ES2663521T3 - Quemador con monitorización - Google Patents

Abstract

Quemador de oxígeno-combustible (10, 310) con monitorización, que comprende: un paso (30, 330) principal del primer reactivo que termina en una boquilla (333) del primer reactivo; un paso (20, 320) principal del segundo reactivo que termina en una boquilla (22, 322) del segundo reactivo; en el que uno del primer y del segundo reactivos es un combustible y el otro del primer y segundo reactivos es un oxidante; caracterizado por uno o varios sensores que incluyen un sensor (102, 372) de temperatura de la boquilla para detectar una temperatura de la boquilla de, al menos, una de las boquillas del reactivo; y un procesador de datos (66, 166, 266) programado para recibir datos de los sensores y determinar en base a, al menos, una parte de los datos recibidos la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador incluyendo una posible obstrucción parcial de al menos uno del paso (30, 330) principal del primer reactivo y del paso (20, 320) principal del segundo reactivo en base a un aumento o disminución en, al menos, una temperatura de la boquilla.

Description

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DESCRIPCIÓN

Quemador con monitorización ANTECEDENTES

Esta solicitud se refiere a un quemador de oxígeno-combustible y, en concreto, a un quemador regulado de oxígeno-combustible, configurado con instrumentos para monitorizar el estado y la condición del quemador, así como el funcionamiento del quemador y su efecto en el proceso, para realizar un control del funcionamiento del quemador en tiempo real en base a los datos obtenidos de dicha monitorización, y para permitir un mantenimiento preventivo inteligente a llevar a cabo no antes de lo necesario pero antes de un fallo o una condición de parada imprevista.

Para sistemas de quemador convencionales, los operadores de horno determinan un programa de mantenimiento basado en experiencias pasadas, o en base a un calendario regular. Frecuentemente, esto da lugar a un programa de mantenimiento que es demasiado agresivo, que cuesta excesivas horas de mano de obra y tiempo de inactividad del quemador, y es demasiado permisivo, no pudiendo capturar los problemas corregibles del quemador antes de que ocurra un fallo.

El documento de Patente U.S.A. 5 575 637 A da a conocer un quemador de oxígeno-combustible para generar una llama luminosa, en general, plana, teniendo el quemador un paso de combustible que termina en una boquilla, teniendo el paso de combustible y la boquilla una sección transversal, en general, alargada, un cuerpo envolvente de forma complementaria que rodea el paso de combustible, de modo que cuando se introduce combustible en el paso de combustible y se introduce un oxidante en el paso definido por el espacio entre el cuerpo envolvente y el paso de combustible, se produce una llama luminosa, en general, plana en el extremo de la boquilla del conducto de combustible. Se puede disponer un precombustor, que tiene una forma en sección transversal complementaria a la del extremo de la llama del quemador, en el extremo de la llama del cuerpo de alojamiento del quemador para mejorar adicionalmente la combustión y proteger el quemador de la atmósfera del horno.

El documento WO 2013/077861 A1 da a conocer un sistema y un procedimiento para la detección de anomalías. El sistema y el procedimiento incluyen utilizar uno o varios procesadores, tales como un servidor, para recibir datos operacionales y dinámicos de los sensores asociados con los dispositivos, filtrar los datos, establecer un conjunto de datos dinámicos de referencia y eliminar dependencias de datos. El sistema y el procedimiento incluyen, además, generar un nivel esperado de variación de datos, identificar una anomalía en base a una desviación de los datos del dispositivo con respecto a los datos de referencia normalizados por el nivel esperado de la variación de los datos, correlacionando opcionalmente una anomalía con causas posibles, y proporcionar una salida indicando una anomalía.

El documento de Patente U.S.A. 2003/047196 A1 da a conocer un soplador de lanza de agua para limpiar instalaciones térmicas, que incluye una lanza de agua montada de forma móvil cuya boca se encuentra en una compuerta o cerca de la misma. La lanza de agua puede inyectar un chorro de agua a través de la instalación térmica, a través de la cual se guían las llamas y/o los gases combustibles, a zonas de pared accesibles desde la compuerta, durante el funcionamiento. La lanza de agua está dotada, al menos, de un sensor para detectar, al menos, un valor de medición predeterminable para monitorizar la calidad del chorro de agua. Un procedimiento de funcionamiento del soplador de lanza de agua incluye detectar y evaluar, al menos, un parámetro característico de la calidad del chorro de agua como un valor de medición durante el funcionamiento del soplador de lanza de agua. El procedimiento permite la evaluación del efecto de limpieza del soplador de lanza de agua durante el funcionamiento y, si se desea, influir en el mismo.

El documento de Patente U.S.A. 2010/318274 A1 da a conocer un combustor, que incluye un cuerpo envolvente del combustor que define una cámara de combustión que tiene una pluralidad de zonas de combustión. Una pluralidad de detectores de temperatura está dispuesta en comunicación con la cámara de combustión. La pluralidad de detectores de temperatura detecta la temperatura en la pluralidad de zonas de combustión. Un controlador en comunicación con la pluralidad de detectores de temperatura está programado para determinar la aparición de una condición de mantenimiento de la llama o una condición de retroceso en la pluralidad de zonas de combustión en base a señales de la pluralidad de detectores de temperatura.

Por tanto, existen sistemas para una monitorización limitada de varios parámetros del quemador, pero ninguno integra esta monitorización de forma integral para permitir un mantenimiento predictivo. Por ejemplo, algunos sistemas existentes requieren el acceso óptico a la llama, sensores de temperatura para evitar el sobrecalentamiento o sensores de presión para monitorizar la inestabilidad de la llama. Pero ninguno monitoriza combinaciones de parámetros de modo que permita un mantenimiento predictivo.

RESUMEN

La invención da a conocer un quemador de oxígeno-combustible, según la reivindicación 1, y un procedimiento de

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determinación de una condición de funcionamiento de un quemador de oxígeno-combustible, según la reivindicación 12. Las realizaciones preferentes del quemador de oxígeno-combustible se describen en las reivindicaciones 2 a 11 y las realizaciones preferentes de la determinación de una condición de funcionamiento de un quemador de oxígeno-combustible se describen en las reivindicaciones 13 a 17. Un quemador de oxígeno-combustible, y en algunas realizaciones un quemador de oxígeno-combustible regulado, tal como se describe en el presente documento, está configurado con sensores integrados para medir diversos parámetros que son útiles para la monitorización del estado del quemador y para predecir la necesidad de mantenimiento. Para cualquier quemador de oxígeno-combustible, estos parámetros pueden incluir, de forma no limitativa, de manera independiente o en combinación, la presión, la temperatura y la densidad de la entrada del combustible, la presión, la temperatura y la densidad de la entrada del oxidante, la posición de la válvula de regulación (para un quemador regulado), la temperatura de la boquilla de combustible, la temperatura de la boquilla de oxígeno, las temperaturas del bloque del quemador en varias ubicaciones, uno o varios ángulos de instalación del quemador y/o del bloque del quemador, la posición relativa y/o absoluta del quemador con respecto a otras características del horno, las temperaturas de carga o del baño y las emisiones ópticas de la llama o de la cara del quemador. Para un quemador regulado de oxígeno-aceite, estos parámetros pueden incluir uno o varios parámetros, de forma independiente o en combinación, incluyendo, de forma no limitativa, la temperatura de entrada del aceite, la presión de entrada del aceite, la presión del oxidante de atomización (aire o aire enriquecido con oxígeno u oxígeno), la presión de alimentación del oxígeno, la posición de la válvula de regulación, la temperatura de la punta de la lanza o de la boquilla de atomización y la temperatura de bloque del quemador. Esta información captada por estos sensores puede ser utilizada por operadores/ingenieros directamente, o por un sistema de monitorización y de avisos automatizado, para monitorizar el rendimiento del quemador, para identificar cualesquiera necesidades de mantenimiento del quemador, por ejemplo, para programar el mantenimiento y mejorar la operación del quemador, y para detectar averías en el sistema de quemador.

Tal instrumentación puede estar integrada en cualquier quemador, incluyendo un quemador que utiliza uno o varios de combustible gaseoso, combustible líquido y combustible sólido, y que incluye un quemador no regulado, un quemador de combustible regulado, un quemador de oxidante regulado y un quemador en el que tanto el combustible como el oxidante son regulados. Se comprenderá que para cada tipo de quemador, el tipo, posición y cantidad de sensores puede personalizarse para corresponder a los modos y parámetros operacionales más relevantes para dicho quemador concreto.

Se incorporan varias características en el quemador de modo que la monitorización electrónica no interfiere en el funcionamiento normal y en el mantenimiento del quemador. Los instrumentos están protegidos asimismo de modo que continuarán funcionando durante largos periodos de tiempo en el tipo de entorno hostil en el que operan los quemadores habitualmente. En una realización, la electrónica está alimentada por batería y transmite datos de modo inalámbrico para facilitar la instalación y el mantenimiento.

Un quemador con sensores integrados puede ser utilizado como parte de un sistema para el seguimiento a distancia de los parámetros del quemador que permita la monitorización en tiempo real del rendimiento del quemador y que ayude en el mantenimiento predictivo detectando cambios en el funcionamiento del quemador antes de que tenga lugar una avería o una parada, tal como se describe en la solicitud de Patente U.S.A. en copropiedad número 14/268655 titulada “Sistema y procedimiento de monitorización a distancia de un quemador” (“Remote Burner Monitoring System and Method”), presentada el 2 de mayo de 2014.

La invención se define en las reivindicaciones. Aspectos adicionales de un quemador de oxígeno-combustible con monitorización y un procedimiento de funcionamiento del mismo se exponen en los siguientes párrafos.

Aspecto 1: Un quemador de oxígeno-combustible con monitorización, que comprende: un paso principal del primer reactivo que termina en una boquilla del primer reactivo; un paso principal del segundo reactivo que termina en una boquilla del segundo reactivo; uno o varios sensores que incluyen un sensor de temperatura para detectar la temperatura de la boquilla de, al menos, una de las boquillas del reactivo; y un procesador de datos programado para recibir datos de los sensores y para determinar, en base al menos a una parte de los datos recibidos, la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador, incluyendo una posible obstrucción parcial de, al menos, uno del paso principal del primer reactivo y el paso principal del segundo reactivo, en base a un aumento o disminución de, al menos, una de las temperaturas de las boquillas del reactivo; en el que uno del primer y segundo reactivos es un combustible y el otro del primer y segundo reactivos es un oxidante.

Aspecto 2: el quemador con monitorización del Aspecto 1, en el que uno o varios sensores es un sensor de temperatura de la boquilla para detectar la temperatura de la boquilla del primer reactivo, y en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso principal del primer reactivo en base a un aumento o disminución de la temperatura de la boquilla del primer reactivo.

Aspecto 3: el quemador con monitorización del Aspecto 1 o 2, en el que el procesador de datos está programado para basar su determinación, al menos en parte, en los cambios de, al menos, una parte de los datos recibidos a lo largo del tiempo.

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Aspecto 4: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 3, incluyendo, además, el uno o varios sensores un sensor de presión del primer reactivo situado en el paso principal del primer reactivo para detectar la presión del oxidante principal; en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso principal del primer reactivo en base a un cambio en la presión principal del primer reactivo y, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 5: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 3, que comprende, además: un paso secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso principal del primer reactivo; y una válvula de regulación para proporcionar el primer reactivo entre los pasos principal y secundario del primer reactivo; incluyendo, además, el uno o varios sensores un sensor de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación como indicativo de la proporción relativa del primer reactivo que es dirigido a los pasos principal y secundario del primer reactivo; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una obstrucción parcial del paso principal del primer reactivo en base a la posición de la válvula de regulación y, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 6: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 3, que comprende, además: un paso secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso principal del primer reactivo; y una válvula de regulación para proporcionar el primer reactivo entre los pasos principal y secundario del primer reactivo; incluyendo, además, el uno o varios sensores: un sensor de presión del primer reactivo para detectar la presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del primer reactivo; y un sensor de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación como indicativo de la proporción relativa del primer reactivo que se está dirigiendo a los pasos principal y secundario del primer reactivo; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de uno o varios de una obstrucción parcial de uno del paso primario del primer reactivo y el paso secundario del primer reactivo, y una posición subóptima de la válvula de regulación, en base a la posición de la válvula de regulación y la presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del primer reactivo.

Aspecto 7: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 5 y 6, que comprende, además: dos sensores de presión, uno posicionado en cada lado de un dispositivo de restricción de flujo en, al menos, uno del paso principal del primer reactivo, el paso principal del segundo reactivo y el paso secundario del primer reactivo, para detectar la presión más arriba del dispositivo de restricción de flujo, la presión más abajo del dispositivo de restricción de flujo y una presión diferencial a través del dispositivo de restricción de flujo indicativa del caudal; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base a la presión diferencial y una de la presión más arriba o más abajo del dispositivo de restricción de flujo.

