Quemador Un quemador es un dispositivo para quemar combustible líquido, gaseoso o ambos (excepcionalmente también sólido) y producir calor generalmente mediante una llama. Habitualmente va asociado a una caldera o un generador de calor para calentar agua o aire, pero también se usa en procesos industriales para calentar cualquier sustancia. n !unción de su tama"o, los puede #aber desde uno como un encendedor de cigarros para calentar una probeta #asta uno gigantesco capa$ de producir %&&&& ' o ms. l combustible usado puede ser gaseoso, generalmente gas natural, butano, propano, etc.* líquido, generalmente gasóleo (también !uel) o una combinación de ambos (gas y gasóleo), en cuyo caso se denomina quemador mixto. +os #ay atmos!éricos, que producen la llama a presión ambiente, y con soplante, donde un ventilador se encarga de aumentar la presión del aire necesario para la combustión, lo que #ace que se pueda quemar ms cantidad de combustible y que el rendimiento sea superior. n algunos países del ste, como olonia y Ucrania, también se solía me$clar polvo de carbón con gas, para aumentar el poder calorí!ico del combustible, pero no es norma #abitual #oy en día. rincipio de !uncionamiento con combustible líquido Una bomba de gasoil se encarga de someter el combustible líquido a una elevada presión que, al introducirlo por un tubo #acia una boquilla con un ori!icio muy peque"o, #ace que salga pulveri$ado (como un aerosol) y me$clado con aire, que un ventilador se encarga de introducir en el #ogar de la combustión. s -usto en ese momento cuando se produce una ignición para prender una llama, por medio de un electrodo de ignición. rincipio de !uncionamiento con combustible gaseoso n este proceso no es necesario convertir el líquido en gas. e introduce directamente el gas me$clado con el aire en el #ogar y, mediante una c#ispa, se prende la llama. n este sistema #ay ms dispositivos de seguridad porque, al contrario de lo que ocurre con el gasóleo, el gas sí arde en condiciones ambientales. n cambio, en el caso del gasóleo es necesario calentarlo o someterlo a presión para que arda.
n la !igura / se ilustra un tipo com0n de quemador de pulveri$ación mecnica. +os quemadores llamados 1modulantes1 tienen la posibilidad de regular la cantidad de combustible y la potencia térmica en una proporción de / a %, mientras que el aire para la combustión se regula automticamente en !unción de la cantidad de combustible.
2igura / Quemador de pulveri$ación mecnica (3oc. 4562) Regulaciones del quemador
6uando la combustión es incompleta, o el combustible no est correctamente pulveri$ado, o el quemador est mal regulado, pueden aparecer también granos con olor a combustible, o ti$nados, y #asta mo-ados con combustible. Hay que veri!icar, entonces, el estado y !uncionamiento del quemador, o ver si el combustible est me$clado con suciedades o agua. n cuanto a las boquil4as o picos del quemador (citando a 2rola, /789) 1estn dise"adas para un rango especí!ico de viscosidad, ya que variaciones de esas viscosidades resultarn en una pobre atomi$ación. +a atomi$ación expone una gran parte de la super!icie de las partículas de combustibles para entrar en contacto con el aire de combustión, contribuyendo así a una pronta ignición y una rpida y completa combustión. 3ebido a que la viscosidad puede variar de partida a partida, dependiendo del origen del crudo, ser necesario reali$ar a-ustes en el atomi$ador #asta encontrar el punto óptimo, o lo que es ms prctico, teniendo un -uego para cada tipo de combustible.. Un traba-o muy recomendado para mayores detalles sobre regulación de quemadores es el titulado 1+es combustibles et les générateurs d:air c#aud1, (+asseran et al, /7;;). +a presión de atomi$ación o pulveri$ación debe ser vigilada regularmente, la cual tiene que permanecer estabili$ada durante el traba-o de la secadora. l control puede e!ectuarse con un manómetro adaptado tal !in. oic#otte (/7;7) también recomienda que nunca se debe regular la potencia del quemador disminuyendo o aumentando la presión del combustible, sino #aciendo a-ustes en el interior del quemador, modi!icando la posición del inyector y di!usor, operación delicada que debe estar en manos de especialistas. l desgaste y la obstrucción de los inyectores < dice el mismo autor < es una causa !recuente de problemas. s !undamental contar con !iltros de buena capacidad para retener las impure$as superiores a =& micrones. n el tipo mecnico de quemador de gasoil la pulveri$ación del combustible requiere una presión de 8
>ntiguamente las secadoras tenían #ornos con ladrillos re!ractarios, los cuales adquirían una elevada temperatura y permitían, entonces, una muy buena pulveri$ación del combustible y por ende una correcta me$cla con el aire, que llevaba en de!initiva a una excelente combustión. or lo tanto, no se necesitaba
una alta presión del combustible. ólo #acía !alta un tiempo extra para calentar el #orno. Hoy en día los #ornos #an sido reempla$ados por cmaras de combustión metlicas, las cuales se calientan menos, debiendo por lo tanto, usarse alta presión de aire y de combustible. 5odo 5odo ello obliga a controlar el buen !uncionamiento de las bombas de presión. Una buena llama del quemador tiene un color amarillento
2igura 9. 6mara de combustión de calentamiento indirecto (3oc. vegma) 23. Pérdidas de calor
or las paredes de la cmara de combustión y del generador se producen pérdidas de calor que en parte pueden ser recuperadas #aciendo recircular el aire que las rodea, cuandro estn instalados en un local cerrado de poco volumen. 6uando los generadores estn colocados en el exterior pueden ser aislados en buena proporción con alg0n aislante bien resistente al calor. > estas pérdidas deben agregarse las pérdidas de energía explicadas con anterioridad, por un exceso de aire en el quemador. n las secadoras con intercambiador de calor se producen, adems, pérdidas debidas a los gases de combustión que salen de la mquina, las cuales son nulas en las secadoras de combustión directa. 24. Cuidados con el combustible
