Antorchas PPT

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 IV
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Antorchas
• La combustión por antorcha es un proceso de control 
de compuestos orgánicos volátiles (COV), que se 
canalizan a una ubicación usualmente elevada, y se 
queman en una flama abierta al aire libre
• Utilizan una boquilla de quemador especialmente 
diseñada, un combustible auxiliar y vapor o aire para 
promover el mezclado para una destrucción casi 
completa (> 98%). 
• Que la combustión sea completa depende de la 
temperatura de la flama, el tiempo de residencia en la 
zona de combustión, el mezclado turbulento de los 
componentes para completar la reacción de oxidación y 
el oxígeno disponible para la formación de radicales 
libres. 
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Antorchas
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
• La combustión es completa si todos los COVs se 
convierten a bióxido de carbono y agua. 
• La combustión incompleta genera que parte del COV 
permanezca inalterado o se convierta en otros 
compuestos orgánicos, tales como aldehídos o ácidos. 
• La combustión puede producir subproductos 
indeseables, incluyendo ruido, humo, radiación 
térmica, luz, óxidos de azufre (SOx), óxidos de 
nitrógeno (NOx), monóxido de carbón (CO) y una 
fuente adicional de ignición donde no sea deseable. 
• Sin embargo, con el diseño apropiado, éstos riesgos 
pueden ser minimizados.
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Antorchas
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
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Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas
Tipos de antorchas
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Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
No Steam
With Steam
• Son las más utilizadas en refinerías e 
industrias químicas
• Utilizan vapor de alta presión para 
incrementar la eficiencia de 
combustión y evitar la formación de 
humos.
• El vapor aspira aire en la base de la 
llama y crear turbulencia para 
favorecer la mezcla.
• Existen varios tipos de sistemas de 
inyección de vapor.
Antorchas auxiliadas con vapor
Antorchas: tipos
Sin vapor
Con vapor
Antorchas auxiliadas con vapor
• Las boquillas de quemadores están 
elevadas por encima del suelo (por 
seguridad), para quemar el gas venteado 
esencialmente en una llama de difusión. 
• Se les inyecta vapor en la zona de 
combustión para promover una 
turbulencia que asegura el mezclado e 
inducir aire en la llama. 
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Antorchas: tipos
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas auxiliadas con aire
• Usan aire forzado para la combustión y el mezclado requerido para 
una operación sin humo. 
• Tienen un quemador en forma de araña (varios orificios pequeños de 
gas), localizados por dentro pero cerca de la parte superior de un 
cilindro de 60 cm o más de diámetro. 
• El aire de combustión es proporcionado por un ventilador en el fondo 
del cilindro. 
• La cantidad de aire de combustión puede ser modificada, variando la 
velocidad del ventilador. 
• La principal ventaja principal es que se pueden utilizar donde no se 
disponga de vapor. 
• Generalmente no se utiliza en antorchas grandes (no es económico 
cuando el volumen de gas es grande)
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Antorchas: tipos
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas no-auxiliadas
• Solamente tienen una boquilla de quemador sin otra 
provisión auxiliar que mejore el proceso de mezclado 
del aire en la llama. 
• Se usan con corrientes de gases que tienen bajo 
contenido de calor y baja relación carbón/hidrógeno 
que se quema fácilmente sin producir humo.
• Estas corrientes requieren menos aire para una 
combustión completa, tienen temperaturas de 
combustión más bajas que minimizan las reacciones de 
desintegración y son más resistentes a ésta.
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Antorchas: tipos
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas auxiliadas con presión
• Usan la presión de la corriente venteada para promover el 
mezclado en la boquilla del quemador. 
• Se pueden aplicar si se dispone de suficiente presión en la 
corriente venteada. 
• Generalmente (pero no necesariamente), el quemador está a nivel 
del suelo, y consecuentemente, se localizan en un área remota de 
la planta con suficiente espacio disponible.
• Tienen múltiples quemadores que van por etapas, para operar en 
base a la cantidad de gas que está siendo emitido. 