Aspecto 8: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 7, que comprende, además: un bloque del quemador que tiene una cara caliente adyacente al horno; y un sensor de temperatura del bloque del quemador para detectar la temperatura del bloque del quemador cerca de la cara caliente; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de uno o varios de sobrecalentamiento del bloque del quemador y asimetría de la llama en base a la temperatura del bloque del quemador.

Aspecto 9: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 8, que comprende, además: un sensor de posición para detectar un ángulo de instalación del quemador, estando configurado el sensor de posición para detectar uno o varios de un cabeceo del quemador y un balanceo del quemador; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar si el quemador está instalado en una orientación deseada con respecto, al menos, a una características del horno en base al ángulo de instalación del quemador.

Aspecto 10: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 9, que comprende, además: un colector de datos programado para proporcionar energía a sensores individuales únicamente cuando se deben recoger datos, en base a uno o ambos de una combinación de datos detectados y una planificación periódica, y teniendo en cuenta los requisitos específicos de cada uno de los sensores individuales; un transmisor para transmitir de modo inalámbrico los datos del sensor del colector de datos al procesador de datos; y un sistema de generación de energía para alimentar el colector de datos, los sensores y el transmisor.

Aspecto 11: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 10, en el que el paso del primer reactivo es anular y rodea el paso del segundo reactivo.

Aspecto 12: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 11, en el que el primer reactivo es un combustible y el segundo reactivo es un oxidante.

Aspecto 13: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 1 a 11, en el que el primer reactivo es un oxidante y el segundo reactivo es un combustible.

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Aspecto 14: un procedimiento de determinación de una condición de funcionamiento de un quemador de oxígeno-combustible que incluye un paso del primer reactivo que termina en una boquilla del primer reactivo, un paso principal del segundo reactivo que termina en una boquilla del segundo reactivo y un bloque del quemador que tiene una cara adyacente al horno, comprendiendo el procedimiento: detectar los parámetros del quemador desde uno o varios sensores seleccionados del grupo compuesto por sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de flujo, sensores de posición, sensores de ángulo, sensores de contacto, acelerómetros, sensores ópticos y combinaciones de los mismos; comparar los parámetros detectados con los valores esperados para cada dicho parámetro del quemador para determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base a la presencia de una desviación en uno o varios de los parámetros del quemador.

Aspecto 15: el procedimiento del Aspecto 14, que comprende, además: detectar, al menos, una de una temperatura de la boquilla del primer reactivo y una temperatura de la boquilla del segundo reactivo; comparar la al menos temperatura de la boquilla con una temperatura umbral; y determinar una posible obstrucción parcial de una de las boquillas del primer y segundo reactivos en base a un aumento o disminución en, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 16: el procedimiento del Aspecto 14 o 15, que comprende, además: detectar la presión de un primer reactivo; y determinar una posible obstrucción parcial de la boquilla del primer reactivo en base a la presión del primer reactivo y la, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 17: el procedimiento del Aspecto 14 o 15, incluyendo, además, el quemador un paso secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso principal del primer reactivo y una válvula de regulación para

proporcionar el primer reactivo entre los pasos principal y secundario del primer reactivo, comprendiendo el

procedimiento, además: detectar la posición de una válvula de regulación que indica la proporción del primer reactivo que es dirigido a los pasos principal y secundario del primer reactivo, determinar una posible obstrucción parcial del paso principal del primer reactivo en base a la posición de la válvula de regulación y la, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 18: el procedimiento del Aspecto 14 o 15, incluyendo el quemador, además, un paso secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso principal del primer reactivo y una válvula de regulación para

proporcionar el primer reactivo entre los pasos principal y secundario del primer reactivo, comprendiendo el

procedimiento, además: detectar la presión del primer reactivo en una ubicación seleccionada de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del primer reactivo; detectar la posición de la válvula de regulación que indica la proporción del primer reactivo que está siendo dirigido a los pasos principal y secundario del primer reactivo; determinar uno o varios de una posible obstrucción de uno del paso principal del primer reactivo y del paso secundario del primer reactivo, y una posición subóptima de la válvula de regulación en base a la posición de la válvula de regulación y la presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del primer reactivo.

Aspecto 19: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 14 a 18, que comprende, además: detectar presiones en dos ubicaciones, una en cada lado de un dispositivo de restricción de flujo en, al menos, uno del paso del segundo reactivo, el paso principal del primer reactivo y el paso secundario del primer reactivo; determinar un caudal a partir de las presiones de las dos ubicaciones; y determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base al caudal y la presión de, al menos, una de las dos ubicaciones.

Aspecto 20: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 14 a 19, que comprende, además: detectar el ángulo de instalación del quemador, incluyendo, al menos, uno de un cabeceo del quemador y un balanceo del quemador; y determinar si el quemador está instalado en una orientación deseada con respecto, al menos, a una característica del horno en base al ángulo de instalación del quemador.

Aspecto 21: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 14 a 20, en el que el paso del primer reactivo es anular y rodea el paso del segundo reactivo.

Aspecto 22: el procedimiento del cualquiera de los Aspectos 14 a 21, en el que el primer reactivo es un combustible y el segundo reactivo es un oxidante.

Aspecto 23: el procedimiento del cualquiera de los Aspectos 14 a 21, en el que el primer reactivo es un oxidante y el segundo reactivo es un combustible.

Aspecto 24: un quemador de oxígeno-combustible con monitorización, que comprende: un paso de combustible que termina en una boquilla de combustible; un paso principal de oxidante que termina en una boquilla de oxidante; uno o varios sensores para detectar datos del proceso que incluyen un sensor de temperatura de la boquilla para detectar, al menos, una temperatura de la boquilla del oxidante y una temperatura de la boquilla del combustible; y

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un procesador de datos programado para recibir datos del proceso de los sensores y para determinar, en base a, al menos, una parte de los datos recibidos, la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador.

Aspecto 25: el quemador con monitorización del Aspecto 24, en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial de, al menos, uno del paso principal del oxidante y el paso del combustible, en base a un aumento o disminución, al menos, de una de la temperatura de la boquilla del oxidante y la temperatura de la boquilla del combustible.

Aspecto 25a: el quemador con monitorización del Aspecto 25, en el que el uno o varios sensores es un sensor de temperatura de la boquilla del oxidante para detectar la temperatura de la boquilla del oxidante, y en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso principal del oxidante en base a un aumento o disminución de la temperatura de la boquilla del oxidante.

Aspecto 25b: el quemador con monitorización del Aspecto 25, en el que el uno o varios sensores es un sensor de temperatura de la boquilla de combustible para detectar la temperatura de la boquilla de combustible y en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso de combustible en base a un aumento o disminución de la temperatura de la boquilla de combustible.

Aspecto 26: el quemador con monitorización del Aspecto 24 a 25b, en el que el procesador de datos está programado para basar su determinación, al menos en parte, en los cambios de, al menos, una parte de los datos recibidos a lo largo del tiempo.

Aspecto 27: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 26, incluyendo, además, el uno o varios sensores un sensor de presión de oxidante situado en el paso principal del oxidante para detectar una presión principal del oxidante; en el que el procesador de datos está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso principal de oxidante en base a un cambio de la presión principal del oxidante y, al menos, una de la temperatura de la boquilla de combustible y la temperatura de la boquilla de oxidante.

Aspecto 28: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 26, que comprende, además: un paso secundario de oxidante separado una distancia fija del paso principal de oxidante; y una válvula de regulación para proporcionar oxidante entre los pasos principal y secundario del oxidante; incluyendo, además, el uno o varios sensores un sensor de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación indicativa de la proporción relativa de oxidante que es dirigido a los pasos principal y secundario de oxidante; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una obstrucción parcial del paso principal de oxidante en base a la posición de la válvula de regulación y, al menos, una de la temperatura de la boquilla de combustible y la temperatura de la boquilla de oxidante.

Aspecto 29: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 26, que comprende, además: un paso secundario de oxidante separado una distancia fija del paso principal de oxidante; y una válvula de regulación para proporcionar oxidante entre los pasos principal y secundario de oxidante; incluyendo, además, el uno o varios sensores: un sensor de presión del oxidante para detectar una presión del oxidante en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del oxidante y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del oxidante; y un sensor de posición de la válvula de regulación para detectar una posición de la válvula de regulación indicativa de la proporción relativa de oxidante que está siendo dirigido a los pasos principal y secundario de oxidante; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de uno o varios de una obstrucción parcial de uno del paso principal del oxidante y del paso secundario del oxidante y una posición subóptima de la válvula de regulación, en base a la posición de la válvula de regulación y la presión del oxidante en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del oxidante y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del oxidante.

Aspecto 30: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 28 a 29, que comprende, además: dos sensores de presión, uno colocado en cada lado de un dispositivo de restricción de flujo en, al menos, uno del paso de combustible, el paso principal del oxidante y el paso secundario del oxidante, para detectar una presión más arriba del dispositivo de restricción de flujo, una presión más abajo del dispositivo de restricción de flujo y una presión diferencial a través del dispositivo de restricción de flujo indicativa del caudal; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base a la presión diferencial y una de las presiones más arriba y más abajo del dispositivo de restricción de flujo.

Aspecto 31: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 30, que comprende, además: un bloque del quemador que tiene una cara caliente adyacente al horno; y un sensor de temperatura del bloque del quemador para detectar una temperatura del bloque del quemador cerca de la cara caliente; en el que el procesador de datos está programado, además, para recibir datos del sensor de temperatura del bloque del quemador y para determinar la presencia o ausencia de uno o varios de sobrecalentamiento del bloque del quemador y asimetría de la llama, en base a la temperatura del bloque del quemador.

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Aspecto 32: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 31, que comprende, además: un sensor de posición para detectar un ángulo de instalación del quemador, estando configurado el sensor de posición para detectar uno o varios de un cabeceo del quemador y un balanceo del quemador; en el que el procesador de datos está programado, además, para determinar si el quemador está instalado en una orientación deseada con respecto a, al menos, una característica del horno en base al ángulo de instalación del quemador.

Aspecto 33: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 32, que comprende, además: un identificador único en un componente extraíble del quemador, en el que el procesador de datos está programado, además, para utilizar el identificador único para identificar datos con fines de análisis.

Aspecto 34: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 33, que comprende, además: un colector de datos programado para proporcionar alimentación a sensores individuales únicamente cuando se debe recoger datos, en base a uno o ambos de una combinación de datos detectados y programación periódica, y teniendo en cuenta los requisitos específicos para cada uno de los sensores individuales; un transmisor para transmitir de modo inalámbrico los datos del sensor desde el colector de datos al procesador de datos; y un sistema de generación de energía local para alimentar el colector de datos, los sensores y el transmisor.

Aspecto 35: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 24 a 34, en el que el paso del oxidante es anular y rodea el paso del combustible.

Aspecto 36: un procedimiento de determinación de una condición de funcionamiento de un quemador de oxígeno-combustible que incluye un paso de combustible que termina en una boquilla del combustible, un paso principal de oxidante que termina en una boquilla del oxidante y un bloque del quemador que tiene una cara adyacente al horno, comprendiendo el procedimiento: detectar parámetros del quemador desde uno o varios sensores seleccionados del grupo compuesto por sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de densidad, sensores de flujo, sensores de posición, sensores de ángulo, sensores de contacto, acelerómetros, sensores ópticos y combinaciones de los mismos; comparar los parámetros detectados con los valores esperados para cada uno de dichos parámetros del quemador para determinar la presencia o ausencia de una desviación en el parámetro del quemador; y determinar la presencia de una condición anormal del quemador en base a la presencia de una desviación en uno o varios parámetros del quemador.

Aspecto 37: el procedimiento del Aspecto 36, que comprende, además: detectar, al menos, una de una temperatura de la boquilla del oxidante y una temperatura de la boquilla del combustible; comparar la, al menos, una temperatura de la boquilla con una temperatura umbral; y determinar una posible obstrucción parcial de una de la boquilla del oxidante y la boquilla del combustible en base a un aumento o disminución de la, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 38: el procedimiento del Aspecto 37, que comprende, además: detectar una presión oxidante; y determinar una posible obstrucción parcial de la boquilla del oxidante en base a la presión del oxidante y la, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 39: el procedimiento del Aspecto 36 o 37, incluyendo, además, el quemador un paso secundario del oxidante separado una distancia fija del paso principal del oxidante y una válvula de regulación para proporcionar oxidante entre los pasos principal y secundario del oxidante, comprendiendo, además, el procedimiento: detectar la posición de la válvula de regulación que indica la proporción de oxidante que se está dirigiendo a los pasos principal y secundario del oxidante; determinar una posible obstrucción parcial del paso principal del oxidante en base a la posición de la válvula de regulación y la, al menos, una temperatura de la boquilla.