Un problema com0n de mantenimiento es la presencia de agua en el gasoil o en otro combustible, que se origina por la condensación de la #umedad del aire existente en el interior del tanque. l agua en el combustible aumenta los riesgos de una mala combustión. or esta ra$ón el agua debe eliminarse por medio de la apertura de canillas o robinetes en el !ondo de los tanques, ya que el agua, por su mayor poso, se ubica en el !ondo. Atra solución sería mantener siempre los tanques llenos de combustible, para evitar la presencia de aire, situación que no siempre es !actible. 6uando se pueda es me-or aislar los tanques exteriores (con lana de vidrio, papel alquitranado, etc.) para precaver, en verano, el calentamiento del combustible, que produce evaporaciones de #idrocarburos ligeros, y en invierno, que se puedan provocar cristali$aciones de para!inas que tapan !iltros e inyectores. s aconse-able disponer los tanques ba-o la super!icie del suelo, o si no ubicarlos ba-o un tec#o protector, para evitar la acción directa del sol. Un combustible sucio puede obturar la vlvula de retención que permite que la bomba de combustible quede cargada al detener la mquina. i esto sucede la bomba no succionar combustible al arrancar, lo que obligar a #acer un cebado de la misma, con las correspondientes perdidas de tiempo. l tanque de combustible tiene que tener una ca"ería de ventilación, pues si !alta, se produce vacío dentro del depósito, y entonces, la bomba de combustible no !unciona. >lgunos !iltros de combustible suelen tener una mariposa que sirve para limpiarlos diariamente girando dos o tres vueltas. 6ada tres o cuatro meses, se debe desarmar todo el !iltro para su total limpie$a, en el caso de ser !iltros desarmables. 25. Intercambiadores de calor
6omo ya se #a dic#o, tienen por ob-etivo aislar completamente el circuito de los gases de la combustión del circuito del aire de secado. 6on ello se consigue evitar la contaminación de los granos por compuestos químicos peligrosos, como el ben$opireno, de acuerdo a lo expresado. 5ambién se logra reducir el peligro de incendios debido a partículas de combustible incandescentes o c#ispas que puede transportar el aire de secado.
n 2rancia se usan los intercambiadores de calor 3A tanto para precaver la contaminación sino para eliminar el riesgo de los compuestos de a$u!re que originan los combustibles líquidos, los cuales act0an produciendo corrosión en las partes metlicas de la parte superior de las secadoras, lugar donde existe un exceso de #umedad, sobre todo en las condiciones de aquel país. +a 2igura % ilustra un típico intercambiador de calor. +a combustión calienta la pared metlica del circuito por radiación de la llama y por convección. l calor atraviesa esta pared por conducción y es transmitido al aire de secado del otro costado de la pared. ste modelo, de tipo anular cilíndrico, es muy simple, pero existen también de tipo tubular* en éstos, el aire de secado se recalienta en una batería de tubos en el interior de los cuales circulan los gases de la combustión. n la 2igura B se observa un intercambiador de este tino
2igura %. 4ntercambiador de calor cilíndrico l inconveniente de los intercambiadores es la existencia de pérdidas inevitables de calor y de carga, que pueden ser de alrededor del /CD, en comparación con la combustión directa. on muy escasas las secadoras en nuestro país que tengan intercambiador de calor, lo cual signi!ica que puede existir el problema de la contaminación de los granos, a excepción que se utilice el gas natural o gas comprimido, cuya combustión es muc#o ms limpia.
2igura B. 4ntercambiador de calor de batería de tubos (3oc. 4562)
26. Ubicación del quemador cámara de combustión
n las secadoras primitivas los equipos generadores de calor estn situados en !orma #ori$ontal y en la mayoría de los casos traba-an por impulsión del aire. +a tendencia actual es de ubicarlos verticalmente pues de esta manera se reducen las pérdidas de presión por cambios de dirección de la corriente de aire caliente. >lgunas secadoras de este tipo traba-an por aspiración y otras por impulsión. 6iertas marcas actuales #an ubicado estos equipos generadores dentro de la maquina, lo cual es !actible en secadoras de columnas (2igura C). sta disposición tiene la venta-a de reducir considerablemente las pérdidas de calor y de disminuir el ruido producido por los ventiladores, pues el mismo grano act0a como aislante ac0stico.
2igura C. 6mara de combustión dentro de la secadora (3oc. @EF) n las secadoras #ori$ontales, de columnas #exagonales, la ubicación del ventilador y quemador, acoplados directamente al plenum de calor #ace que sean casi nulas las perdidas por !ricción y de presión por cambio de dirección del aire caliente.
in embargo, la colocación de quemadores y cmara de combustión separados del cuerpo principal de la secadora, como en secadoras ms antiguas, reduce muc#o los riesgos de incendio. 5ambién, se observa una tendencia a quemadores anc#os, es decir, que produ$can una llama anc#a en ve$ de larga. Una llama anc#a tiene mas super!icie para contacto con el aire, y es ms corta, lo que la #ace ms segura. +os quemadores de este tipo pueden tener !orma de grilla y se usan sólo para combustibles gaseosos. 2!. "ecadoras sin quemador
>lgunas marcas de secadoras utili$an !ormas de energía que provienen de una !uente no perteneciente a la mquina. Un e-emplo es el empleo de calentadores de aire por medio de serpentinas especiales en las que circula agua caliente, vapor o aceite caliente, originados en calderas de una !brica o de otra procedencia. stas serpentinas tienen una gran super!icie de calentamiento y un alto coe!iciente de transmisión de calor. >dems, no contaminan los granos. n países !ríos del norte de uropa es com0n encontrar esta !erina de energía.
