24/11/2014. Quemadores. Quemadores. Quemadores QUEMADORES

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1 Quemadores Los quemadores son aparatos o mecanismos cuya función es preparar la mezcla de combustible + comburente para realizar la combustión. En el quemador, el combustible y el comburente (aire) entran por separados y en el se regulan la cantidades de cada uno, mezclándose lo mas perfectamente posible e iniciándose su propio encendido. QUEMADORES Los quemadores son los equipos donde se realiza la combustión, por tanto deben contener los tres vértices del triángulo de combustión; es decir, tienen que lograr la mezcla íntima del combustible con el aire y además proporcionar la energía de activación.. Por la forma en que toman el aire de combustión se distinguen dos tipos de quemadores: Quemadores atmosféricos. Quemadores mecánicos. 2 Quemadores Quemadores Los quemadores independientemente del tipo que sean puede estar preparados para trabajar bien con la cámara de combustión con entradas de aire (a depresión) o bien hermética (a sobrepresión). Por la forma en que toman el aire de combustión se distinguen dos tipos de quemadores: Quemadores atmosféricos. Quemadores mecánicos. Para potencias pequeñas y medianas resulta usual que el quemador se suministre formando bloque con la caldera, realizándose, entonces, la elección y acople en fábrica

2 Quemadores atmosféricos Quemadores atmosféricos. Esquema de funcionamiento Se emplean, únicamente, para combustibles gaseosos. Una parte del aire necesario para la combustión (Aire Primario) se induce en el propio quemador por el chorro de gas salido de un inyector (efecto Venturi); el aire restante (Aire Secundario) se obtiene por difusión del aire ambiente alrededor de la llama. En este tipo de quemadores se tienen combustiones con altos índices de exceso de aire. 5 6 Quemadores atmosféricos Quemadores atmosféricos La principal ventaja de este sistema es su simplicidad y bajo coste. La energía de activación se logra mediante llama piloto, que debe estar permanentemente encendida, o con encendidos automáticos (electrónicos, tren de chispas, etc). La regulación del gas se obtiene por variación de la presión en el inyector (abriendo y cerrando progresivamente la válvula de gas); esto permite que el quemador pueda ser modulante con relativa facilidad. La regulación del aire (con gas a presión constante) se puede conseguir: Variando la sección de entrada de aire, por obturación de los orificios por donde entra, mediante discos roscados, anillo móvil o capuchón deslizante. Por deslizamiento de la boquilla del inyector respecto del Venturi

3 Quemadores domésticos Quemadores domésticos Aunque estos quemadores son distintos a los usados en la industria, ilustran igual o mejor sobre las características de los procesos de combustión, y tienen la enorme ventaja de resultar familiares. TAPA QUEMADOR BASE QUEMADOR SUMINISTRO DE GAS Los quemadores domésticos son de aireación primaria parcial por inducción con efecto Venturi, con una tasa de aireaci6n INYECTOR del 40% a1 60%, que viene limitada superiormente para evitar el desprendimiento de llama a gasto máximo, e inferiormente para evitar la combustión incompleta. No conviene que sean de aireación completa porque la llama de premezcla que se formaría tendría un margen muy estrecho de estabilidad, ni que no haya aireación porque entonces la llama de difusión seria muy larga y con mucho hollín. MEZCLA AIRE-GAS REGULADOR DE AIRE PRIMARIO ENTRADA DE AIRE PRIMARIO El conducto de salida se divide en muchos agujeros de salida, por una parte para que la llama sea más corta (la longitud de cualquier tipo de llama es prácticamente proporcional al diámetro del agujero de salida), y por otra para aumentar el área de contacto con el aire ambiente, mejorando así la aireación secundaria (la que completa la combustión); por eso se ponen en la periferia del mechero y no en medio. Sin embargo, el diámetro de estos orificios tiene un limite inferior debido a la tendencia al desprendimiento de la llama por decaer la capacidad de anclaje (de no ser por esto, convendría que los agujeros de salida fuesen de tamaño menor al del limite de propagación de llama por congelación (quenching) para asegurarse contra la reentrada de la llama por el tubo (hasta el inyector, ya que de ahí no pasaría) Quemadores de combustibles gaseosos Quemadores de combustibles gaseosos Son los que presentan menos dificultad en el proceso de combustión. Las partículas de gas que se mezclan íntimamente con el aire permiten una buena combustión con una mínima cantidad de aire. Se clasifican según la zona donde se mezclan el aire y el combustible: Quemadores de premezcla: Mezclado antes del quemador Quemadores cerrados: Mezclado en el quemador. Quemadores abiertos: Mezclado mixto. Sus capacidades cubren un rango muy amplio. Desde fracciones de kilogramos por hora (domésticos), hasta unos Kg/Hr. (industriales y calderas grandes)

4 Quemadores de combustibles gaseosos Quemadores de combustibles gaseosos Quemadores mecánicos Quemadores mecánicos También se denominan como Quemadores a Sobrepresión; el aire de combustión es introducido mediante un ventilador, existen diversos sistemas para lograr la mezcla del aire con el combustible. En el caso de gas, el combustible se introduce mediante los inyectores, aprovechando la propia presión de suministro. En los combustibles líquidos se utilizan diversos sistemas para su pulverización, de modo que es creen microgotas de combustible que facilitan su mezcla con el aire. El tipo más extendido es el de pulverización mecánica. La combustión puede ajustarse actúando: Sobre el gasto de combustible, Sobre la cantidad de aire a impulsar y Sobre los elementos que producen la mezcla; por lo que es posible obtener rendimientos de combustión muy altos