Aspecto 40: el procedimiento del Aspecto 36 o 37, incluyendo, además, el quemador un paso secundario del oxidante separado una distancia fija del paso principal del oxidante y una válvula de regulación para proporcionar oxidante entre los pasos principal y secundario del oxidante, comprendiendo el procedimiento, además: detectar la presión del oxidante de una ubicación seleccionada de entre más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del oxidante y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del oxidante; detectar la posición de la válvula de regulación que indica la proporción de oxidante que está siendo dirigido a los pasos principal y secundario del oxidante; determinar uno o varios de una posible obstrucción parcial de uno del paso principal del oxidante y del paso secundario del oxidante y una posición subóptima de la válvula de regulación en base a la posición de la válvula de regulación y la presión oxidante en uno o varios de más arriba de la válvula de regulación, más abajo de la válvula de regulación en el paso principal del oxidante y más abajo de la válvula de regulación en el paso secundario del oxidante.

Aspecto 41: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 36 a 40, que comprende, además: detectar la presión en dos ubicaciones, una en cada lado de un dispositivo de restricción de flujo en, al menos, uno del paso del combustible, el paso principal del oxidante y el paso secundario del oxidante; determinar un caudal a partir de la presión en las dos ubicaciones; y determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base al caudal y la presión de, al menos, una de las dos ubicaciones.

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Aspecto 42: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 36 a 41, que comprende, además: detectar un ángulo de instalación del quemador, incluyendo, al menos, uno de un cabeceo del quemador y un balanceo del quemador; y determinar si el quemador está instalado en una orientación deseada con respecto a, al menos, una característica del horno en base al ángulo de instalación del quemador.

Aspecto 42a: el procedimiento de cualquiera de los Aspectos 36 a 42, en el que el paso del oxidante es anular y rodea el paso del combustible.

Aspecto 43: un quemador de oxígeno-combustible con monitorización que comprende: un paso de combustible que tiene una boquilla del combustible en un extremo de la punta y una entrada de combustible distal del extremo de la punta; un paso principal del oxidante que rodea el paso del combustible; un sensor de temperatura situado en la boquilla del combustible en el extremo de la punta del paso del combustible para detectar una temperatura del combustible; un sensor de presión del combustible situado cerca de la entrada del combustible para detectar una presión del combustible; y una caja para instrumentos para recibir datos de los sensores.

Aspecto 44: el quemador con monitorización del Aspecto 42 o 43 que comprende, además: un paso secundario del oxidante separado una distancia fija del paso principal del oxidante; una válvula de regulación para proporcionar oxidante entre los pasos principal y secundario del oxidante; un sensor de presión del oxidante situado más arriba y/o más abajo de la válvula de regulación para detectar la presión de entrada del oxidante; y un sensor de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación indicativa de la proporción relativa de oxidante que está siendo dirigido a los pasos principal y secundario del oxidante.

Aspecto 45: el quemador con monitorización del Aspecto 43 o 44, que comprende, además: un procesador de datos para recibir datos de los sensores, en el que el procesador de datos está programado para determinar, en base a los datos recibidos de uno o varios sensores, la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador o una avería del sensor.

Aspecto 46: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 43 a 45, que comprende, además: un sensor de posición para detectar un ángulo de instalación del quemador y opcionalmente de partes en las que está montado el quemador; en el que el ángulo de instalación del quemador puede ser utilizado para indicar, además, si el quemador está instalado en una orientación y/o inclinación deseadas con respecto al horno.

Aspecto 47: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 43 a 46, que comprende, además: un identificador único en el paso principal del oxidante; en el que el identificador del paso principal del oxidante puede ser utilizado para identificar los datos con fines de análisis.

Aspecto 48: el quemador con monitorización de cualquiera de los Aspectos 43 a 47, comprendiendo la caja para instrumentos: un colector de datos programado para proporcionar alimentación a sensores individuales únicamente cuando se deben recoger datos, en base a uno o ambos de una combinación de datos detectados y una programación periódica, y teniendo en cuenta los requisitos específicos de cada uno de los sensores individuales; y un transmisor para transmitir de modo inalámbrico datos del sensor desde el colector de datos a un centro de datos.

Aspecto 49: el quemador con monitorización del Aspecto 48, comprendiendo la caja para instrumentos, además: un sistema de generación de energía local para alimentar el colector de datos, los sensores y el transmisor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1A es una vista posterior, en perspectiva, de un quemador de oxígeno-aceite con monitorización para su introducción en un bloque del quemador.

La figura 1B es una vista posterior, en perspectiva, de un quemador de oxígeno-aceite con monitorización como en la figura 1A introducido en un bloque del quemador.

La figura 2 es una vista frontal, en perspectiva, de un quemador de oxígeno-aceite similar al quemador de la figura 1A introducido en un bloque del quemador, pero sin las capacidades de monitorización.

La figura 3 es una vista posterior, en perspectiva, de una lanza de aceite para su uso en un quemador de oxígeno-aceite con monitorización como en la figura 1A.

La figura 4 es una vista lateral parcial de una lanza de aceite que muestra juntas tóricas para mantener y cerrar de modo estanco el aceite con la lanza de aceite alrededor de un puerto de acceso al sensor.

La figura 5 es una vista, en sección transversal, de un quemador de oxígeno-aceite con monitorización introducido en un bloque del quemador.

La figura 6 es un gráfico que muestra datos de presión a modo de ejemplo que comparan la diferencia entre la

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presión de entrada del aceite y la presión de entrada del gas de atomización para un fuelóleo a diferentes temperaturas.

La figura 7 es un gráfico que muestra datos de presión a modo de ejemplo que comparan la diferencia entre la presión de entrada del aceite y la presión de entrada del gas de atomización para dos composiciones de fuelóleo y que muestra las diferencias para una de dichas composiciones de fuelóleo cuando la punta de la boquilla está parcialmente obstruida, y cuando tiene lugar una desviación de temperatura.

La figura 8 es una vista esquemática que muestra los componentes de un sistema de comunicación para recoger, transmitir y analizar los datos recogidos de varios sensores en un quemador, y para proporcionar generación de energía local a un centro de datos.

La figura 9 es una vista posterior, en perspectiva, de un quemador de oxígeno-gas con monitorización para su introducción en un bloque del quemador.

La figura 10 es una vista posterior, en perspectiva, parcialmente recortada de un quemador de oxígeno-gas con monitorización como en la figura 9.

La figura 11 es una vista, en sección transversal, de un quemador de oxígeno-gas con monitorización introducido en un bloque del quemador.

La figura 12 es una vista posterior, en perspectiva, de un quemador de oxígeno-gas con monitorización como en la figura 9 introducido en un bloque del quemador.

La figura 13 es un gráfico que muestra los efectos, a modo de ejemplo, de una obstrucción en frente de un quemador en la presión de oxígeno, presión de gas natural y la temperatura de la punta del quemador.

La figura 14 es un gráfico que muestra los efectos, a modo de ejemplo, de una obstrucción en la salida de un quemador en la presión de oxígeno, la presión de gas natural y la temperatura en la punta del quemador.

La figura 15 es un gráfico que compara las variaciones de la presión de oxígeno en el mismo quemador con y sin una obstrucción situada en la salida del quemador.

La figura 16 es un gráfico que muestra las variaciones en la presión de oxígeno como una función de la velocidad de combustión y la proporción de graduación.

La figura 17A muestra el cabeceo (desviación angular en torno al eje perpendicular al eje longitudinal del quemador) y el balanceo (desviación angular en torno al eje coincidente con el eje longitudinal del quemador) y la figura 17B muestra el efecto del cabeceo y balanceo en el impacto de la llama en la cara del quemador, en el que el cabeceo y el balanceo están normalizados a cero para el funcionamiento sin impacto de la llama.

Las figuras 18A y 18B son una vista superior y una vista frontal, respectivamente, de un quemador montado en un bloque del quemador, que muestra los termopares montados en una rejilla en el bloque del quemador en las ubicaciones frontal, media y posterior axialmente, así como en las ubicaciones izquierda, media y derecha lateralmente. La figura 18C muestra la temperatura de bloque medida en la ubicación lateral media para un quemador desalineado que se encendió primero con una regulación del 100% (curvas de temperatura relativamente planas) y posteriormente una regulación del 0% (curvas de temperatura con pendiente hacia arriba).

La figura 19 es un gráfico que muestra la temperatura de la punta de la lanza de fuelóleo, la presión del aceite y la presión de atomización para un quemador de oxígeno-aceite como en la figura 1A, que muestra una temperatura de la lanza que aumenta continuamente con el tiempo antes de limpiar la boquilla de aceite, pero la presión de aceite y la presión de atomización no muestran la misma tendencia clara.

La figura 20 es un gráfico que muestra la temperatura de la punta de la lanza de fuelóleo para un quemador de oxigeno aceite como en la figura 1A a diferentes relaciones de regulación del oxígeno.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En el presente documento se describe un sistema de quemador configurado para poder detectar una condición anormal del quemador, que puede incluir, de forma no limitativa, una obstrucción parcial de un paso de flujo, sobrecalentamiento de una parte del quemador y/o la inadecuada orientación de la instalación, y asimismo distinguir una condición anormal del quemador de una avería del sensor.

Las figuras 1A, 1B, 2 y 5 representan una realización de un quemador -10- de oxígeno-aceite regulado con sensores integrados, fuente de alimentación y equipo de comunicaciones. Las figuras 9, 10 y 12 representan una realización de un quemador -310- de oxígeno-gas regulado con sensores integrados. Aunque realizaciones concretas de

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quemadores, o bien oxígeno-aceite o bien oxígeno-gas, se describen en el presente documento como realizaciones a modo de ejemplo de un quemador con monitorización, los mismos equipos de comunicaciones y procedimientos o similares, junto con sensores integrados análogos o similares, adaptados a la configuración, diseño y modo operacional del quemador concreto, se pueden utilizar en quemadores que combustionan combustible gaseoso, combustible líquido o combustible sólido con un oxidante. En concreto, con la excepción de parámetros que se refieren específicamente a la combustión de aceite, tal como las presiones de entrada de aceite y gas de atomización, todos los parámetros y sensores descritos en el presente documento se aplican de modo similar a un quemador para combustionar cualquier combustible, incluyendo combustible gaseoso, combustible sólido (por ejemplo, coque de petróleo) en gas de arrastre o combustible líquido.

Adicionalmente, en un quemador de oxígeno-combustible regulado, uno o ambos de combustible y oxidante (por ejemplo, oxígeno) está regulado de modo que un flujo principal participa en la combustión inicial mientras que el flujo secundario participa en una combustión retardada lejos del quemador. Por ejemplo, para la regulación de oxidante, el oxidante se proporciona entre un paso principal de oxidante y un paso secundario de oxidante, estando suministrado el oxidante secundario, al menos, a una boquilla secundaria de oxidante separada de la boquilla o boquillas principales de oxidante y de la boquilla o boquillas de combustible. Dicha regulación puede conseguirse mediante una válvula de regulación más arriba de los pasos principal y secundario del oxidante que proporciona un flujo de oxidante entrante entre los dos pasos. Alternativamente, el flujo a cada uno de los pasos principal y secundario del oxidante puede ser controlado independientemente, manual o automáticamente, mediante una válvula de control independiente o mediante limitadores de flujo fijos. En otros quemadores, el combustible puede ser regulado de modo similar, utilizando bien una válvula de regulación o controles de flujo independientes para los flujos principal y secundario. Además, en algunos quemadores, se puede regular tanto el combustible como el oxidante.

La fuente de alimentación es preferentemente una batería o generación de energía local para facilitar la instalación y evitar posibles problemas de seguridad con alimentación cableada. Los sensores pueden incluir, en cualquier combinación, sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de densidad, sensores de flujo, sensores de posición, sensores de ángulo, sensores de contacto, acelerómetros y sensores ópticos.

Se describen ejemplos de quemadores tales como el quemador -10- y el quemador -310-, pero sin sensores, en las Patentes U.S.A. números 5.575.637, 5.611.682, 7.390.189, 8.172.566 y 8.512.033.

El quemador -10- tiene un extremo de descarga -51- y un extremo de entrada -19-. Por conveniencia de la descripción, el extremo de descarga -51- se denomina a veces en el presente documento dirección frontal o hacia delante del quemador -10-, mientras que el extremo de entrada -19- se denomina a veces la dirección posterior o hacia atrás del quemador -10-. Cuando el quemador -10- está montado en un horno, el extremo de descarga -52- está orientado hacia el interior del horno.

El quemador -10- incluye un bloque -12- de quemador, un cuerpo -14- de quemador colocado hacia la parte posterior desde el bloque -12- de quemador con respecto al horno, y una caja de instrumentos -16- colocada hacia la parte posterior con respecto al cuerpo -14- del quemador. El cuerpo -14- del quemador incluye una placa -53- de montaje que está fijada al bloque -12- de quemador. El bloque -12- de quemador tiene una cara -18- frontal que, cuando está montada, está orientada hacia el horno.

El bloque -12- de quemador incluye un paso -30- principal del oxidante. En la realización representada, el paso -30- principal del oxidante tiene una forma alargada, en sección transversal, con un eje mayor (que define una anchura) más largo que un eje menor (que define una altura). En concreto, el paso -30- principal del oxidante representado tiene la forma de un rectángulo con extremos semicirculares y una relación anchura a altura de aproximadamente 5 a aproximadamente 30. No obstante, en otras realizaciones, el paso -30- principal del oxidante puede tener una forma circular, ovalada, rectangular ovalada, rectangular u otra forma.

