Reparación en línea del revestimiento de ladrillos refractarios en la zona de calcinación de los hornos de cal

Durante el funcionamiento de un horno de cal, los daños en los ladrillos refractarios de la zona de calcinación pueden provocar problemas graves, como puntos calientes, fugas de llama a través de la carcasa del horno, aumento de la pérdida de calor e incluso el riesgo de colapso de grandes áreas del revestimiento. Cuando el horno se aproxima al período de mantenimiento, pero no puede detenerse para realizar una revisión general, se puede utilizar refractario colable (castable refractory) junto con otros métodos de reparación para restaurar el revestimiento dañado mientras el equipo continúa funcionando.

¿Por qué se producen fugas de llama en la zona de calcinación?

Un horno de cal vertical normalmente está compuesto por varias capas de ladrillos refractarios y materiales aislantes. Durante el funcionamiento, la piedra caliza pasa por tres zonas principales: precalentamiento, calcinación y enfriamiento. La zona de calcinación suele ser la sección de mayor temperatura, con temperaturas de operación normalmente de entre 1150 y 1200 °C.

Existen varios factores que pueden acelerar el deterioro de los materiales refractarios.

En primer lugar, las impurezas presentes en la piedra caliza pueden provocar la formación de depósitos o incrustaciones sobre el revestimiento del horno. Cuando estos depósitos alcanzan un tamaño considerable, pueden caer junto con el material y desprender los ladrillos refractarios de la pared del horno. Además, el mortero utilizado para unir los ladrillos puede perder resistencia después de una exposición prolongada a altas temperaturas.

En segundo lugar, el revestimiento refractario está expuesto a ataques químicos. El ambiente de alta temperatura y los componentes alcalinos asociados con la producción de cal pueden debilitar gradualmente la capa refractaria interior.

En tercer lugar, una instalación incorrecta de los ladrillos o una desviación excesiva en la alineación vertical y en el radio del horno pueden generar tensiones locales. Con el tiempo, estas zonas débiles pueden convertirse en áreas con ladrillos desprendidos o espacios vacíos. Cuando las capas refractarias interior y exterior están dañadas, las llamas y los gases de alta temperatura pueden atravesar la zona deteriorada y calentar la carcasa de acero del horno.

Método 1: Reparación mediante una caja de acero exterior

Para áreas relativamente pequeñas de daño, se puede instalar una caja de acero exterior alrededor de la sección afectada de la carcasa del horno.

La estructura de acero se fabrica previamente y se suelda firmemente en la parte exterior de la carcasa del horno. A continuación, se colocan nuevos ladrillos refractarios dentro de la caja y las juntas se rellenan con mortero refractario de alto contenido de alúmina.

Después de instalar los ladrillos refractarios, se coloca una capa de aislamiento sobre la superficie exterior. Posteriormente, se instala una placa de acero curvada y se suelda a la estructura circundante, comprimiendo la capa aislante y formando una estructura de reparación estable.

Este método presenta varias ventajas:

• Instalación relativamente rápida

• Menor cantidad de trabajos dentro del horno

• Menor exposición al riesgo de caída de materiales refractarios

• Buen soporte estructural para daños localizados

Sin embargo, la estructura exterior adicional aumenta la resistencia del horno al viento. Por lo tanto, cuando el área de reparación es demasiado grande, debe evaluarse cuidadosamente el efecto de la estructura adicional sobre el comportamiento mecánico general del horno.

Método 2: Reparación mediante inyección de refractario colable

Cuando el área dañada es grande y los ladrillos refractarios restantes ya no pueden proporcionar suficiente soporte, una reparación superficial no es suficiente. En este caso, se puede utilizar refractario colable (castable refractory) para rellenar la cavidad dañada y reforzar el revestimiento existente.

La reparación comienza con la instalación de bastidores guía de acero en el exterior de la zona dañada. Se introducen barras de acero a través de la carcasa del horno hasta la capa refractaria. Estas barras proporcionan un soporte temporal y ayudan a evitar la caída repentina de ladrillos sueltos, cenizas y otros residuos durante la limpieza.

A continuación, se realizan pequeñas aberturas de forma secuencial comenzando desde la parte inferior de la zona dañada. Los ladrillos refractarios sueltos y los residuos se retiran cuidadosamente hasta dejar expuesta una zona de ladrillos estable y en buen estado.

Después de la limpieza, se instala un encofrado temporal de acero. El refractario colable se introduce a través de las aberturas preparadas. Durante la colocación, se utiliza vibración mecánica para reducir los huecos internos y mejorar la compactación del material.

Una vez que una sección de la reparación ha obtenido suficiente soporte, se pueden retirar las barras de acero temporales y comenzar la reparación de la siguiente sección. El mismo procedimiento se repite capa por capa hasta estabilizar completamente la zona dañada.

Este método por etapas es especialmente importante cuando se reparan áreas de gran tamaño. Ayuda a evitar un colapso incontrolado y, al mismo tiempo, mantiene el soporte del revestimiento refractario existente situado por encima de la zona reparada.

¿Cómo elegir el método de reparación adecuado?

Los dos métodos son adecuados para diferentes condiciones de trabajo.

El método de la caja de acero exterior es generalmente apropiado para daños localizados cuando son importantes la rapidez de reparación y una construcción relativamente sencilla. El método de inyección de refractario colable es más adecuado cuando el área dañada es extensa y el revestimiento refractario necesita un refuerzo estructural adicional.

En los trabajos reales de mantenimiento de hornos, el método de reparación debe seleccionarse de acuerdo con el área dañada, el estado de los ladrillos restantes, la estructura del horno, la temperatura de funcionamiento y el tiempo disponible para el mantenimiento.

Una reparación en línea correctamente diseñada puede reducir las paradas no planificadas, evitar las fugas de llama, prolongar la vida útil del revestimiento refractario y retrasar una costosa revisión general del horno.