#U$%&'(R$" +os quemadores son los equipos donde se reali$a la combustión, por tanto deben contener los tres vértices del tringulo de combustión, es decir que deben lograr la me$cla íntima del combustible con el aire y adems proporcionar la energía de activación. >quí se describen los quemadores para combustibles líquidos y gaseosos, ya que los combustibles sólidos se queman sobre parrilla, o requieren un tratamiento previo del combustible, unido a quemadores de dise"os especiales.
#U$%&'(R$" P&R& )*#UI'(" +a primera tarea que debe cumplir un quemador para líquidos es la de poner el combustible en !ase gaseosa o pulveri$arlo en gotas de dimetro menor que una micra para que se me$cle íntimamente con el aire.
+a !orma de conseguirlo sirve para clasi!icar bsicamente los quemadores para líquidosG •
Quemadores de vapori$ación o gasi!icación (viscosidad in!erior a /,C a /& 6)
•
Quemadores de emulsión (viscosidad #asta BC a C& 6)
•
Quemadores de pulveri$ación
•
or !luido auxiliar. (Iiscosidad entre %,C y C a C& 6)J
•
@ecnica centrí!uga. (Iiscosidad entre C y /& a C& 6)
•
@ecnica por presión directa. (Iiscosidad entre /,C y % a C& 6)
•
ulveri$ación neumtica
#U$%&'(R$" '$ +&P(RI,&CI- ( /&"I0IC&CI- l elemento principal de todos lo quemadores por vapori$ación es una ca$oleta o cubeta !ormada porG K 5a$a o crisol K 3i!usor de aire e distinguen entre quemadores de vapori$ación conG K 5iro natural K Ientilador 6ampo de aplicaciónG K 6ombustibles con una viscosidad in!erior a /,C a /&6 K ólo alcan$a #asta potencias de %C L K Ma-o rendimiento K levada opacidad
a1
b1
#uemador de aoriación con entilador llama a1 ertical b1 oriontal #U$%&'(R$" '$ $%U)"I- e emplean para reducir los e!ectos contaminantes de los combustibles pesados. 6onsisten en producir una emulsión del combustible líquido con el agua, al comen$ar la combustión una gota de emulsión, se produce la rpida evaporación de la !racción de agua contenida en ella, provocando el !raccionamiento de la gota en in!inidad de partículas. l interés de este tipo de quemador esG •
5raba-a con exceso de aire reducido.
•
Feduce las emisiones de óxidos de nitrógeno.
•
Feducción del A% en A9.
•
Feduce los no quemados sólidos.
•
l principal inconveniente es el consumo suplementario de calor.
#uemador de emulsión a baa resión
/. >limentación de combustible. 9. 2iltro de combustible. %. Momba de combustible. B. Fetorno de combustible. C. Ilvula de regulación de presión =. Momba dosi!icadora. ;. 2iltro de aire. 8. 6ompresor de aire primario donde se reali$a la pre
#U$%&'(R$" '$ PU)+$RI,&CI- P(R 0)UI'( &U7I)I&R
+a energía que se precisa para atomi$ar el combustible la aporta el !luido auxiliarG •
>ire o neumtica (Iiscosidad del combustible % < C a C& 6)
•
Ma-a presión (&,/ a &,C atm)
•
@edia presión (&,/ a /,C atm)
•
•
>lta presión (&,C a ; atm) Iapor de agua (Iiscosidad del combustible C < 8 a C&6)
#uemador de uleriación neumática a baa resión de mecla /. >limentación de combustible. 9. 2iltro de combustible. %. Momba de combustible. B. Mypass de retorno de combustible C. Ilvula de regulación de presión, rimario. incorporada a la bomba de combustible. =. Momba dosi!icadora de combustible ;. 2iltro de aire. 8. 6ompresor de aire primario. 7. Ientilador de aire secundario. /&. 5rans!ormador de encendido. //. 6onducto de inyección de aire /9. 6a"a de combustible. /%. lectrodos de encendido. /B. Moquilla pulveri$adora.
#U$%&'(R '$ PU)+$RI,&CI- %$C8IC& C$9R*0U/( ( '$ C(P& R(9&9I+& l combustible se impulsa a través de un e-e #ueco a una pie$a troncocónica, llamada copa. Que gira a gran velocidad (%.&&& a B.&&& r.p.m., normalmente), al alcan$ar el extremo de la copa, tiende a disgregarse en diminutas partículas.
#U$%&'(R$" '$ PU)+$RI,&CI- %$C8IC& P(R PR$"I- 'IR$C9& on los quemadores que casi en exclusiva se emplean #oy en las instalaciones de climati$ación.
$lementos que constituen los quemadores de uleriación mecánica or resión K Momba y circuito de combustible / >limentación de combustible 9 2iltro % Momba B Fetorno C Fegulador de presión // Moquilla de pulveri$ación KIentilador y circuito de aire = Ientilador 7 3istribución de aire K 6abe$a de combustión /& 6abe$a de combustión K 6ircuito de encendido ; 5rans!ormador 8 lectrodos de encendido
K lementos de seguridad, control y mando
P&R9$" $"C$CI&)$" '$ U #U$%&'(R :omba circuito de combustible +a !unción de la bomba y el circuito de combustible es poner en la boquilla de pulveri$ación el combustible en la cantidad y en el estado (presión y temperatura) requeridos por el quemador en cada instante.