Una lanza de aceite -20- está colocada dentro del paso -30- principal del oxidante y tiene una boquilla -22- de aceite en su extremo de descarga. En la realización representada, la boquilla de aceite es una boquilla -22- de atomización. La boquilla -22- de atomización está rodeada sustancialmente por el paso -30- principal del oxidante de modo que el fuelóleo atomizado descargado de la boquilla -22- se mezclará estrechamente con el flujo principal del oxidante en la descarga. Preferentemente, la lanza de aceite -20- y la boquilla -22- son partes fabricadas independientemente que están unidas entre sí, por ejemplo, mediante soldadura, para formar una lanza unitaria con boquilla. En la realización representada, la lanza de aceite -20- está colocada sustancialmente centralmente dentro del paso -30- principal del oxidante, aunque se comprenderá que la lanza de aceite -20- puede estar colocada en una ubicación no central siempre que la boquilla -22- esté adaptada para distribuir el aceite atomizado para que se mezcle adecuadamente con el flujo principal del oxidante para la combustión. Alternativamente, para un quemador de oxígeno-gas, se puede colocar un paso de combustible gaseoso dentro del paso -30- principal del oxidante en lugar de la lanza de aceite -20-.

El bloque -12- de quemador incluye, además, un paso -40- secundario del oxidante separado una distancia fija del paso -30- principal del oxidante. En la realización representada, el paso -40- secundario del oxidante tiene una forma

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en sección transversal alargada con un eje mayor (que define una anchura) más largo que un eje menor (que define una altura), similar al paso -30- principal del oxidante. En concreto, el paso -40- secundario del oxidante representado tiene la forma de un rectángulo con extremos semicirculares y una relación anchura a altura de aproximadamente 5 a aproximadamente 30, que puede ser la misma o diferente de la relación de anchura a altura del paso -30- principal del oxidante. El eje mayor del paso -40- secundario del oxidante está sustancialmente paralelo al eje mayor del paso -30- principal del oxidante. Sin embargo, en otras realizaciones, el paso -40- secundario del oxidante puede tener una forma circular, ovalada, rectangular ovalada, rectangular u otra forma y, preferentemente pero no necesariamente, aproximadamente la misma forma que el paso -30- principal del oxidante.

El paso -30- principal del oxidante se alimenta de oxidante desde un conducto -32- principal de oxidante colocado en el cuerpo -14- del quemador y se extiende en una parte posterior del bloque -12- de quemador. El oxidante es alimentado a través de un par de entradas -38- de oxidante a una cámara -36- de oxidante que, a su vez, alimenta el conducto -32- principal del oxidante. Un difusor -34- puede estar colocado entre las entradas -38- de oxidante y la cámara -36- de oxidante para ayudar a enderezar el flujo principal de oxidante antes de entrar al conducto -32- principal del oxidante.

El paso -40- secundario del oxidante es alimentado oxidante desde un conducto -42- secundario del oxidante colocado en el cuerpo -14- del quemador y se extiende en una parte posterior del bloque del quemador -12-. Una válvula de regulación -48- del cuerpo -14- de quemador redirige una parte del oxidante suministrado por las entradas de oxidante en el conducto -42- secundario del oxidante. El término “proporción de regulación” es utilizado para describir la proporción de oxidante que es redirigido al conducto -42- secundario del oxidante y, de este modo, se aleja del conducto -32- principal del oxidante. Por ejemplo, en una proporción de regulación del 30%, 70% del oxidante es dirigido al conducto -32- principal del oxidante (y, de este modo, al paso -30- principal del oxidante) como un flujo principal del oxidante y el 30% del oxidante es dirigido al conducto -42- secundario del oxidante (y, de este modo, al paso -40- secundario del oxidante) como flujo secundario del oxidante.

El gas oxidante alimentado a las entradas de oxidante -38- puede ser cualquier gas oxidante adecuado para la combustión, incluyendo aire, aire enriquecido con oxígeno y oxígeno de grado industrial. El oxidante preferentemente tiene un contenido de oxígeno (O2) molecular de, al menos, aproximadamente 23 mol%, al menos aproximadamente 30 mol%, al menos 70 mol% o al menos aproximadamente 98 mol%.

La lanza de aceite -20- se extiende hacia la parte posterior a través del cuerpo -14- del quemador y a través de la caja de instrumentos -16-. El fuelóleo se suministra a la lanza de aceite -20- a través de una entrada -26- de aceite. Debido a la viscosidad del fuelóleo, habitualmente es necesario suministrar asimismo un gas de atomización a la lanza de aceite -20- a través de una entrada -28- de gas de atomización. El gas de atomización puede ser cualquier gas capaz de atomizar el fuelóleo a medida que sale por la boquilla -22-, incluyendo aire, aire enriquecido con oxígeno u oxígeno de grado industrial.

Se pueden utilizar varios sensores de temperatura para monitorizar la temperatura de los componentes del quemador y para ayudar a determinar las condiciones de entrada del combustible. En la realización representada de las figuras 1A, 1B, 2 y 5, un sensor de temperatura -102- tal como un termopar se integra en la boquilla -22- de atomización en la lanza de aceite -20- para medir la temperatura en el extremo de descarga de la lanza de aceite -20-. El sensor de temperatura -102- puede ser un termopar o cualquier otro sensor adecuado. El sensor se coloca en un orificio ciego (no mostrado) en el lado posterior de la boquilla -22-. Debido a que el sensor -102- debe ser extraíble para el mantenimiento y sustitución, no se suelda. Los cables (no mostrados) conectados al sensor de temperatura -102- se dirigen hacia la parte posterior a lo largo de la lanza de aceite -20- a la caja de instrumentos -16-. Para proteger los cables -104- de la abrasión, el sobrecalentamiento y otras condiciones desfavorables del entorno del horno, es deseable revestir los cables. Sin embargo, es difícil desde el punto de vista de la fabricación formar un orificio de pequeño diámetro a lo largo de una parte sustancial de la longitud de la lanza de aceite -20-. Por tanto, los cables se rebajan preferentemente en un canal -106- a lo largo de la longitud de la lanza y una cubierta (no mostrada) se coloca sobre el canal -106- para proteger los cables. En una realización, la cubierta se acopla con una pared exterior de la lanza -20- para sellar los cables y el sensor de temperatura -102- del entorno del horno, para proporcionar protección mecánica a los cables y al sensor de temperatura -102- y para limitar las perturbaciones de flujo del flujo principal del oxidante que fluye en el paso -30- principal del oxidante y alrededor de la lanza de aceite -20-.

Los sensores de temperatura pueden colocarse en otros componentes del quemador -10- para monitorizar parámetros operacionales tales como la integridad del quemador, la estabilidad de la llama, la posición de la llama. Por ejemplo, uno o varios sensores de temperatura -110- pueden montarse en el bloque -12- de quemador cerca de la cara frontal -18- o cerca del paso del flujo. Los sensores de temperatura -110- están preferentemente retrasados ligeramente de la cara frontal -18- para protegerlos del entorno del horno. Los sensores de temperatura -110- pueden estar centrados con respecto al paso -30- principal del oxidante, o desplazados de la línea central del eje menor, y pueden ser utilizados para determinar si la llama está impactando con el bloque -12- de quemador o si la llama está centrada alrededor de la lanza de aceite -20- o el paso -30- principal del oxidante. Los sensores de temperatura pueden incluso estar posicionados en otras ubicaciones del horno próximas al quemador para monitorizar las condiciones de combustión. Los sensores ópticos pueden asimismo, o alternativamente, utilizarse

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para monitorizar la intensidad de la luz del bloque, con emisiones crecientes del bloque indicando un posible impacto de la llama.

Un sensor -112- de temperatura de la alimentación de aceite está colocado en el flujo de aceite cerca de la entrada -26- de aceite para monitorizar la temperatura del aceite que se está suministrando al quemador -10-. Es importante asegurarse que la viscosidad del flujo de aceite permitirá la atomización de aceite adecuada y la viscosidad es una función de la temperatura así como de la composición del aceite. Por tanto, para cualquier composición de aceite determinada, se puede determinar un intervalo de temperatura óptimo para la atomización.

El sensor -112- de temperatura de la alimentación de aceite debe poder medir la temperatura de entrada del aceite, pero es preferible que esté colocado de forma que permita la limpieza de la lanza sin retirar el sensor -112- de temperatura. En la realización representada de una parte posterior de la lanza de aceite -20- en la figura 4, se dispone un mecanismo de sellado -61- en la parte posterior de la lanza -20-. El mecanismo de sellado -61- incluye un cuerpo -23- a través del que se extiende el orificio -21- en una dirección longitudinal, y un elemento tubular -64- que rodea el cuerpo -23-. El mecanismo de sellado -61- permite que el sensor de temperatura -112- esté cerca del flujo de aceite que fluye en la lanza -20- pero asimismo apartado del orificio -21- de la lanza -20-, de modo que el orificio -21- pueda limpiarse y de modo que el cuerpo -23- pueda retirarse del elemento tubular -64- sin retirar el sensor -112- de temperatura. El cuerpo -23- incluye un hueco -68- del sensor rodeado en la parte frontal y posterior por dos pares de juntas tóricas -70- colocadas en ranuras -72- de juntas tóricas, que sellan contra una superficie interior -74- del elemento tubular -64-. Una abertura de acceso -69-, o múltiples de dichas aberturas, permite que el aceite fluya a través del orificio -21 - para entrar en el hueco -68- del sensor.

Un puerto -67- de sensor está ubicado en el elemento tubular -64- y el sensor -112- de temperatura está fijado (por ejemplo, mediante roscas u otro mecanismo) en el puerto -67- del sensor para tener su punta de detección a nivel con la superficie interior -74- del elemento tubular -64- o ligeramente rebajada con respecto a la misma. Los experimentos han mostrado que un sensor -112- de temperatura montado tal como se muestra y se describe es apropiadamente sensible para responder a los cambios en la temperatura de entrada del aceite. En consecuencia, el sensor -112- de temperatura puede medir la temperatura del aceite en el orificio -21-, o al menos una temperatura que se ha mostrado experimentalmente que es representativa de forma precisa de la temperatura del aceite, aun permitiendo que el cuerpo -23- se retire del elemento tubular -64- para su limpieza sin tener que perturbar el sensor -112- de temperatura.

Debido a que el hueco -68- del sensor se extiende alrededor de toda la circunferencia del cuerpo -23-, el cuerpo -23- puede incluir múltiples puertos -67- del sensor para permitir montar los múltiples sensores. Asimismo, pueden estar presentes múltiples aberturas -69- del sensor para proporcionar una mayor uniformidad del aceite en el hueco -68- del sensor. Esta disposición permite que el flujo de aceite entre en contacto con el sensor -112- de temperatura aun manteniendo un cierre estanco con el elemento tubular -64- para evitar cualquier fuga de aceite. Concretamente, montando el sensor -112- de temperatura casi a ras del orificio, el sensor -112- de temperatura está en contacto con el aceite que es indicativo de las temperaturas actuales del aceite. Asimismo, al estar a ras o casi a ras, el sensor -112- de temperatura no bloqueará los componentes físicos que están introducidos en el orificio -21- de la lanza de aceite -20- para la limpieza y permitirá que el cuerpo -23- pueda retirarse de la lanza de aceite -20- para su limpieza. En una realización, el sensor -112- de temperatura puede estar equipado con un adaptador NPT macho para acoplarse con una rosca NPT hembra en el puerto -67- del sensor.

En la realización representada, los sensores de presión están instalados asimismo en el quemador -10-. Un sensor -114- de presión está colocado en el flujo de aceite cerca de la entrada -26- de aceite. El sensor -114- de presión puede estar montado en el mismo mecanismo de sellado -61- que el sensor -112- de temperatura, estando situado el sensor -114- de presión en un puerto de sensor diferente (no mostrado). Alternativamente, el sensor -114- de presión puede estar montado en un mecanismo de sellado independiente que tiene esencialmente la misma construcción que el mecanismo de sellado -61-.

En la representación de la figura 5, un sensor -116- de presión está montado en el flujo de gas de atomización cerca de la entrada -28- de gas de atomización, y un sensor de presión -128- está montado en el flujo oxidante bien cerca de una de las entradas -38- del oxidante o en la cámara -36- de oxígeno flujo arriba de la válvula de regulación -48-. Si se desea, se pueden montar los sensores de presión oxidante independientes en cada uno de los conductos -32- principales del oxidante y el conducto -42- secundario del oxidante para detectar la presión del oxidante que está siendo suministrado a cada uno de los pasos -30- y -40- oxidantes, respectivamente, en el bloque -12- del quemador. Los sensores de presión pueden estar situados en el interior o en el exterior de la caja de instrumentos -16- y están conectados por cable tanto para el suministro de energía como para la transmisión de señal.

Tal como se muestra, la caja de instrumentos -16- incluye un puerto -81- de la batería y un transmisor (antena) -62- para la comunicación inalámbrica de datos.