• El tamaño, diseño, número y disposición de los quemadores 
depende de las características del gas venteado.
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Antorchas: tipos
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas cerradas a nivel del suelo
• Se localizan especialmente en rellenos sanitarios.
• Los quemadores están dentro de una envoltura aislada que reduce el 
ruido, la luminosidad y la radiación de calor y protege contra el viento. 
• Para operar sin humo y no requerir vapor o aire, debe tener una alta 
caída de presión en la boquilla
• La altura debe posibilitar el tiro adecuado para lograr suficiente aire para 
una combustión sin humo y para la dispersión de la pluma térmica. 
• Tienen generalmente menos capacidad que las antorchas abiertas y son 
utilizadas para combustión de corrientes de flujo constante y continuo.
• Puede tener una operación eficiente y confiable dentro de un amplio 
rango de capacidades de diseño. 
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Antorchas: tipos
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas
Tubería de Transporte de Gas
• Las corrientes de venteo se transportan desde el punto de 
emisión hasta la antorcha a través del cabezal recolector de 
gas. 
• La tubería (generalmente acero al carbón SCH40), se diseña 
para minimizar la caída de presión. 
• El número de válvulas deben sellar perfectamente cuando 
están abiertas. 
• El montaje de la tubería debe evitar cualquier ramal muerto 
y las trampas de líquido. 
• Está equipada para purgas, para evitar mezclas explosivas 
en el sistema de la antorcha durante el encendido o 
durante la operación.
Componentes
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Antorchas
Cilindro Separador
• Separa líquidos que pueda contener la corriente venteada o 
que se puedan condensar en el cabezal recolector y en líneas 
de transferencia. 
• Es un recipiente horizontal o vertical localizado en la base de la 
antorcha o cerca de ella, o bien un recipiente vertical dentro de 
la base de la chimenea de la antorcha.
• El líquido en la corriente venteada puede extinguir la llama o 
causar una combustión irregular y humo. Además, si se 
queman líquidos se puede generar un rocío de substancias 
químicas
• Para el diseño se toma en cuenta el peor de los caos (Ej, 
pérdida de agua de enfriamiento o despresurización total de la 
unidad)
Componentes
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Antorchas
Sello de Líquido
• Las corrientes venteadas pasan a través de un sello de líquido 
antes de ir a la chimenea de la antorcha. 
• Puede estar corriente abajo del cilindro separador o 
incorporado en el mismo recipiente. 
• Previene posibles retornos de llama, cuando el aire es 
introducido inadvertidamente en el sistema de la antorcha y el 
frente de la llama es succionado hacia adentro de la chimenea. 
• También mantiene una presión positiva en la corriente hacia 
arriba en el sistema y actúa como una mampara mecánica con 
cualquier onda de choque explosiva en la chimenea. 
Componentes
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Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Sellos
Antorchas Componentes
Antorchas
Chimenea de la Antorcha
• La antorcha se localiza de manera que no presente riesgos para 
instalaciones circundantes ni al personal. Por eso se eleva a una 
altura considerable.
• Las antorchas elevadas pueden ser auto-sostenidas, sostenidas 
por riendas o sostenidas estructuralmente por una torre. 
Componentes
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Antorcha elevada 
auto-sostenida
Antorcha elevada 
sostenida por torre
Antorcha 
elevada 
sostenida por 
riendas
Antorchas
Chimenea de la Antorcha
• Las auto-sostenidas generalmente se usan cuando son de baja 
altura (10-30 m), pero pueden ser diseñadas hasta para 75 m. 
• Las sostenidas porriendas se diseñan para alturas mayores a 
90 m, mientras que las de torres son diseñadas para alturas 
mayores a 60 m
Componentes
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Antorcha elevada 
auto-sostenida
Antorcha elevada 
sostenida por torre
Antorcha 
elevada 
sostenida por 
riendas
Antorchas
Chimenea de la Antorcha
• Las antorchas auto sostenidas proporcionan un apoyo 
estructural ideal. Pero, para unidades muy altas, el costo 
aumenta rápidamente. Deben tomarse en cuenta los cimientos 
requeridos y la naturaleza del suelo. 