$squema de la bomba circuito de combustible de un quemador de ;uelóleo modulante con una sola boquilla de uleriación
0iltro Fetener cualquier tipo de impure$a en estado sólido er lo su!icientemente robusto para resistir sin de!ormarse ni roturas las presiones de traba-o +as pérdidas de carga del !luido al atravesar el !iltro deben ser ba-as er !cilmente limpiable.
:omba +a bomba comprime el combustible a la presión necesaria para producir su atomi$ación a la salida de la boquilla. (; a /B LgNcm9 para el gasóleo 6 y /; a 9C LgNcm9 para !uelóleos, siendo lo usual /9 LgNcm9 para el gasóleo y 99 LgNcm9 para el !uelóleo) on bombas volumétricas rotativas, normalmente de engrana-es 3an peque"os caudales y elevadas presiones, son de caudal constante
/. 6mara de aspiración* 9. 6onexión de aspiración* %. 6on-unto engrana-es* B. 6onexión retorno* C.6onductos en presión* =. nvío a boquilla* ;. @uelle regulación presión* 8. Facor de retorno* 7. 6onducto de retenes* /&. 6mara de retenes* //. 5apón de retorno* /9. 5apa de engrana-es* /%. 5oma para manómetro* /B. istón regulación presión* /C. risionero regulación presión* /=. 6onducto lubri!icación e-e.
:oquilla de uleriación l combustible sometido a una gran presión, es obligado a salir por un ori!ico peque"o después de #aber recibido un movimiento de rotación. l movimiento de rotación se origina, al obligar al combustible a pasar por una #élice antes de llegar al ori!icio de salida. +a !uerte caída de presión que experimenta el combustible al salir se trans!orma en un aumento de velocidad, que origina la atomi$ación del combustible. armetros a considerar en la selecciónG
K 2orma del #ogar K otencia térmica de la caldera K 5ipo de combustible
%arcado de las boquillas estándar 3etalla el caudal de la boquilla en UgalN#r, la !orma y el ngulo de pulveri$ación a ;&& La (x /&<9 bar) con combustible de prueba de %.B mm9Ns y 89& 'gNm%
?. >ngulo de rociado "@ A@ :. 6ono de salida &ngulo de uleriación xisten seis ngulos de pulveri$ación estandari$ados
Cono de llama B Hueco, emi#ueco y +leno
9ios de boquillas de uleriación K resión directa. K 6on retorno. K resión directa con ranura regulable. K istón. K 3oble circuito
+entilador circuito de aire 2orman el circuito de aire de combustión uministran la cantidad de aire necesaria para la combustión >seguran una cierta calidad de este aire, imprimiendo una velocidad y una turbulencia que !avore$ca la me$cla #omogénea
3ebe vencer la contrapresión del #ogar
'istribución del aire l cabe$al de distribución de aire est !ormado, en general, por un estabili$ador o de!lector y por el ca"ón de llama, con ciertas posibilidades de movimiento relativo entre ellos.
Cabea de combustión s el lugar donde el circuito de aire y de combustible aportan el aire y el combustible respectivamente y tiene lugar la llama. s importanteG •
+os caudales que aportan
•
l centrado del de!lector de aire y la boquilla de pulveri$ación
•
+a distancia entre la salida de la boquilla y el de!lector.
Circuito de encendido e utili$a el encendido eléctrico por arco de c#ispa que salta entre dos electrodos. +os elementos del circuito sonG 5rans!ormador eléctrico lectrodos orta electrodos
9rans;ormador l trans!ormador se alimenta en ba-a como el resto del quemador y produce en el secundario entre /&.&&& y /9.&&& voltios con una intensidad del arco de 9C a C& miliamperios. $lectrodos de encendido on varillas de níquel o acero inoxidable /8N8 de unos 9 mm de dimetro que se alo-an en una envoltura de cermica aislada de /9 a /B mm de dimetro 6ada constructor da para sus quemadores unas distancias concretas que oscilanG > entre % y C mm. M entre 8 y /9 mm, seg0n el ngulo de pulveri$ación 6 entre / y C mm 3 que se da a veces entre B a = mm. $lementos de seguridad control l !uncionamiento del quemador y el gobierno automtico del mismo y de cada uno de sus órganos se reali$a a través del programador +as !unciones de gobierno del quemador sonG
•
•
•
•
•
>limentación del trans!ormador de encendido que produce la c#ispa >limentación del motor eléctrico del quemador que acciona bomba y turbina. 6orte de alimentación de los electrodos si el encendido #a sido correcto 3etección de la marc#a del quemador por orden del termostato de caldera, presostato o del termostato ambiente.
•
Iigilancia permanente del quemador cuando est !uncionando
•
5entativa de re
•
Mloqueo en posición de seguridad uesta en marc#a de alarma
I"9&)&CI($" '$ &)I%$9&CI- '$ C(%:U"9I:)$ K Eravedad K >spiración K Mombeo
#U$%&'(R$" P&R& /&"$" K 3ebido a la limpie$a de los gases y a que el combustible ya est atomi$ado antes de entrar al quemador, el proceso de combustión no requiere una gran preparación previa. K xisten un gran n0mero de tipos de quemadores para gases. K xisten quemadores especí!icos de aplicaciones industriales y domésticas (calderas murales) K 3e todos los combustibles es el que se quema con menor exceso de aire, lo que permite obtener mayores rendimientos K or ser el combustible que ms #idrógeno contiene por tomo de carbono y estar exento de otro tipo de impure$as, es el que menos contaminación atmos!érica produce.