Se debe observar que se podrían utilizar configuraciones similares a las anteriores para montar otros sensores para monitorizar cualquiera de los flujos de alimentación.

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En la realización representada en las figuras 1A a 5, el quemador -10- tiene asimismo un sensor de posición o un sensor -124- de rotación en la válvula de regulación -48- para detectar el porcentaje de regulación. El sensor -124- de rotación podría ser un sensor de tipo efecto Hall, un sensor de tipo acelerómetro, un potenciómetro, un sensor óptico o cualquier otro sensor que puede indicar la posición rotacional. La posición adicional y los sensores de ángulo pueden ser utilizados para determinar la posición y/o el ángulo del cuerpo -14- del quemador con relación al horno o al bloque -12- de quemador, la posición y/o el ángulo de la lanza -20- con respecto al cuerpo -14- del quemador o al bloque -12- de quemador, la profundidad de introducción de la lanza -20- y cualesquiera otros ángulos o posiciones que puedan ser relevantes para la operación del quemador -10-.

Por ejemplo, los sensores de posición en la lanza -20- de aceite pueden ser utilizados para detectar y verificar la profundidad de introducción correcta y para registrar la información para un seguimiento del rendimiento. Los sensores de ángulo del quemador -10- pueden ser utilizados para asegurar que el quemador está instalado adecuadamente. Esto podría ser para asegurar que el quemador está asentado adecuadamente contra la placa de montaje para colocar un sello positivo. Además, a veces es deseable instalar el quemador en un ángulo determinado con respecto a la horizontal. Se podrían utilizar otros sensores tales como sensores de contacto entre el quemador y la placa de montaje para asegurar un montaje adecuado del quemador en la placa de montaje. Utilizando uno o varios de dichos sensores (preferentemente al menos dos) el quemador puede realizar una comprobación de su instalación para asegurarse de que no esté entreabierta y que de hecho está en contacto con ambos sensores (por ejemplo, un sensor superior y un sensor inferior, o un sensor izquierdo y un sensor derecho, o todas las cuatro posiciones).

Se pueden colocar puertos de conexión adicionales en la lanza de aceite -20-, el cuerpo -14- de quemador y/o el bloque -12- de quemador para permitir que sensores externos adicionales u otras señales se conecten al colector de datos para la transmisión a un indicador de datos.

En una realización del sistema de las figuras 1A a 5 (o de modo similar el sistema de las figuras 9 a 12), uno o varios componentes del quemador tienen un identificador único. Concretamente para un quemador -10- de aceite, el cuerpo -14- y cada lanza de aceite -20- pueden tener cada una un identificador único. Esto es útil ya que las lanzas de aceite pueden separarse del cuerpo del quemador y ser conectadas a cuerpos de quemador diferentes. Al incorporar un identificador único en el cuerpo del quemador y la lanza, el equipo de comunicaciones de la caja de instrumentos, que se transporta con la lanza, puede identificar a qué cuerpo de quemador está conectado para archivar datos históricos, análisis de tendencias y otras razones. Este identificador podría ser RFID, un tipo de transmisor inalámbrico, código de barras, un número de serie de silicio de un hilo, una resistencia única, un identificador codificado o cualesquiera otros medios de identificación.

La medición de la presión de aceite puede proporcionar información acerca de la resistencia del flujo de la lanza de aceite (por ejemplo, disminuir el área de flujo debido a la coquización u otra obstrucción provocará un aumento de presión), el caudal del aceite y la viscosidad del aceite (que es una función de la temperatura y la composición). La información de la presión de aceite es probable que sea más útil cuando se combina con otra información (por ejemplo, la temperatura del aceite, el caudal del aceite, la temperatura de la punta del quemador y la tendencia de los datos) para la detección de las necesidades de mantenimiento de la lanza de aceite.

La medición de la presión del oxidante de atomización proporciona asimismo información acerca del caudal y la resistencia de aceite y, por tanto, está relacionada con la presión de aceite, pero habitualmente no es la misma y proporciona otro elemento de información. Ambos instrumentos están colocados dentro de la caja de instrumentos en la lanza de aceite.

La medición de la presión de oxígeno proporciona información acerca del caudal de oxígeno, la resistencia del flujo (es decir, la obstrucción que puede tener lugar) y la posición de la válvula de regulación.

La caja de instrumentos -16-, que se muestra parcialmente recortada en las figuras 1A y 1B, está estanca y aislada para proteger los instrumentos contenidos en la misma del polvo y el calor del entorno del horno. La caja de instrumentos está situada hacia la parte posterior -19- del quemador -10- para reducir la energía térmica radiante recibida del horno. La caja de instrumentos -16- incluye, al menos, un colector de datos -60-, una fuente de alimentación y un transmisor -62- para enviar datos del colector de datos a un receptor -200- de datos (que puede recoger y mostrar datos de múltiples quemadores) colocados bien localmente o a distancia. En una realización, el transmisor -62- está incorporado en el colector -60- de datos. Un procesador de datos procesa los datos procedentes de todos los sensores y puede ser incorporado en el colector de datos -60- (por ejemplo, el procesador de datos -66-), estar colocado en la caja de instrumentos -316- independientemente del colector -60- de datos (por ejemplo, el procesador de datos -166-) o estar colocado en una ubicación remota integral con el receptor -200- de datos o independiente del mismo (por ejemplo, el procesador de datos -266-).

En la realización representada en las figuras 9, 10, 11 y 12, el quemador -310- tiene un extremo de descarga -351- y un extremo de entrada -319-. Por conveniencia de la descripción, el extremo de descarga -351- a veces se denomina en el presente documento como la dirección frontal o hacia delante del quemador -310-, mientras que el extremo de entrada -319- se denomina a veces como la dirección posterior o hacia atrás del quemador -310-.

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Cuando el quemador -310- está montado en un horno, el extremo de descarga -351- está orientado hacia el interior del horno.

El quemador -310- incluye un bloque -312- de quemador, un cuerpo -314- de quemador colocado hacia la parte posterior desde el bloque -312- del quemador con respecto al horno, y una caja de instrumentos -316- colocada hacia la parte posterior con respecto al cuerpo -314- del quemador. El cuerpo -314- del quemador incluye una placa de montaje -353- que está fijada al bloque -312- de quemador. El bloque -312- de quemador tiene una cara frontal -318- que, cuando está montada, está orientada hacia el horno.

El quemador -310- incluye un paso -330- principal del oxidante. En la realización representada, el paso -330- principal del oxidante tiene una forma en sección transversal alargada con un eje mayor (que define una anchura) mayor que un eje menor (que define una altura). En concreto, el paso -330- principal del oxidante representado tiene la forma de un rectángulo con extremos semicirculares y una relación anchura a altura de aproximadamente 5 a aproximadamente 30. No obstante, en otras realizaciones, el paso -330- principal del oxidante puede tener una forma circular, ovalada, rectangular ovalada, rectangular u otra forma. El paso principal del oxidante tiene una boquilla -333- principal del oxidante en su extremo de descarga.

Un paso -320- de combustible está colocado dentro del paso -330- principal del oxidante y tiene una boquilla -322- de combustible en su extremo de descarga. La boquilla -322- del combustible está rodeada sustancialmente por la boquilla -333- principal del oxidante de modo que el combustible descargado de la boquilla -322- de combustible se mezclará estrechamente con el flujo principal del oxidante procedente de la boquilla -333- del oxidante en la descarga. En la realización representada, el paso -320- del combustible tiene una forma en sección transversal alargada con un eje mayor (que define una anchura) mayor que un eje menor (que define una altura). En concreto, el paso -320- de combustible representado tiene la forma de un rectángulo con extremos semicirculares, y una relación de anchura a altura de aproximadamente 5 a aproximadamente 30. Sin embargo, en otras realizaciones, el paso -320- de combustible puede tener una forma circular, ovalada, rectangular ovalada, rectangular u otra forma. En la realización representada, el paso -320- de combustible está colocado sustancialmente centralmente dentro del paso -330- principal del oxidante, aunque se comprenderá que el paso -320- de combustible puede estar colocado en una ubicación no central siempre que la boquilla -322- esté adaptada para distribuir el combustible para mezclarse adecuadamente con el flujo principal del oxidante para la combustión. Preferentemente, pero no necesariamente, el paso -320- de combustible tiene aproximadamente la misma forma que el paso -330- principal del oxidante.

El quemador -310- incluye, además, un paso -340- secundario de oxidante separado una distancia fija del paso -330- principal del oxidante. En la realización representada, el paso -340- secundario del oxidante tiene una forma en sección transversal alargada con un eje mayor (que define una anchura) mayor que un eje menor (que define una altura), similar al paso -330- principal del oxidante. En concreto, el paso -340- secundario del oxidante representado tiene la forma de un rectángulo con extremos semicirculares y una relación de anchura a altura de aproximadamente 5 a aproximadamente 30, que puede ser la misma que la relación de anchura a altura del paso -330- principal del oxidante o diferente. El eje mayor del paso -340- secundario del oxidante es sustancialmente paralelo al eje mayor del paso -330- principal del oxidante. No obstante, en otras realizaciones, el paso -340- secundario del oxidante puede tener una forma circular, ovalada, rectangular ovalada, rectangular u otra forma y preferentemente pero no necesariamente aproximadamente la misma forma que el paso -330- principal del oxidante.

Se alimenta oxidante al paso -330- principal del oxidante desde un conducto -332- principal del oxidante colocado en el cuerpo -314- del quemador y que se extiende hacia una parte posterior del bloque -312- del quemador. El oxidante es alimentado a través de un par de entradas -338- del oxidante a una cámara -335- del oxidante que, a su vez, alimenta el conducto -335- principal del oxidante. Un difusor -334- puede estar colocado entre las entradas -338- de oxidante y la cámara -335- de oxidante para ayudar a enderezar el flujo principal de oxidante antes de entrar en el conducto -332- principal del oxidante.

Se alimenta oxidante al paso -340- secundario del oxidante desde un conducto -342- secundario del oxidante colocado en el cuerpo -314- del quemador y que se extiende hacia una parte posterior del bloque -312- del quemador. Una válvula de regulación -348- del cuerpo -314- del quemador redirige una parte del oxidante suministrado por las entradas -338- del oxidante hacia el conducto -342- secundario del oxidante. El término “proporción de regulación” se utiliza para describir la proporción de oxidante que se redirige al conducto -342- secundario del oxidante y, de este modo, lejos del conducto -332- principal del oxidante. Por ejemplo, en una proporción de regulación del 30%, 70% del oxidante se dirige al conducto -332- principal del oxidante (y, por tanto, al paso -330- principal del oxidante) como un flujo principal del oxidante y el 30% del oxidante se dirige al conducto -342- secundario del oxidante (y, por tanto, al paso -340- secundario del oxidante) como un flujo secundario del oxidante.

El gas oxidante alimentado a las entradas -338- del oxidante pueden ser cualquier gas oxidante adecuado para la combustión, incluyendo aire, aire enriquecido con oxígeno y oxígeno de grado industrial. El oxidante preferentemente tiene un contenido de oxígeno (O2) molecular de, al menos, aproximadamente 23 mol%, al menos aproximadamente 30 mol%, al menos aproximadamente 70 mol% o al menos aproximadamente 98 mol%.

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El paso -320- de combustible se extiende hacia la parte posterior a través del cuerpo del quemador -314- y a través de la caja de instrumentos -316-. El combustible es suministrado al paso -320- del combustible a través de una entrada -326- de combustible.

Aunque la realización descrita en el presente documento regula el flujo del oxidante e incluye un paso -330- principal del oxidante, un paso -340- secundario del oxidante y un paso -320- de combustible, se puede utilizar un quemador análogo que tiene una estructura física análoga que regula el flujo del combustible e incluye un paso principal de combustible, un paso secundario de combustible y un paso de oxidante. Más genéricamente, se puede describir un quemador como la combustión de un primer reactivo (que es uno de un combustible y un oxidante) y un segundo reactivo (que es el otro de un combustible y un oxidante), incluyendo el quemador un paso principal del primer reactivo, un paso secundario del primer reactivo y un paso del segundo reactivo.

Se pueden utilizar varios sensores para monitorizar parámetros de los componentes de los quemadores. En la realización representada de las figuras 9, 10, 11 y 12, se muestran varios sensores para monitorizar y controlar la operación del quemador.

Se pueden colocar los sensores de temperatura en el mismo quemador -310- o dentro del mismo o sobre componentes del quemador -310-, o en otras partes del horno. Por ejemplo, los sensores de temperatura del quemador -310- pueden monitorizar parámetros tales como la integridad del quemador, la estabilidad de la llama, la posición de la llama, mientras que los sensores de temperatura del horno pueden medir la temperatura de la carga antes, durante y después de la combustión en el quemador para proporcionar información sobre la velocidad de transferencia térmica y la distribución del calor del quemador. Los sensores pueden ser de cualquier tipo, incluyendo, de forma no limitativa, termopares y sensores ópticos (por ejemplo, infrarrojos).

