Del problema al resultado: así hemos ayudado a transformar hornos industriales en activos más eficientes, rentables y sostenibles

En CIRCE no solo diseñamos modelos: los transformamos en mejoras tangibles para la industria. Nuestros proyectos en diferentes sectores muestran cómo la simulación, la digitalización y la inteligencia artificial se convierten en ahorro, reducción de emisiones y mayor vida útil de los hornos. 

Optimización y mantenimiento 

1. Rediseño de un quemador de gas: en este caso, el reto era la acumulación de carbonilla que obligaba a constantes mantenimientos y reducía la eficiencia del quemador. Con la simulación CFD se rediseñó la geometría, eliminando el problema. El resultado: un quemador más limpio, con el doble de tiempo entre paradas y una reducción clara de los costes de operación. 
2. Horno de tratamiento de piezas metálicas: la mala distribución de temperaturas afectaba al proceso y a la calidad final de las piezas. CIRCE analizó el sistema de extracción de humos y propuso una nueva configuración, sin tocar la parte principal del horno para evitar efectos colaterales. El cliente implementó los cambios con éxito, consiguiendo un horno más eficiente y un proceso más estable. 
3. Horno cerámico: el sistema analizado presentaba limitaciones que dificultaban la extracción del producto y generaban zonas muertas en el flujo del producto. A través de simulaciones granulares y CFD se evaluaron diferentes alternativas para mejorar el movimiento interno de la carga. Los resultados mostraron una disminución notable de los tiempos de cambio de receta y un proceso más uniforme y estable. 
4. Horno rotatorio: el exceso de temperatura en las paredes provocaba un desgaste acelerado del refractario. Gracias a la integración de modelos CFD y 1D se identificaron los puntos críticos y se desarrolló un modelo predictivo de desgaste. De esta forma, se dotó a la industria de una herramienta para predecir el desgaste sobre la capa de trabajo y programar su mantenimiento. 

Uso de combustibles alternativos 

1. Biogás en hornos industriales: se evaluó la viabilidad de sustituir parte del gas natural por gases recirculados. Los modelos demostraron que hasta un 10% de sustitución era posible sin alterar las condiciones de operación, lo que supone una reducción directa en consumo de combustibles fósiles. 
2. Biomasa en calcinación: un cliente buscaba eliminar por completo el uso de coque. Con la simulación CFD se analizaron diferentes biomasas y condiciones de combustión, demostrando que era viable llegar a una sustitución del 100%. El resultado fue una operación estable y una reducción total de las emisiones asociadas al coque. 
3. Horno de magnesita: en este caso, el objetivo era mantener temperaturas de hasta 1500ºC mientras se sustituía parcialmente el coque. El uso de biomasa de hueso de aceituna se confirmó como la mejor alternativa, con una sustitución de hasta el 30% en términos energéticos, sin comprometer la calidad ni la estabilidad del proceso. 
4. Horno de fritas con hidrógeno: el hidrógeno se plantea como un combustible limpio, pero su impacto sobre la operación del horno genera dudas. En CIRCE desarrollamos modelos que simularon tanto mezclas con gas natural como el 100% de hidrógeno en quemadores específicos. Los resultados mostraron una reducción drástica del CO₂, aunque también los reto de controlar las emisiones de NOx y asegurar que no aumenta el daño en refrectarios y conductos de extracción.  

Digitalización y control avanzado 

1. Gemelo digital en hornos de material cerámico: se creó una librería de escenarios que permite ajustar automáticamente las condiciones de operación en función del producto. El operario puede predecir temperaturas, concentración de oxígeno y calidad del producto en tiempo real, mejorando la eficiencia y la flexibilidad del proceso. 
2. Gemelo digital en hornos de clínker: se desarrolló un modelo híbrido CFD+1D capaz de predecir la composición final del clínker en función de la materia prima y las condiciones de operación. Esto permite a los operarios de la sala control anticiparse a desviaciones y asegurar una calidad más uniforme. 
3. IA en hornos EAF: la aplicación de algoritmos de machine learning sobre datos históricos permitió predecir consumos energéticos y optimizar la tasa de sustitución de carbón por residuos plásticos. Esta aproximación reduce costes y mejora la estabilidad del arco eléctrico, aumentando la eficiencia global del proceso. 
4. Visión artificial en hornos de cemento y cerámica: se implementó un sistema de visión artificial de precisión en la identificación de materiales en el interior del horno, procesando hasta 25 imágenes por segundo. Con esta solución, el control del horno es más seguro, fiable y menos dependiente de la supervisión humana constante. 

Impacto medible 

Los resultados de estos proyectos reflejan el potencial de la innovación aplicada: 

• Reducción notable de emisiones de CO₂ y otros contaminantes 
• Ahorro energético directo en las operaciones de planta 
• Prolongación de la vida útil de hornos y refractarios
• Mayor control, fiabilidad y seguridad en los procesos industriales 

CIRCE, innovando junto a la industria 

Cada caso de éxito demuestra cómo en CIRCE transformamos la complejidad técnica en soluciones prácticas, rentables y sostenibles para la industria. 

¿Quieres descubrir qué mejoras puedes aplicar a tus hornos? Escríbenos a circe@fcirce.es y analizaremos juntos tu caso.