En el marco del proyecto TWINGHY, el horno de recalentamiento de la laminación de Celsa en Castellbisbal (Barcelona) se reconvertirá parcialmente a la combustión de hidrógeno con nuevos quemadores híbridos de combustible flexible con soporte de lancetas de oxígeno. Además, se ampliará la instrumentación del horno para proporcionar datos a un gemelo digital. Para realizar una adaptación de estos nuevos quemadores, se requiere un conocimiento preciso del proceso de base antes del cambio. En noviembre de 2023, los socios del proyecto Celsa, Fives, el Barcelona Supercomputing Center (BSC) y el Departamento de Hornos Industriales e Ingeniería Térmica (IOB) de la universidad de Aachen (Alemania) se reunieron en Castellbisbal para visitar la planta y preparar la campaña de medición, que genera los datos del proceso de referencia. En febrero de 2024, IOB llevó a cabo una semana de estas mediciones para recopilar datos más allá de los sensores instalados permanentemente, lo que permitió una caracterización exhaustiva del proceso.
Conocer las particularidades de un proceso tan complejo supuso retos adicionales para la planificación de la campaña de medición. En estrecha coordinación con Celsa, los puertos para los sensores se fabricaron en las semanas previas y el equipo necesario se envió de Alemania a España. In situ, el horno se equipó con la tecnología de medición adicional. Uno de los aspectos más destacados fue la posición de medición en la chimenea del horno. Asegurados con arneses de escalada, nuestros colegas instalaron las conexiones para el análisis de gases a una altura de 50 metros y además de los detalles técnicos, fueron recompensados una impresionante vista de la zona adyacente.
Durante los días siguientes, se registraron las temperaturas en puntos representativos de las paredes del horno y se analizaron los gases de combustión para determinar la temperatura, el flujo volumétrico y la composición de los gases dentro de la cámara del horno y en la chimenea. Estos datos se complementan con un ensayo instrumentado de tochos. Para ello, se equipó un tocho de acero con termopares y se obtuvo una distribución transitoria de la temperatura a lo largo del proceso.
Los datos generados se utilizarán más adelante para establecer balances energéticos y simulaciones CFD del sistema y para entrenar el gemelo digital del horno. Esperamos poder utilizar los resultados en el proyecto y llevar a cabo la siguiente campaña de medición una vez que el horno haya sido readaptado.
Autor: Johannes Losacker
Tras cursar un máster en Ingeniería Mecánica en la Universidad RWTH de Aachen (Alemania), Johannes está realizando su doctorado en el Departamento de Hornos Industriales e Ingeniería Térmica. Participa en proyectos europeos que promueven el uso de hidrógeno en procesos de calentamiento a alta temperatura y se centra en CFD de combustión y mediciones in situ.