En la realización representada de la figura 11, se monta un sensor de temperatura -372- en el paso -330- principal del oxidante en la boquilla -333- del oxidante o cerca de la misma para monitorizar la temperatura del paso -330- principal del oxidante o de la boquilla -333- del oxidante. Alternativamente, o en combinación con el sensor del oxidante, se podría montar un sensor -372- de temperatura en el paso -320- del combustible en la boquilla -322- del combustible o cerca de la misma para monitorizar la temperatura del paso -320- del combustible o de la boquilla -322- del combustible. En otras realizaciones, los sensores de temperatura pueden estar montados en el bloque -312- del quemador cerca de la cara frontal -318- o cerca de los pasos del flujo. Cuando está montado en la cara -318- del quemador, los sensores de temperatura -372- están retirados ligeramente de la cara frontal -318- para protegerlos del entorno del horno. Los sensores -372- de temperatura pueden estar centrados con respecto al paso -330- principal del oxidante o el paso -320- del combustible, o desplazados de la línea central del eje menor y pueden ser utilizados para determinar si la llama impacta en el bloque -312- del quemador o si la llama está centrada en el paso -320- de combustible o el paso -330- principal del oxidante. Los sensores de temperatura pueden incluso estar colocados en otras ubicaciones del horno próximas al quemador para monitorizar las condiciones de combustión. Los sensores ópticos pueden asimismo, o alternativamente, ser utilizados para monitorizar la intensidad de la luz del bloque, con emisiones crecientes del bloque indicando el posible impacto de la llama.

En la realización representada de las figuras 11 y 12, los sensores de presión están instalados en el quemador -310-. Un sensor de presión está colocado en el paso -320- de combustible para medir la presión de combustible más arriba de la boquilla -322- de combustible. Otro sensor -376- de presión está montado en el flujo de oxidante bien cerca de las entradas -338- del oxidante o en la cámara -335- de oxígeno más arriba de la válvula de regulación -348- para medir la presión del oxidante más arriba de la válvula de regulación, o más arriba del difusor -334- para medir la presión de entrada del oxidante más arriba del difusor -334-. Si se desea, los sensores de presión del oxidante pueden estar colocados en cada uno del conducto -332- principal del oxidante (sensor de presión -378-) y/o en el conducto -342- secundario del oxidante para medir la presión del oxidante que está siendo suministrado en uno o ambos pasos -330- y -340- el oxidante en el bloque -312- del quemador. Los sensores de presión -378- y -379- están colocados más abajo del difusor -334-, y uno o ambos pueden ser utilizados en combinación con el sensor -376- de presión para determinar el caudal en base a la caída de presión a través del difusor -334-. Los sensores de presión pueden estar colocados en el interior o el exterior de la caja de instrumentos -316-, y están conectados por cable tanto para el suministro de energía como la transmisión de la señal. El quemador -310- puede incluir, además, un sensor -388- de densidad, por ejemplo, tal como se describe en la Patente U.S.A. publicada número 2014/0000342, que está montado en el paso -320- del combustible (tal como se muestra) y/o en el paso -330- principal del oxidante (no mostrado).

Tal como se muestra, la caja de instrumentos -316- incluye un puerto de batería -382- para alojar el suministro de energía local (por ejemplo, una batería) para proporcionar energía a los componentes en la caja de instrumentos -116-, así como a los diversos sensores. La caja de instrumentos -316- incluye, además, un transmisor (antena) -62- para la comunicación inalámbrica de datos. La caja -316- incluye asimismo un aparato -370- de detección del ángulo y de la posición para medir ángulos tal como se muestra en la figura 17A y se expone en más detalle a continuación. Dichos sensores de posición y ángulo pueden ser utilizados para determinar la posición y/o ángulo del cuerpo -314- del quemador en relación al horno o al bloque -312- del quemador y cualesquiera otros ángulos o posiciones que puedan ser relevantes para el funcionamiento del quemador -310-. Adicionalmente, el quemador -310- tiene

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asimismo un sensor de posición o un sensor de rotación -384- en la válvula de regulación -348- para detectar el porcentaje de regulación. El sensor de rotación -384- podría ser un sensor de tipo efecto Hall, un sensor de tipo acelerómetro, un potenciómetro, un sensor óptico y cualquier otro sensor que puede indicar la posición rotacional. La caja de instrumentos -316- puede incluir asimismo un LED -386- u otra fuente de luz para iluminar la parte interior del quemador -310- y/o para indicar el estado de funcionamiento del quemador.

Las mediciones de la presión de oxígeno proporcionan la información sobre el caudal de oxígeno, la resistencia del flujo (es decir, una posible obstrucción que pueda ocurrir) y la posición de la válvula de regulación. La medición de la presión de combustible proporciona información sobre el caudal de combustible y la resistencia de flujo (es decir, la posible obstrucción que pueda ocurrir). La interpretación y uso de los datos relativos a estos sensores se describe en más detalle a continuación.

En la realización de las figuras 9 a 12 representadas, el quemador -310- tiene asimismo un sensor de posición o un sensor de rotación -384- en la válvula de regulación -348- para detectar el porcentaje de regulación. El sensor -384- de rotación podría ser un sensor de tipo efecto Hall, un sensor de tipo acelerómetro, un potenciómetro, un sensor óptico y cualquier otro sensor que pueda indicar la posición rotacional. Los sensores de posición y ángulo pueden ser utilizados para determinar la posición y/o el ángulo del cuerpo -314- del quemador con relación al horno o al bloque -312- del quemador, y cualesquiera otros ángulos o posiciones que pueden ser relevantes al funcionamiento del quemador -310-.

La caja de instrumentos -316- es similar a la caja de instrumentos -16- expuesta anteriormente y se sella y aísla para proteger los instrumentos contenidos en la misma del polvo y del calor del entorno del horno. La caja de instrumentos está colocada hacia la parte posterior -319- del quemador -310- para reducir la energía térmica radiante recibida del horno. La caja de instrumentos -316- incluye, al menos, un colector de datos -60-, una fuente de alimentación y un transmisor -62- para enviar datos del colector de datos a un receptor de datos -200- (que puede recoger y mostrar datos de los múltiples quemadores) colocados bien localmente o a distancia. Un procesador de datos procesa los datos de todos los sensores y puede estar integrado en el colector de datos -60- (por ejemplo, un procesador de datos -66-), estar colocado en la caja de instrumentos -316- independientemente del colector de datos -60- (por ejemplo, el procesador de datos -166-), o estar colocado en una ubicación remota integrado en el receptor de datos -200- (por ejemplo, el procesador de datos -266-) o independiente del mismo.

La fuente de alimentación se utiliza para alimentar los sensores de presión, el colector de datos y el transmisor y cualesquiera otros sensores y equipo que requiera alimentación. Preferentemente, la fuente de alimentación está alimentada por una batería local que puede o no ser cargada mediante la recolección de energía o la generación de energía local para evitar tener que conectar energía externa a la caja de instrumentos -316-. Por ejemplo, la generación local de energía puede incluir la utilización de gradientes de temperatura, flujo másico, luz, inducción u otros medios para generar suficiente energía para soportar los sensores y otros equipos asociados a la caja de instrumentos -316-.

La figura 8 es una vista esquemática de un sistema a modo de ejemplo para manejar los datos del quemador, comprendiéndose que podrían montarse y configurarse diversas combinaciones alternativas de hardware, firmware y software para cumplir las mismas funciones. Uno o varios quemadores -10-, -310- pueden estar montados en el horno, teniendo cada quemador -10-, -310- una caja de instrumentos -16-, -316-, respectivamente, tal como se ha descrito anteriormente. En la vista esquemática de la figura 8, múltiples quemadores -10-, -310- están montados en el horno. Cada caja de instrumentos -16-, -316- contiene un colector de datos -60- para recoger y agregar los datos generados por cada uno de los sensores del quemador -10- y un transmisor inalámbrico -62- para transmitir los datos del colector de datos -60-, así como los demás componentes tales como la fuente de alimentación (no mostrada). El colector de datos -60- puede programarse a través de uno o varios de hardware, firmware y software, independientemente o en combinación, para llevar a cabo las funciones específicas de la aplicación. El colector de datos -60- puede incluir un procesador -66- de datos integral, o se puede colocar un procesador -166- de datos independiente en la caja de instrumentos -16-, -316-.

En una realización a modo de ejemplo, el colector de datos -60- de cada quemador -10-, -310- agrega los datos para dicho quemador -10-, -310- utilizando un nodo sensor inteligente inalámbrico (WIN) altamente configurable. El colector de datos -60- alimenta los diversos sensores asociados con el quemador -10- y está programado para convertir una tensión de batería de entre 3,2 V y 6 V, por ejemplo, a la tensión adecuada requerida por cada sensor (por ejemplo, 12 V). La tensión de la batería puede estar suministrada por baterías montadas localmente que pueden ser sustituidas o que pueden ser cargadas mediante generación local de energía. En una realización, los sensores transmiten señales de salida analógicas que son leídas mediante un convertidor analógico a digital con un amplificador de ganancia programable para tener en cuenta el rango de salida de cada sensor. En otra realización, los sensores transmiten las señales de salida digitales que están escaladas, o pueden ser escaladas, en base al rango de salida de cada sensor.

El colector de datos -60- puede leer asimismo los sensores o indicadores digitales tales como un número de serie. Un sensor de temperatura interno permite monitorizar la temperatura ambiente y, así, compensar la unión en frío de los termopares. Un acelerómetro interno permite medir el comportamiento del nodo (y, por tanto, lo que está

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conectado). Se utiliza la gestión avanzada de energía para maximizar la vida de la batería. En concreto, el colector de datos -60- está programado para alimentar los sensores cuando se deben tomar mediciones, bien en base a una combinación de condiciones detectadas o en una planificación regular.

Las mediciones del sensor se consolidan, teniendo en cuenta la ganancia tomada del amplificador, la compensación de la unión en frío y otros factores relevantes, y se transmiten al centro de recepción/procesamiento de datos -200-, preferentemente a través de un enlace inalámbrico. En una realización a modo de ejemplo, el enlace inalámbrico utiliza la banda ISM de 2,4 GHz y la norma 802.15.4 como su capa física y control de acceso al medio (MAC). No obstante, se podría utilizar cualquier otro enlace inalámbrico conocido en la actualidad o desarrollado posteriormente que sea adecuado para el entorno de funcionamiento. El protocolo utiliza una topología de red en estrella. Son posibles frecuencias y protocolos alternativos, incluyendo, de forma no limitativa, las topologías de red de malla. Se eligió la banda de 2,4 GHz dado que es una banda ISM mundial mientras que otras bandas ISM son específicas de cada país. El enlace inalámbrico al nodo es bidireccional para permitir la configuración del nodo a través del aire. Los datos pueden ser cifrados antes de su transmisión para propósitos de seguridad. Los datos pueden transmitirse directamente desde el colector de datos -60- al centro de datos -200- o indirectamente a través de uno o varios Wi-Fi u otros repetidores dependiendo de la distancia y la trayectoria de la señal entre el quemador -10-, -310- y el centro de datos -200-.

El centro de datos -200- está configurado para recibir datos de los quemadores -10-, -310- individuales, y también puede estar configurado para transmitir datos a un servidor basado en la nube que luego puede servir datos, proporcionar avisos y realizar cualquier otra función computacional a través de internet u otra red. El centro de datos -200- puede ser una única pieza de hardware o múltiples piezas en colaboración configuradas y programadas para llevar a cabo todas las funciones deseadas descritas en el presente documento. El centro de datos -200- puede incluir asimismo una pantalla de datos (no mostrada) bien en el quemador o cerca utilizando una pieza de hardware adjunta que tiene un módulo de visualización. El centro de datos -200- puede incluir, o puede estar conectado a, un procesador de datos -266-.

La energía eléctrica puede ser suministrada al colector de datos -60- mediante un sistema de generación local de energía. La figura 8 muestra un sistema -208- de generación local de energía a modo de ejemplo para proporcionar energía eléctrica al centro de datos -200-. Se debe observar que también puede emplearse una disposición similar para proporcionar energía eléctrica generada localmente al colector de datos -60-. En la realización representada, el sistema -208- de generación local de energía incluye una batería recargable -206- o un supercondensador y un recolector de energía -204-. La batería recargable -206- puede incluir, por ejemplo, uno o varias baterías de ion de litio o similares. La carga y descarga de la batería -206- está controlada por un supervisor -202- de baterías, que está colocado como un concentrador entre el centro de datos -200-, la batería -206- y el recolector de energía -204-. El supervisor -202- puede estar configurado para realizar diversas funciones, incluyendo, de forma no limitativa, uno o varios de los siguientes, de modo independiente o conjuntamente: acondicionar la energía que fluye hasta o desde la batería -206- y el recolector de energía -204-, realizar un seguimiento del punto de máxima potencia para maximizar la eficiencia de la energía recolectada del recolector de energía -204- y permitir que el colector de datos -60- se encienda únicamente cuando existe la suficiente energía disponible en la batería -206-. Los sistemas -208- de generación local de energía tal como se describen en el presente documento pueden ser utilizados para alimentar, respectivamente, uno o varios centros de datos -200- y/o colectores de datos -60- en cada quemador -10-, -310- y/o un sistema de generación de energía local puede alimentar uno o varios colectores de datos -60-. Estos sistemas de generación local de energía pueden funcionar para almacenar energía durante periodos de bajo uso y liberar energía durante periodos de uso elevado, minimizando así la capacidad requerida del recolector de energía. Además, se pueden utilizar sistemas -208- de generación de energía local para alimentar uno o varios centros de datos -200-.