C)&"I0IC&CI- '$ )(" #U$%&'(R$" '$ /&" xisten muc#as !ormas de clasi!icar los quemadores de gas por ello, la 6omisión de Utili$ación de la 4.E.U. (4nternational Eas Union) #a establecido una clasi!icación numérica que caracteri$a sus di!erentes variables, independiente de que un mismo tipo de quemador pueda recibir de cada constructor una denominación di!erente. n esta clasi!icación, cada quemador queda designado por un grupo de = ci!ras, de las que cada ci!ra puede tener diversas variantesG / 6i!raG @odo de !ormación de la me$cla aire
#U$%&'(R$" '$ %$,C)& PR$+I& +os quemadores de me$cla previa son aquellos en que parte o la totalidad del aire necesario para la combustión completa, se me$cla con el gas a la entrada del quemador o inmediatamente antes de iniciarse la combustión. +os sistemas de me$cla previa pueden serG •
•
•
•
•
•
@quinas de me$cla o grupo de me$claG s un recipiente donde existe una presión in!erior a la atmos!érica y posee dos ori!icios calibrados por donde se alimenta el gas y el aire, estando ambos regulados. 6mara de me$claG >limentada con aire y gas a presión por dos canali$aciones provistas de vlvulas de regulación progresivas y de mando simultneo @e$clador de inducciónG s el dispositivo por el cual la energía de un !luido aspira al otro, (generalmente un inyector y un Ienturi) es el dispositivo ms !recuentemente empleado, se distinguen los siguientes casos. @e$cladores de inducción atmos!éricaG l gas a la presión de la red o comprimido es el !luido inductor que aspira el aire ambiente. @e$cladores de aire inductor y gas despresuri$adoG l aire comprimido aspira el gas, que es parcialmente despresuri$ado o reducido a presión atmos!érica. @e$cladores el aire y el gas estn ambos a presión.
%áquina de mecla
Cámara de mecla
%eclador de inducción atmos;érica %eclador con aire inductor a resión
#uemador de mecla reia or inducción atmos;érica +lamados popularmente quemadores atmos!éricos, al entrar el aire al quemador por la presión atmos!érica. l principio de !uncionamiento es la inducción y el e!ecto Ienturi +as principales características de este tipo de quemadores sonG •
Oo suele superar potencias de 9C&.&&& 'calN#.
•
s el quemador ms simple y barato.
•
Oo puede traba-ar con cmaras de combustión sobre presionadas.
•
5iene muc#a sensibilidad el arrastre de aire con las variaciones de presión en el recinto donde se sit0e el quemador.
+as partes del quemador de me$cla previa por inducción atmos!érica sonG K 4nyector K 6mara de me$cla (!ecto Ienturi) K 6abe$a del quemador
I$C9(R s el accesorio ms delicado del quemador. s importante conocer la in!luencia primordial que tiene sobre todo en lo que se re!iere a suministrar el caudal preciso de gas.
l caudal que atraviesa el inyector viene dado porG •
+a sección o rea libre de paso ().
•
+a velocidad con que lo atraviesa el gas (I).
•
+a densidad relativa y, por tanto, el peso especí!ico del gas (P)
•
+a temperatura de éste (5/).
•
3i!erencia de presión en el inyector ().
CDE s el coe!iciente de !rotamiento, con valor de &,; a &,7 sin dimensiones. C2E 6oe!iciente de contracción cuyo valor oscila entre &,C y &,7C Corrección or temeraturaE i se traba-a a una temperatura di!erente a 5 R
9;% ' (& 6) el caudal se debe corregir multiplicando por un !actor, que se determina.
F9> = 9D1 D=2 C&%&R& '$ %$,C)& +a cmara de me$cla es el elemento encargado de reali$ar la me$cla del aire primario y el gas. l aire primario entra en la cmara por la misma tobera que el gas o a través de unos ori!icios practicados en la pared del tubo, los cuales se llaman lumbreras.
+a regulación de aire primario en el quemador puede #acerseG •
or obturación de la sección de entrada del aire.
•
or despla$amiento de la boquilla inyectora respecto al Ienturi.
•
or estrangulamiento del cuello del venturi.
'I0$R$9$" 'I"P("I9I+(" '$ R$/)&G$ '$) &IR$ PRI%&RI( D. Por brida Fa1H
2. Por disco roscado Fb1H
3. Por +enturi regulable Fc ) C&:$,& '$ #U$%&'(R con mecla reia de aire •
Quemadores de llama libre de llama libre
•
Quemadores de antorc#a
•
Quemadores de rampa
•
Quemadores de corona
•
Quemadores de venturi acodado
•
Quemadores re!ractarios
•
Quemadores catalíticos
C&)'$R&" %UR&)$" K +a caldera mural de gas apareció en el mercado en l7B&.
#U$%&'(R$" "I %$,C)& PR$+I& +a me$cla entre combustible y comburente se reali$a en la descarga a la cmara de combustión, se tienen dos sistemas de combustiónG K 6uando la me$cla se reali$a en la cabe$a del quemador, el gas vertido en la cmara de combustión tiene la composición correcta. K +a me$cla se reali$a al inicio de la combustión, el gas y el aire entran por separado a la combustión, no suele emplearse para generadores de calor. Quemadores con me$cla en la cabe$a. e produce una turbulencia elevada, que produce una me$cla rpida, pudiendo clasi!icar. •
Quemadores de turbulencia radial !i-a.
•
Quemadores de corriente convergente de aire
•
Quemadores de ba-a turbulencia de !lu-os paralelos
+a reacción de combustión es rpida. +a llama es corta y de elevada temperatura.
