brea y sulfato de bario en forma de suspensión de la barita en la brea, ya que aunque la brea es sólida a temperatura ambiente, tras el calentamiento en el primer horno la temperatura será superior al intervalo correspondiente a su punto de reblandecimiento (30ºC-180ºC). Por otra parte y en contracorriente seintroduce una corriente gaseosa cuyas funciones son las de aportar el calor de reacción necesario (ya que se trata de un horno de llama indirecta) y proporcionar un cierto grado de mezcla que posibilita el contacto íntimo entre los dos componentes. Además, si el gas contiene como uno de los componentes al dióxido de carbono o incluso al monóxido de carbono, también actúa como agente reductor.
Enla actualidad, los hornos rotatorios en los que tiene lugar esta reacción tienen unas dimensiones de hasta 50 m de longitud y alcanzan temperaturas de entre 900 y 1200 ºC a las que se posibilita la reducción del sulfato de bario. A esas temperaturas la brea comienza a generar coque, y aporta el carbón necesario para la reacción. Los tiempos de residencia de la mezcla en el interior de los hornosdependen de la longitud y temperatura de los mismos, pero suelen rondar en torno a los 90-120 minutos.
Control del horno rotatorio
La necesidad de control de las condiciones de operación de estos equipos radica en la posibilidad de producirse reacciones secundarias con la ganga presente en el mineral que proporciona el sulfato de bario (barita) y para impedir aglomeraciones dentro del horno. Deesta forma, el objetivo de control establece como variables a controlar las temperaturas de salida de los gases y el producto, y el caudal de entrada de la corriente sólida, para lo cual se disponen dos lazos independientes.

LAZO 1
Descripción del lazo
El objetivo de control de este primer lazo es mantener la temperatura del horno en un valor determinado. Como hemos comentado antes, existe unatemperatura óptima para que se produzca la reacción de reducción. Temperaturas superiores pueden dar lugar a una pérdida en el rendimiento por degradación de la barita o del producto formado, favorecer reacciones secundarias, etc. Una temperatura inferior se verá reflejada en una menor conversión de la barita en sulfuro de bario. Además de los aspectos relacionados con la reacción, es importantedestacar que a las temperaturas elevadas que tienen lugar en el proceso, los materiales de construcción pueden verse afectados en mayor medida. Por tanto, surge la necesidad de disponer un lazo de control que nos permita mantener controlada la temperatura dentro del horno.
En primer lugar vamos a establecer las variables que intervienen en el proceso. La variable a controlar como se ha comentadoes la temperatura. Sin embargo, no es la única que se mide. En el esquema se está llevando a cabo la medida de la temperatura de los gases a la salida, que se trata de una variable interna auxiliar. Esto nos lleva a pensar que la intención de este lazo es la de constituir un sistema en cascada, aunque el esquema no sea el correspondiente a tal estructura. Las variables perturbaciones que pueden...