La gestión avanzada de energía ayuda a asegurar el funcionamiento a largo plazo del sistema con batería limitada o suministro de energía generada localmente. La energía es suministrada a un nodo de sensor inteligente inalámbrico (WIN) que es altamente configurable para proporcionar la tensión adecuada requerida a cada uno de los diferentes sensores. Además, el WIN desconecta la energía de sensores individuales cuando no están en uso, recoge datos de los sensores cuando se están utilizando y transmite los datos a intervalos de tiempo configurables. Una luz indicadora muestra el estado del sistema y proporciona asimismo avisos. Al alimentar los sensores únicamente cuando se están utilizando (por ejemplo, en una rotación de tiempo predeterminada para obtener medidas periódicas), esto conserva energía de la fuente de alimentación. Sin embargo, se ha determinado que algunos sensores, incluyendo, de forma no limitativa, sensores de presión, pueden no ofrecer datos fiables inmediatamente después de ser encendidos y no responden bien a un encendido durante breves periodos de tiempo. Por tanto, el sistema requiere tanto una selección cuidadosa de los sensores como una configuración concreta del WIN para hacer coincidir los ciclos de encendido y apagado con los requisitos de funcionamiento de cada sensor.

El colector de datos -60- recibe las señales de todos los sensores y el transmisor -62- envía los datos de la señal recogidos a un indicador de datos en el que el usuario puede visualizar el estado de los diversos parámetros que se están visualizando. El colector de datos -60- puede incluir asimismo un procesador de datos -66- o -166- o puede enviar los datos de la señal recogida a través del transmisor a un procesador de datos -266- independiente.

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La medición de las diversas temperaturas, presiones y posiciones del quemador y sus componentes y de los flujos de alimentación y entradas del resto del equipo asociado, incluyendo bloques de control de flujo, de modo independiente o en conjunto, pueden proporcionar información valiosa que permite que un operador realice el mantenimiento preventivo únicamente cuando se necesita y evita fallos o paradas costosos inesperados. En una realización, los sensores de posición pueden incluir GPS u otros indicadores de posición con triangulación local para determinar la ubicación de la instalación de un quemador y/o de sus componentes. Alternativamente, se puede utilizar cualquier procedimiento conocido actualmente o recientemente desarrollado para determinar la ubicación.

En un ejemplo de un quemador de oxígeno-aceite, una temperatura elevada de la punta de aceite junto con una presión de aceite y una presión del gas de atomización más alta de lo esperado puede indicar que la boquilla del aceite está obstruida o está comenzando a obstruirse. Esto avisa a un operador de que se debe realizar el mantenimiento pronto para que la punta no se queme en un horno caliente. Tal como se muestra en la figura 19, la temperatura de la punta puede indicar la necesidad de limpiar la boquilla mejor que únicamente las presiones. En el ejemplo mostrado, la presión del aceite y la presión del aire de atomización son monitorizadas además de la temperatura de la punta antes y después de la limpieza de la boquilla. Aunque la temperatura de la punta aumenta bastante uniformemente, los cambios de presión no son tan claros con el tiempo, haciendo así más difícil determinar la necesidad de limpiar la boquilla de aceite en base únicamente a las presiones. Tras la limpieza de la boquilla de aceite, la temperatura de la punta disminuye dramáticamente y las presiones cambian también. Sin embargo, depender únicamente de la temperatura de la punta puede no ser fiable dado que existen otros factores que afectan a la temperatura de la punta además de la vida útil de la boquilla de la lanza. Por ejemplo, la figura 20 muestra los resultados de monitorizar la temperatura de la punta de la lanza mientras se cambia el nivel de regulación del oxígeno para un quemador de oxígeno-aceite. En este caso la correlación directa entre el nivel de regulación y la temperatura de la punta es evidente. Por tanto, se prefieren múltiples elementos de información para una interpretación fiable de los datos. Combinando el nivel de regulación, el historial de la lanza, las presiones y las temperaturas, es posible determinar de manera precisa cuándo se necesita limpiar la boquilla de aceite.

La temperatura de la punta de la lanza o de la boquilla de combustible puede ser asimismo un indicador de la estabilidad de la combustión o de la proximidad de la base de la llama al quemador. Sin embargo, tal como se ha indicado anteriormente, es importante conocer las demás condiciones del quemador para interpretar de manera precisa las posibles causas de un cambio en la temperatura de la boquilla de combustible.

La diferencia entre la presión de entrada de aceite y la presión de entrada del gas de atomización puede proporcionar una estimación de la velocidad de combustión, dado que para una velocidad de combustión determinada, habría una diferencia de presión esperada entre el aceite y el gas de atomización. Sin embargo, esta estimación de la velocidad de combustión puede verse afectada por una obstrucción tal como se observa en la figura 19. Alternativamente o en combinación con la medición de la diferencia entre las presiones del gas de atomización, la presión de entrada del oxígeno y la posición de la válvula de regulación pueden ser utilizadas para calcular la velocidad de combustión en base a una supuesta estequiometría y esta medición no está afectada habitualmente por la obstrucción de la boquilla de aceite. Así, para cualquier velocidad de combustión, si la diferencia de presión entre el aceite y el gas de atomización es más de la esperada (teniendo en cuenta la viscosidad del aceite en base a la temperatura del aceite medida y la composición conocida o supuesta), esto es una indicación de que hay obstrucción y de que el mantenimiento es necesario.

La figura 6 compara la diferencia de presión entre la entrada de aceite y las presiones de entrada del gas de atomización en función de la velocidad de combustión para una composición conocida de fuelóleo a tres temperaturas de aceite diferentes. En todos los casos, la boquilla de atomización estaba limpia y sin obstrucciones. Como se puede ver a partir de los datos, la diferencia de presión es mayor en todas las velocidades de combustión para la menor temperatura del aceite, con una diferencia de presión cada vez mayor tanto en términos absolutos como relativos a las velocidades de combustión más altas. Las pruebas han demostrado que esta diferencia de presión es un indicador del estado de la boquilla de atomización mucho mejor que únicamente la presión de entrada del aceite.

La figura 7, en los mismos ejes que la figura 6, compara tres situaciones a 175 oF: los puntos de datos triangulares representan un primer combustible y son los mismos datos que los puntos de datos triangulares de la figura 6; los puntos de datos circulares representan un segundo combustible que tiene una composición más viscosa en las mismas condiciones de temperatura con una boquilla de atomización limpia; y los puntos de datos en forma de rombo representan el primer combustible que fluye a través de una boquilla de atomización parcialmente obstruida. Se puede ver claramente que el segundo combustible, debido a su mayor viscosidad, presenta una diferencia de presión significativamente mayor (entre la presión de entrada del aceite y la presión del gas de atomización) que el primer combustible de menor viscosidad, y que la diferencia de presión aumenta significativamente cuando la boquilla de atomización está parcialmente obstruida. Además, los puntos de datos en forma de rombo de la parte superior derecha del gráfico se produjeron durante una desviación de la temperatura de la boquilla de atomización cuando la temperatura había cambiado inesperadamente, lo que muestra que la monitorización multivariable que tiene en cuenta los efectos secundarios también puede ser útil como control interno del correcto funcionamiento de todos los sensores y el sistema.

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Además, el uso de cualquier estimación de la velocidad de combustión (en cualquier modo en que sea determinada) proporciona una presión de aceite esperada. Si la presión del aceite es mayor que la presión de aceite esperada, entonces se está produciendo una obstrucción o la viscosidad del aceite es inferior a la esperada. Una presión de aceite superior a la esperada combinada con la temperatura de entrada del aceite ayudaría a determinar si la viscosidad del aceite es baja o si la boquilla de aceite está parcialmente bloqueada.

Si la presión del aceite es la esperada y la temperatura del aceite de entrada es la esperada, entonces una temperatura de la punta más elevada puede indicar que la punta está introducida más adentro de lo diseñado o que la llama no está donde se espera (véase un ejemplo más abajo). Por lo tanto, está claro que existe una interacción compleja entre los diversos parámetros medidos para determinar, por ejemplo, el motivo de una temperatura de punta elevada o una presión de aceite inferior a la esperada o una presión de aceite superior a la esperada. Debe tenerse en cuenta que, además de comparar estos parámetros en cada quemador, por ejemplo con respecto a los datos históricos o predichos, estos parámetros también pueden compararse entre quemadores para detectar el funcionamiento anormal de uno de los quemadores y combinarse con otros datos de la planta. Esta determinación puede incluir un análisis multivariable, por ejemplo, como se describe en "Un nuevo paradigma en la monitorización de activos en tiempo real y diagnóstico de averías" ("A New Paradigm in Real Time Asset Monitoring and Fault Diagnosis”), de Neogi, D. y otros, Reunión anual de AIChE 2013, Presentación de procedimientos de la conferencia No. 268b (5 de noviembre de 2013).

En otro ejemplo, una presión del oxidante más alta de la esperada o mayores variaciones en la presión pueden indicar una disminución en el área del flujo de oxidante en el bloque del quemador. Por ejemplo, la figura 15 muestra datos de la presión del oxidante con y sin obstrucción, e indica que las variaciones de presión con una obstrucción son de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 veces la magnitud de las variaciones de presión sin una obstrucción. Además, la presión de oxígeno promedio también es mayor con una obstrucción que sin ella.

La presión del oxidante esperada puede determinarse mediante otras variables medidas, incluidos los datos de los bloques de control de flujo. La presión del oxidante es una función del flujo de oxidante (o en una primera aproximación, la velocidad de combustión para una estequiometría conocida) y la posición de la válvula de regulación como se muestra en la figura 16. Estimando el flujo de oxidante en base a la presión de aceite medida (suponiendo una boquilla de aceite limpia) o la presión de gas natural o por el procedimiento descrito anteriormente, existe una presión del oxidante esperada basada en la posición de la válvula de regulación. Para determinar con mayor precisión la presión del oxidante esperada, puede ser útil determinar asimismo la velocidad de flujo del oxidante, por ejemplo a través de un medidor de flujo del oxidante o inferir la velocidad de flujo del oxidante utilizando la velocidad de combustión del quemador (que puede determinarse usando los procedimientos descritos anteriormente) y estequiometría o midiendo la caída de presión a través de un dispositivo de restricción de flujo conocido (difusor -334-) como se muestra en la figura 11.

Si la presión del oxidante es mayor que la presión del oxidante esperada, eso podría indicar que el área de flujo del oxidante disminuye debido al bloqueo de las aberturas del bloque del quemador o de alguna otra abertura. Las aberturas del bloque del quemador pueden estar parcialmente bloqueadas por el goteo en la cara del bloque, la escoria u otro material que pueda haber salpicado o goteado el bloque del quemador. Si dicho bloqueo parcial no se detecta, puede provocar averías en el quemador y/o el bloque del quemador, por lo que es importante detectarlo antes de que se produzca dicha avería.

En otro ejemplo que muestra los efectos de las obstrucciones, la figura 14 muestra la presión del gas natural y del oxígeno además de la temperatura de la punta de la boquilla del quemador, con y sin obstrucción cerca de la cara caliente del bloque del quemador. En este ejemplo, la obstrucción se colocó cerca de la cara caliente del bloque del quemador en tres momentos diferentes, indicados como D4, D5 y D6. En cada caso, la temperatura de la punta de la boquilla disminuyó (un resultado inesperado teniendo en cuenta que la llama del quemador estaba incidiendo en la obstrucción en la salida del bloque) y tanto la presión del gas natural como la presión del oxidante aumentaron.

En un ejemplo similar al de la figura 13, se colocaron obstrucciones cerca de la cara caliente del quemador en tres momentos diferentes a dos velocidades de combustión diferentes, indicados como D1 a una velocidad de combustión elevada FR1, y D2 y D3 a una menor velocidad de combustión FR2. Cuando se compara con la figura 14, se observa un resultado similar para las dos primeras obstrucciones D1 y D2, pero para la tercera obstrucción D3, la temperatura detectada de la punta de la boquilla disminuyó inicialmente y luego aumentó. Se debe observar que el cambio direccional de la temperatura de la punta de la boquilla depende de las condiciones de funcionamiento del quemador y del horno en el que se está produciendo la combustión. Por lo tanto, es ventajoso utilizar más de un sensor para identificar que existen obstrucciones que impiden el funcionamiento normal del quemador.