R&%P& '$ &)I%$9&CI- & #U$%&'(R $ :&G& PR$"I- C( C(9R() '$ $"9&#U$I'&' P(R :&R:(9$( /. +lave de paso bridada 3OB& y O 9C de /NB vuelta. 9. Ientómetro con vlvula pulsadora roscada de /N91 %. @anorreductor embridado 3OB& con !iltro, presión a-ustable entre /&& y B&& mm.c.a., toma de impulsos interna. 6audal B& Om%N# B. resostato mínima roscado /N91 C. Ilvula solenoide embridada 3OB&, con regulador de caudal tipo O6. Ilvula solenoide embridada 3OB&, con regulador de caudal tipo O6. >pertura y cierre rpidos. =. lectrovlvula de venteo roscada %NB1 tipo O>. >pertura y cierre rpidos. ;. 3etector !ugas glicerina, roscado %NB1. 8. Quemador
#U$%&'(R$" P&R& "-)I'(" l carbón es una gran !uente de energía mundial y lo ms probable es que continuar así por muc#os a"os l mayor problema de la combustión del carbón son las emisiones de gases peligrosos a la atmós!eraG a$u!re y ceni$as. +a calidad del carbón es una consideración importante a la #ora de su combustión, debido a la amplia variedad de carbones que existen. 6ualquier carbón se puede quemar con éxito, sólo #ay que seleccionar la tecnología adecuada. 6ualquier quemador de carbón debe dar respuesta a los siguientes requerimientosG /) 5ama"o del carbón. 9) Fegulación de la potencia demandada. %) !iciencia térmica, a0n cuando se queme con exceso de aire. B) ersonal reducido. C) osibilidad de quemar carbón en combinación con combustibles líquidos y gaseosos (biomasa). (6o
C&R:- $ :RU9( +os tro$os de carbón se introducen en el lec#o de combustión donde su!ren siguiente procesoG /) ecado. 9) misión de los voltiles. %) 4ncineración del carbón !i-o, incandescencia del carbón.
B) n!riamiento de escorias. +a utili$ación de carbón bruto es ms rentable en calderas de vapor #asta C& tN# (parrillas) utili$ación de carbón bruto es ms rentable en calderas de vapor #asta C& tN#. (parrillas) +a utili$ación de carbón pulveri$ado tiene sentido a partir de C& tN#. l carbón bruto en parrilla debe cumplirG carbón bruto, en parrilla, debe cumplirG •
Humedad in!erior a /C<9&D
•
@aterial voltil mínima /CD
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6eni$as totales mxima 9&D
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>$u!re mximo CD
C&R:- PU)+$RI,&'( +os equipos de pulveri$ación del carbón se basan enG a) 4mpacto b) 2rotación c) 6ompresión d) 6ombinación de los anteriores )$CA( 0)UI'I0IC&'( ste tipo de combustión presenta la venta-a del control de las emisiones de OAx y A9 a la atmós!era. e introduce con el combustible un material inerte como arena, sílice y al0mina, así como absorbente como cali$a en un lec#o agitado. l lec#o se mantiene en suspensión por medio de la acción del aire primario de combustión que se introduce por deba-o. C(%:U"9I- '$ )& :I(%&"& K eg0n el tratamiento previoG K 5oc#os. K Mriquetas K >stillas K olvo /&"I0IC&CI- Fepresenta el !uturo de la utili$ación del carbón, existen plantas de demostración. e utili$an en un ciclo combinado para producir energía eléctrica. #U$%&'(R$" %I79(" +os quemadores mixtos son aquellos que pueden quemar de !orma simultnea o alternativa dos combustibles, sólidoNlíquido, sólidoNgas y líquidoNgas. Oormalmente este tipo de quemadores se emplea en industrias o instalaciones de
climati$ación de gran potencia. +a !inalidad de usar dos combustibles pueden ser técnicas oNy económicaG a) Utili$ar un combustible para quemar otro combustible que presente alg0n problema para su combustión b) >lternar el consumo en !unción del precio de mercado (5ari!a de interrumpibilidad) +os quemadores mixtos deben permitirG K Fegular la !orma y la longitud de la llama K ituar la llama respecto al #ogar o al producto K Fegular la potencia de combustión y su rendimiento K +imitar la utili$ación de aire primario K !ectuar reparaciones en un circuito de alimentación !uncionando con otro combustible K oder quemar productos de ba-a calidad con apoyo de un combustible stn constituidos porG Un circuito central para el quemador de líquido o gas. 3os circuitos de aire primario de alta velocidadG K or el interior el aire circula por una roseta que le imprime un movimiento de rotación y !i-a la llama. K or el exterior el aire circula por un espacio anular que imprime velocidad axial y cierra la llama. Un circuito de inyección de carbón a ba-a velocidad, dispuesto entre los dos circuitos de aire.