5 Quemadores mecánicos Quemadores bajo índice de NOx Quemadores de combustibles liquidos Los combustibles líquidos deben ser vaporizados antes de ser quemados. Algunos quemadores de baja capacidad (hasta 25 Kg de combustible/hr.), denominados quemadores de vaporización, realizan esta acción en una sola etapa mediante calentamiento. Sin embargo, todos los quemadores industriales de alta capacidad realizan la vaporización en dos etapas: atomización o separación de líquido en finas partículas y vaporización mediante calentamiento directo de las partículas. Según el mecanismo o medio de atomización utilizado, los quemadores se clasifican en: Quemadores de atomización con aire a baja presión. Quemadores de atomización con aire o vapor a alta presión. Quemadores de atomización mecánica. Quemadores centrífugos o de copa rotatoria

6 Quemadores de atomización mecánica Quemadores centrífugos o de copa rotatoria GENERACIÓN DE CALOR IT Fraccionamiento de potencia. Las centrales de producción de calor equipadas con generadores de tipo estándar cumplirá con estos requisitos: 1. Si la potencia térmica de la central es mayor que 400 kw se instalarán dos o más generadores de calor. Zonificación: Circuitos. Primarios/Secundarios ITE : Se procurará que los circuitos de distribución de los fluidos portadores (circuitos secundarios) se dividan teniendo en cuenta el horario de funcionamiento de cada subsistema, las cargas diferenciadas por orientación o servicio, la longitud hidráulica del circuito y el tipo 2. Para centrales con potencia igual o menor de 400 kw y con servicios de calefacción y agua caliente sanitaria se dispondrá de un generador de calor dedicado a este último servicio, salvo cuando la potencia demandada por este servicio se adecue, dentro de un margen del ± 10%, a la potencia del primer escalón del quemador de un único generador de calor para ambos servicios. Excepción: Instalaciones individuales de potencia térmica menor que 70 kw

7 Zonificación: Circuitos. Primarios/Secundarios Escalones de potencia Por el número de escalones de potencia que producen, se distinguen los siguientes tipos de quemadores: DE UNA MARCHA. Son quemadores que sólo pueden funcionar con la potencia a la que hayan sido diseñada, son quemadores de pequeña potencia. DE VARIAS MARCHAS. Son quemadores con dos ó más escalones de potencia (habitualmente dos); es decir, que pueden funcionar produciendo potencias distintas. Deben disponer de los elementos necesarios para poder regular la admisión de aire y el gasto de combustible, de modo que en cada escalón de potencia se obtenga el rendimiento de combustión más alto posible. Se utilizan para potencias intermedias o altas Quemadores: Clasificación Quemadores: Clasificación Quemadoradeunallamao escalón: Su regulación todo-nada. Se utiliza para pequeños quemadores hasta una potencia de 70 kw. Según ITE En estos quemadores cuando están en marcha solo pueden dar toda la potencia Quemadores de dos llamas o dos escalones: Se utiliza para potencia térmicas comprendidas entre 70 kw kw. Según ITE La regulación que puede efectuarse es: Todo-parte-nada, según funciones una o dos boquillas o según la presión suministrada por el regulador de la bomba

8 Escalones de potencia Quemadores: Clasificación Escalones de potencia Quemadores modulantes. Se utiliza para potencia térmicas superiores a 800 kw. Según ITE La potencia se puede regular de forma continua en función de la demanda, desde un mínimo indispensable para que funcione la instalación hasta el 100 % ( o máxima potencia). MODULANTES Estos quemadores ajustan continuamente la relación Aire - Combustible, de manera que pueden trabajar con rendimientos elevados en una amplia gama de potencias; adecuándose de manera continua a las necesidades de producción. En el RITE se da la siguiente tabla en la cual se indica en número de marchas de los quemadores en función de la potencia de los generadores

9 Escalones de potencia Quemadores QUEMADOR MODULANTE La potencia del quemador y el caudal de aire se adaptan automáticamente a las necesidades caloríficas de momento Boquillas Boquillas SELECCIÓN BOQUILLAS Utilizar preferentemente boquillas con ángulo de pulverización de 60 y presión de 12 bar. Ejemplo: Potencia caldera = 135 kw rendimiento 90% Potencia en quemador = 135 : 0,9 = 150 kw es decir, se necesitan una boquilla de 150 kw a 60 y 12 bar de presión: 1 = 3,00 GPH

10 Boquillas Distribución de combustible Bomba Detectores de llama fija Estos instrumentos se usan para verificar la presencia de llama en equipos térmicos donde siempre debe haber una llama cuando están en funcionamiento o durante el proceso de su encendido o puesta en marcha (llama piloto), caso de calderas u hornos. Pico del CO 2 BOMBA 1 - Aspiración G 1/4" 2 - Retorno G 1/4" 3 - Conexión manómetro G 1/8" 4 - Conexión vacuómetro G 1/8" 5 - Regulación presión A - Caudal mínimo a 12 bar de presión B - Campo de regulación presión de salida C - Depresión máxima en aspiración F - Presión máx. en aspiración y retorno G - Regulación de la presión en fábrica Pueden basarse en la medida de una determinada temperatura con un termopar instalado en una larga varilla que se sitúa en la zona de la llama y que en caso de enfriarse inicia una señal de alarma, generalmente una apertura o cierre del contacto de un relé. También pueden basarse en principios ópticos como los detectores IR de protección contra fuego (un detector IR/IR detecta llamas midiendo el espectro en dos diferentes longitudes de ondas de la banda infrarroja, generalmente a la longitud de onda del pico de CO2 y cerca de él). Luz del sol Banda de detección IR-1 Banda de detección IR-2 Llama Banda de detección IR-3 UV Visible IR Longitud de onda m - cm -1 )

11 Quemadores de combustibles sólidos Biomasa Quemadores de combustibles sólidos Quemadores de combustibles sólidos 43 11

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