En otro ejemplo, uno o varios sensores de temperatura montados cerca de la cara del bloque del quemador o cerca de la trayectoria del flujo de gas pueden ser utilizados para detectar la desviación de la llama, por ejemplo comparando las temperaturas del bloque del quemador por encima y por debajo de la salida del oxidante y del combustible o a la izquierda y a la derecha de la salida del oxidante y del combustible. Estas mediciones pueden ser particularmente útiles con respecto a la salida superior (oxidante y combustible principales) en comparación con la salida secundaria de oxidante. La figura 18C muestra las mediciones de temperatura en un bloque del quemador

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para una combustión del quemador desalineada. En este ejemplo, tres termopares se integraron en el bloque del quemador colocado a tres distancias diferentes de la cara caliente del bloque: frontal, media y posterior. La temperatura medida aumentó para las tres ubicaciones cuando comenzó el impacto. La magnitud que aumentó la temperatura fue una función de la posición del impacto de la llama real, lo que demuestra el valor de las mediciones de temperatura múltiples para identificar positivamente el impacto de la llama en las etapas iniciales y tan pronto como sea posible.

En otro ejemplo, la posición de la válvula de regulación por sí misma puede ser utilizada para determinar que los ajustes del quemador están optimizados y que los operadores/ingenieros están al tanto cuando algo ha cambiado en la configuración del quemador. Habitualmente, la posición de la válvula de regulación se establece durante el arranque o en la puesta en servicio para optimizar el rendimiento del quemador para el horno y el proceso concretos. La posición de la válvula de regulación normalmente no se cambiará después de la puesta en marcha. Sin embargo, a veces una válvula de regulación puede girarse accidental o intencionalmente a una posición no óptima y sería importante identificar tal condición para asegurar que el quemador esté funcionando como se desee.

En otro ejemplo, la temperatura de entrada del aceite y posiblemente la densidad pueden ser utilizadas para estimar la viscosidad del aceite en la boquilla de atomización. La viscosidad depende de la composición del aceite, por lo que la temperatura de entrada del aceite no puede determinar la viscosidad, pero puede proporcionar información sobre la viscosidad especialmente cuando se combina con la presión de entrada del aceite (una función de la viscosidad) y posiblemente la densidad. Esto avisará al operador si la temperatura de entrada es apropiada y si se combina con los datos de presión, posiblemente si la composición del aceite ha cambiado.

En otro ejemplo, los sensores de posición y ángulo pueden proporcionar información sobre la orientación del quemador y si está instalado correctamente, incluso si el quemador está nivelado o con una pendiente o ángulo deseados con respecto a la pared de un horno. Para este fin, se pueden utilizar un acelerómetro, giroscopio u otro dispositivo o combinaciones de dispositivos para determinar el ángulo de instalación del quemador o partes del quemador. Conocer el ángulo del quemador con respecto a la pared del quemador, así como posiblemente otros ángulos relevantes que describen la posición del quemador y/o el bloque del quemador (por ejemplo, el ángulo de la pared del horno, el bloque del quemador, un dispositivo o dispositivos de montaje del quemador) pueden ser utilizados para ayudar a determinar si el quemador está instalado correctamente. La desalineación del quemador podría causar una avería prematura del quemador o del bloque del quemador. Por ejemplo, como se muestra en la figura 17B, el ángulo del quemador con respecto al bloque del quemador y la placa de montaje se varió tanto en la dirección de cabeceo como en la de balanceo, el quemador se encendió para verificar el impacto de la llama en el bloque del quemador. Tal como se usa en el presente documento, el cabeceo indica la rotación alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal del quemador, de modo que la cara caliente del quemador se pivota hacia arriba o hacia abajo con respecto a la parte posterior del quemador; y el balanceo indica la rotación alrededor de un eje coincidente con el eje longitudinal del quemador, de modo que el plano de la cara del quemador permanece igual cuando el quemador gira alrededor de su eje (véase la figura 17A). Cuando la boquilla del quemador se montó paralela al paso de flujo en el bloque del quemador, no se observó ningún impacto de la llama. Cuando el ángulo de la boquilla del quemador perdía su paralelismo en aproximadamente 2 grados, se producía el impacto de la llama.

En otro ejemplo, la monitorización puede ayudar a optimizar las condiciones de funcionamiento del quemador para reducir la formación de contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx) y para maximizar la calidad de la llama al reducir o eliminar el hollín.

Claims (17)

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   REIVINDICACIONES

   1. Quemador de oxígeno-combustible (10, 310) con monitorización, que comprende:

   un paso (30, 330) principal del primer reactivo que termina en una boquilla (333) del primer reactivo; un paso (20, 320) principal del segundo reactivo que termina en una boquilla (22, 322) del segundo reactivo; en el que uno del primer y del segundo reactivos es un combustible y el otro del primer y segundo reactivos es un oxidante; caracterizado por

   uno o varios sensores que incluyen un sensor (102, 372) de temperatura de la boquilla para detectar una temperatura de la boquilla de, al menos, una de las boquillas del reactivo; y

   un procesador de datos (66, 166, 266) programado para recibir datos de los sensores y determinar en base a, al menos, una parte de los datos recibidos la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador incluyendo una posible obstrucción parcial de al menos uno del paso (30, 330) principal del primer reactivo y del paso (20, 320) principal del segundo reactivo en base a un aumento o disminución en, al menos, una temperatura de la boquilla.
2. 2. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado para basar su determinación, al menos en parte, en los cambios de, al menos, una parte de los datos recibidos con el tiempo.
3. 3. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, incluyendo, además, el uno o varios sensores un primer sensor (378, 379) de presión del reactivo colocado en el paso (30, 330) principal del primer reactivo para detectar una presión principal del primer reactivo;

   en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado para identificar una posible obstrucción parcial del paso (30, 330) principal del primer reactivo en base a un cambio en la presión del primer reactivo y la, al menos, una temperatura de la boquilla.
4. 4. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, que comprende:

   un paso (40, 340) secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso (30, 330) principal del primer reactivo; y

   una válvula de regulación (48, 348) para proporcionar el primer reactivo entre los pasos primario (30, 330) y secundario (40, 340) del primer reactivo;

   incluyendo, además, el uno o varios sensores un sensor (384) de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación como indicativo de la proporción relativa del primer reactivo que se dirige a los pasos primario (30, 330) y secundario (40, 340) del primer reactivo;

   en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una obstrucción parcial del paso (30, 330) principal del primer reactivo en base a la posición de la válvula de regulación y la, al menos, una temperatura de la boquilla.
5. 5. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, que comprende, además:

   un paso (40, 340) secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso principal del primer reactivo; y una válvula de regulación (48, 348) para proporcionar el primer reactivo entre los pasos principal (30, 330) y secundario (40, 340) del primer reactivo; incluyendo, además, el uno o varios sensores:

   un sensor (378, 379) de presión del primer reactivo para detectar una presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones más arriba de la válvula de regulación (48, 348), más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (30, 330) principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (40, 340) secundario del primer reactivo; y

   un sensor (384) de posición de la válvula de regulación para detectar la posición de la válvula de regulación como indicación de la proporción relativa del primer reactivo que es dirigido a los pasos principal (30, 330) y secundario (40, 340) del primer reactivo;

   en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una o varias de una obstrucción parcial de uno del paso (30, 330) principal del primer reactivo y el paso (40, 340) secundario del primer reactivo y una posición subóptima de la válvula de regulación en base a la posición de la válvula de regulación y la presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación (48, 348), más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (30, 330) principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (40, 340) secundario del primer reactivo.
6. 6. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 5, que comprende, además:

   dos sensores de presión, uno colocado en cada lado de un dispositivo (334) de restricción de flujo en, al menos, uno del paso (20, 320) principal del segundo reactivo, el paso (30, 330) principal del primer reactivo y el paso (40, 340) secundario del primer reactivo para detectar la presión más arriba del dispositivo (334) de restricción de flujo, la presión más abajo del dispositivo (334) de restricción de flujo y una presión diferencial a través del dispositivo (334) de restricción de flujo como indicación del caudal;

   en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base a la presión diferencial y una de las presiones más arriba y más abajo del dispositivo (334) de restricción de flujo.

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7. 7. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, que comprende, además: un bloque (12, 312) del quemador que tiene una cara caliente adyacente al horno; y

   un sensor (102, 372) de temperatura del bloque del quemador para detectar la temperatura del bloque del quemador cerca de la cara caliente;

   en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado, además, para determinar la presencia o ausencia de uno o varios de sobrecalentamiento del bloque del quemador y la asimetría de la llama en base a la temperatura del bloque del quemador.
8. 8. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, que comprende, además:

   un sensor (370) de posición para detectar un ángulo de instalación del quemador, estando configurado el sensor (370) de posición para detectar uno o varios del cabeceo del quemador y el balanceo del quemador; en el que el procesador de datos (66, 166, 266) está programado, además, para determinar si el quemador (10, 310) está instalado en una orientación deseada con respecto al menos a una característica del horno en base al ángulo de instalación del quemador.
9. 9. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación, que comprende, además:

   un colector de datos (60) programado para proporcionar energía a los sensores individuales únicamente cuando se deben recoger datos, en base a uno o ambos de una combinación de los datos detectados y una planificación periódica, y teniendo en cuenta los requisitos específicos de cada uno de los sensores individuales; un transmisor (62) para transmitir de modo inalámbrico los datos del sensor desde el colector de datos (60) al procesador de datos (66, 166, 266); y

   un sistema de generación local de energía para alimentar el colector de datos (60), los sensores y el transmisor (62).
10. 10. Quemador (10, 310) con monitorización, según la reivindicación 1, en el que el paso (30, 330) principal del primer reactivo es anular y rodea el paso (20, 320) principal del segundo reactivo.
11. 11. Quemador (10, 310) con monitorización, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer reactivo es un combustible y el segundo reactivo es un oxidante.
12. 12. Procedimiento de determinación de una condición de funcionamiento de un quemador (10, 310) de oxígeno y combustible que incluye un paso (30, 330) principal del primer reactivo que termina en una boquilla (333) del primer reactivo, un paso (20, 320) principal del segundo reactivo que termina en una boquilla (22, 322) del segundo reactivo, y un bloque (12, 312) del quemador que tiene una cara adyacente al horno, en el que uno del primer y segundo reactivos es un combustible y el otro del primer y segundo reactivos es un oxidante; caracterizado por que el procedimiento comprende:

    detectar una temperatura de la boquilla de, al menos, una de la temperatura de la boquilla (333) principal del primer

    reactivo y de la boquilla (22, 322) principal del segundo reactivo;

    comparar la, al menos, una temperatura de la boquilla con una temperatura umbral; y

    determinar una posible obstrucción parcial de una de la boquilla principal del reactivo y una boquilla secundaria del reactivo en base a un aumento o disminución en la, al menos, una temperatura de la boquilla.
13. 13. Procedimiento, según la reivindicación 12, que comprende, además: detectar una presión principal del primer reactivo;

    determinar una posible obstrucción parcial de la boquilla (333) del primer reactivo en base a la presión principal del primer reactivo y la, al menos, una temperatura de la boquilla.
14. 14. Procedimiento, según la reivindicación 12, incluyendo, además, el quemador (10, 310) un paso (40, 340) secundario del primer reactivo separado una distancia fija del paso (30, 330) principal del oxidante y una válvula de regulación (48, 348) para proporcionar oxidante entre los pasos principal (30, 330) y secundario (40, 340) del primer reactivo, comprendiendo el procedimiento, además:

    detectar un primer reactivo en una ubicación seleccionada de más arriba de la válvula de regulación (48, 348), más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (30, 330) principal del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (40, 340) secundario del primer reactivo;

    determinar una o varias de una posible obstrucción parcial de uno del paso (30, 330) principal del primer reactivo y del paso (40, 340) secundario del primer reactivo y una posición subóptima de la válvula de regulación en base a la posición de la válvula de regulación y la presión del primer reactivo en una o varias ubicaciones de más arriba de la válvula de regulación (48, 348), más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (30, 330) del primer reactivo y más abajo de la válvula de regulación (48, 348) en el paso (40, 340) secundario del primer reactivo.
15. 15. Procedimiento, según la reivindicación 14, que comprende, además:

    detectar presiones en dos ubicaciones, una en cada lado de un dispositivo (334) de restricción de flujo en, al menos, uno del paso (20, 320) principal del segundo reactivo, el paso (30, 330) principal del primer reactivo y el paso (40, 340) secundario del primer reactivo;

    determinar un caudal a partir de las presiones en las dos ubicaciones; y

    determinar la presencia o ausencia de una condición anormal del quemador en base al caudal y la presión de, al

    menos, una de las dos ubicaciones.
16. 16. Procedimiento, según la reivindicación 12, que comprende, además:

    detectar un ángulo de instalación del quemador, incluyendo, al menos, uno de un cabeceo del quemador y un 5 balanceo del quemador; y

    determinar si el quemador (10, 310) está instalado en una orientación deseada con respecto, al menos, a una característica del horno en base al ángulo de instalación del quemador.
17. 17. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que el primer reactivo es un combustible y 10 el segundo reactivo es un oxidante.