#U$%&'(R$" "-)I'(=/&"
#U$%&'(R$" )*#UI'(=/&" Fcombustión simultánea1
#uemador mito ;uelóleoBgas con distribuidor anular #uemador mito ;uelóleoBgas con distribución de gas con canal central
#U$%&'(R$" )*#UI'(=/&" Fcombustión alternatia1
QU@>3AFG4ntroducciónG 4ndependientemente del tipo de combustible quemado, se requiere, para que lacombustión sea uni!orme, de tres elementos bsicosG/.< roporción entre aire combustible adecuada.9.< @e$cla adecuada de aire combustible.%.< 5emperatura de ignición lo su!icientemente elevada para que la combustión contin0esin aporte de calor externo.obre todo las primeras dos condiciones van a depender de unos equipos auxiliares decalderas llamados quemadores. 5ipos de quemadoresG
+os quemadores aplicables a las calderas de instalaciones industriales, se pueden clasi!icar en los siguientes grupos esenciales, teniendo en cuenta la !orma de tratar el combustible para con!igurar la llamaG Quemadores de combustibles líquidosG >dems de proporcionar combustible con aire y me$clarlo, los quemadores debenpreparar el !uel
sta sería entonces la clasi!icación general de los tipos de quemadores de combustiblelíquidoG/.< 3e pulveri$ación mecnica, o por presiónG n estos quemadores, se queman combustibles líquidos, !undamentalmente, gas< oil o!uel
variedades, se precisa una viscosidad adecuada ala entrada a la ca"a, por lo que se tendrn que precalentar, normalmente en dos nivelesGV n el primer nivelG a unos B&6, seg0n tipo del !uel
viscosidad deseada, se requieren para su pulveri$ación.l amplio rango o campo del atomi$ador mecnico da un rango de regulación de cerca de/CG/ y muc#o ms si es necesario. Utili$ando alternativamente una vlvula o bomba depresión constanteunque ciertamente los quemadores deatomi$ación por vapor tienen la capacidad de quemar casi cualquier !uel
2ig. B.9 T 6abe$al de unquemador de pulveri$aciónasistida re!eriblemente, se inyecta vapor saturado a una presión de WC,9 y /&,C barX 8 a /9 bar,que se deriva del generador, reduciéndole y regulndole a la presión requerida antes deinyectarlo al quemador.l consumo de vapor de atomi$ación ronda del / al C por ciento del vapor producido, conuna media del 9 por ciento
aproximadamente.6uando el vapor se genera en la caldera a una presión in!erior a ; bar, se emplea airecomprimido como !luido auxiliar de pulveri$ación asistida. e usa a /& psi (&,; bar) paracombustible ligero, y a 9& psi (/,B bar) para combustible pesado. l aire se usa menoscomo medio de atomi$ación porque su costo operativo puede ser elevado iempre que sea posible, es pre!erible la utili$ación del vapor como !luido auxiliar, por lassiguientes venta-asG/.< >porta calor al combustible, !avoreciendo el proceso de combustión y de limpie$a de laca"a.9.< Oo se requiere la instalación auxiliar de producción de aire comprimido, que nosiempre est disponible en la central.stos quemadores se clasi!ican en dos tipos seg0n sus sistemasG/.< @e$cla interna o preme$cla del combustible y vapor o aire. +a me$cla se reali$a en elinterior del cuerpo o la cabe$a del quemador, antes de ser proyectada a presión adentrodel #orno (#ogar).9.< @e$cla externa, cuando todo el combustible emergente del quemador se cru$a y escaptado por el c#orro de vapor o aire.%.< Fotativos, de pulveri$ación centrí!ugaG> menudo son conocidos también con el nombre de Quemadores rotativos de copa. nestos quemadores se queman combustibles líquidos, indistintamente, ligeros (gas
ara el uso de combustibles ligeros con este tipo de quemador, tampoco es necesarioprecalentarlos, sin embargo con combustibles pesados, !uel
Quemadores de combustibles gaseososG 3e !lu-o paralelo, con me$cla por turbulenciaGn estos quemadores se queman combustibles gaseosos como el gas natural. l principio!undamental de dise"o y !uncionamiento de estos quemadores, es el siguienteG 2ig. B.B T Quemador de Eas de !lu-o paralelo +a cabe$a de combustión se compone, esencialmente, de un dispositivo con aletas,llamado roseta (/), dispuesto en un director de aire cilíndrico (9).l aire comburente, que llega paralelamente al e-e del quemador, se pone parcialmente enrotación por la acción de la roseta. sta 0ltima, no ocupa toda la sección del conducto deaire* el espacio anular permite conservar una parte de la vena de aire en movimientoaxial.sta combinación de un !lu-o axial y de un !lu-o rotacional compone un c#orro detorbellino, que provoca la me$cla en el gas.
6uando se combinan los quemadores que se acaban de describir para quemar,simultneamente o por separado, ms de un combustible se emplean los llamadosquemadores mixtos.Quemadores atmos!éricosGn ellos el gas induce el