• Las sostenidas por torres se construyen tan altas como se 
necesite, ya que la carga se distribuye sobre la estructura de la 
torre. 
• El soporte por riendas es el más simple de todos. Pero requiere 
una cantidad considerable de terreno, puesto que los cables de 
las riendas se separan ampliamente. 
• Como regla, el espacio para una antorcha por riendas es un 
círculo en el suelo con un radio igual a la altura de le chimenea.
Componentes
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Antorchas
Sello de Gas
• El aire puede tender a regresarse hacia dentro de la chimenea 
por el viento o la contracción térmica de los gases, creando el 
potencial de una explosión. 
• El sello de gas se localiza por debajo de la boquilla para impedir 
que el flujo del aire se regrese hacia la red de gases de la 
antorcha. 
• El diseño de estos sellos es generalmente propiedad industrial y 
su presencia reduce los requisitos de la operación del gas de 
purga.
Componentes
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Antorchas
Boquilla del Quemador
• Diseñada para proporcionar la combustión del gas venteado en 
todo el rango de la antorcha. 
• Se debe considerar estabilidad de la llama, confiabilidad del 
encendido y la supresión del ruido. 
• La capacidad mínima y máxima para quemar un gas con una 
llama estable (no necesariamente sin humo), es función de su 
diseño. 
• La estabilidad de la llama se mejora con dispositivos de retención 
de llama incorporados en la circunferencia interior de la boquilla. 
• Las boquillas modernas con retención, pueden tener una llama 
estable en rangos de velocidad de gas de 1 a 180 m/seg.
• La capacidad máxima de una boquilla la limita la presión de la 
corriente venteada para vencer la caída de presión. 
Componentes
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Antorchas
Quemadores Pilotos
• Las regulaciones requieren la presencia de una llama continua. 
• Los quemadores pilotos sirven para obtener un encendido 
continuo confiable.
• Están localizados alrededor del perímetro exterior de la boquilla 
de la antorcha. 
• Cuentan con una fuente de encendido, que puede ser de 
activación manual o automática. 
• Los sistemas automáticos generalmente se activan por un 
detector de llama utilizando un termopar, un sensor infrarrojo ó, 
más raramente (para aplicaciones de antorcha a nivel del suelo), 
un sensor ultravioleta.
Componentes
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Antorchas
Boquillas de Vapor
• La llama recibe el oxígeno de combustión por difusión del aire 
circundante hacia adentro de la llama. 
• El volumen de combustible en una antorcha puede requerir más 
aire a una velocidad más rápida que la que pueda suministrar una 
simple difusión de gas. 
• Los inyectores de vapor de alta velocidad, localizados alrededor 
del perímetro exterior de la boquilla, aumentan la turbulencia del 
gas en la zona límite de la llama, ingresando más aire de 
combustión y mejorando la eficiencia de combustión. 
• La inyección de vapor en una llama de antorcha puede producir 
otros resultados: el vapor contribuye a la minimización de humo
Componentes
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Antorchas
Controles
• El control de la antorcha puede estar automatizado o ser 
completamente manual. 
• Se pueden controlar automáticamente el gas auxiliar, los 
inyectores de vapor y el sistema de encendido. 
• Se puede minimizar el consumo de combustible midiendo 
continuamente la razón del flujo de gas venteado y el valor 
calorífico y ajustando automáticamente la cantidad de 
combustible auxiliar requerido.
• También se puede minimizar el consumo de vapor controlando el 
flujo en base a la razón de flujo del gas venteado. 
• El vapor también puede ser controlado utilizando monitores 
visuales de humo. 
Componentes
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Radiación de antorchas
Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Antorchas
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Departamento de Ingeniería Química
Asignatura: Integración IV
Radiación de antorchas
Knock Out Drum
Antorchas
5400 
kcal/h m2
4000 
kcal/h m2
2700 
kcal/h m2
1400 
kcal/h m2
8000 
kcal/h m2