aire atmos!érico en el tubo de me$cla, en cuyo extremo se !ormala llama.Oo se requiere pues de ventilador de aire, ni órganos mecnicos que regulen el caudal deaire en !unción del caudal de gas.6uando en un quemador atmos!érico de inyector !i-o se #ace variar la presión del gas,varía el caudal de éste, pero el caudal de aire aspirado no varía proporcionalmente, demodo que el valor de la amplitud de la llama aumenta con la presión en régimen laminar,pero decrece en régimen turbulento.stos quemadores se usan principalmente en los aparatos domésticos de gas y tienenaplicaciones industriales limitadas* raramente sobrepasan potencias entre C& y 9&& L. Quemadores de combustibles sólidosG >unque el carbón contiene materias voltiles que en me$cla con el aire dan lugar allamas, la mayor parte de su materia combustible es sólida, y a ella tiene que llegar eloxígeno para que tenga lugar la reacción de combustión. sta etapa de di!usión es la mslenta, por lo que debe activarse aumentando el contacto sólido< aire, lo que implicareducir el tama"o del carbón.+os sistemas utili$ados para reali$ar el contacto aire carbón sonG/.< Quemadores de carbón pulveri$adoGl carbón debe secarse, pulveri$arse a tama"o que depende de a clase de carbón (así la#ulla se pulveri$a de modo que el 8&D sea in!erior a &,/ mm* el lignito, el =&D es in!eriora &,/ mm), y se transporta neumticamente al quemador, de modo que el aporte de airesuele representar del 9& al B&D del aire de combustión seg0n sea el contenido de#umedad y ceni$as.l quemador es similar al usado para combustibles líquidos* pero debido a que el tiempode combustión es ms largo, se dan velocidades de salidas ms ba-as, que llegan inclusode C a /& mNs.e pueden construir con potencias de #asta B= @.3ebe tenerse especial cuidado con las temperaturasG en la entrada para asegurar laestabilidad, no se puede ba-ar de los CC ?6, y no se pueden sobrepasar la temperatura decoqui$ación, que es de ;&?6 si el contenido en voltiles es mayor que el 9CD, por e-emplo.ero también en la cmara de combustión pueden aparecer problemas en la !ormación delas ceni$as (Yxidos de silicio, aluminio, calcio, etc). 9.< 6mara de combustión tipo ciclónG+a combustión tiene lugar a elevadas temperaturas en una cmara recubierta de escoria!undida, que así #ace de aislante, evita pérdidas de calor y asegura temperaturaselevadas.l carbón pulveri$ado entra con el aire primario tangencialmente y, de modoindependiente, también se alimenta el aire secundario. +as partículas mayores de carbóntienden #acia la pared, donde son captadas mientras que las !inas, arrastradas por elaire, son quemadas completamente. e consiguen potencias (por unidad de volumen decmara) de #asta 7 @Nm % .%.< arrillasGe distinguen por la !orma de alimentación de combustible, y así pueden serG K arrillas !i-as con alimentación desde arriba K arrilla móvil (bandas transportadoras) con transporte #ori$ontal del combustible#acia la cmara de combustión. K
arrilla !i-a con alimentación desde aba-o.n todos los casos el aire de combustión debe atravesar la parrilla, por lo que se consigueun equilibrio entre el transporte de calor desde la $ona de reacción de la parrilla y de laentrega de calor de esta al aire de combustión. +a potencia especí!ica conseguida (porunidad de super!icie de parrilla) es del orden / a /,; @Nm 9 , lo que corresponde a unconsumo de /&& a 9&& 'gN#.m 9 de carbón.B.< 6maras de combustión de lec#o !luidoGólo se emplean como cmara de combustión de calderas de vapor, cuando se #an deemplear combustibles con alto contenido de ceni$as o cuando se desea desul!uri$ar demodo que el a$u!re pase a las ceni$as en !orma de sul!ato de calcio, magnesio y sodio* aveces puede incorporarse carbonato clcico para conseguir ese e!ecto. Sste resultado sealcan$a me-or, en este tipo de #ogares que en un #ogar normal, porque la temperaturapuede mantenerse en el orden de los 8&& a 7&& ?6.Atra aplicación de los lec#os !luidos es para el calentamiento de sólidos pulveri$ados,alimentando entonces el combustible (gas o líquido) de modo independiente normas
D.B %7B7B>3JBDJ!2 HAFOA 4O3U5F4>+ QU @+O E> O>5UF>+, E> +.. A E> @>OU2>65UF>3A 6A@A 6A@MU54M+ 9.< OAF@> A2464>+ @Z46>O> OA@<&9;<3EF4A [ 6AO5FA+ FAEF>@>3AF 3 EUF43>3 6AO5F> 2>++> 3 2+>@> >F> QU@>3AF 3 E> O>5UF>+, E> +.., 34+ A 6A@MU5A+A, 6AO 35664AO 3 2+>@> AF @34A +65FAO46A (2A5A6+3>, 2A5A5UMA A AF 35664AO 3 +> 4AO4\>64AO 3 +> 2+>@>).
@F> 4O5F6AO5FA+G omos proveedores de Quemadores industriales, 6alibración a quemadores, 6alibración de quemadores, +impie$a de quemadores en >v. de la 6ru$ ]9& 6ol. an @iguel Zoc#imanga, >ti$apan de $arago$a, stado de @^xico 6.. C979;. 4ndustria. 5enemos coberturaG Fep0blica @exicana 4ntegraciones 5écnicas en 6ombustión 4ndustrial G omos proveedores de quemadores industriales, mantenimiento a quemadores industriales en Oorte 97, @$a =&9, +tB. 6ol. 4ndependencia, Ialle de c#alco, @exico 6.. C==/;. 4ndustria. 5enemos coberturaG republica mexicana U5AFG A!recemos Quemadores industriales, Quemadores de residuos en Feconquista =8; 6iudadela, Ms. >s. 6.. /;&9. 6omercio.
I4O6AOG omos un proveedor de quemadores industriales, Quemadores ca"on en rolg. [ucatan ur sNn +ote 9B @$.C 6ol. an _ose el >lto, QUF5>FA, QUF5>FA 6.. ;=/B&. 4ndustria. 5enemos cobertura en @éxico y >mérica +atina 6E Eroup 4met#ermG omos un proveedor de Quemadores industriales, Quemadores en 6#ilpancingo Oo.%/C 6ol. @itras Oorte, @onterey, Ouevo +eon 6.. =B%9&. 4ndustria. 5enemos cobertura en 6anada, stados Unidos, @exico 6entro y udamerica, uropa itciG omos un proveedor de Quemadores industriales, @antenimiento a quemadores en Oorte 97 @$. =&9, +t. B 6ol. 4ndependencia, Ialle de 6#alco, @éxico 6.. C==/;. 4ndustria. 5enemos cobertura en @éxico 6ombustión 4ndustrial y 6ontrolG A!recemos Quemadores 4ndustriales, Quemadores en . 4ndustria. 6entro nerconG omos proveedores de Quemadores 4ndustriales, 5ermómetros 4ndustriales en >v. Universidad Oo. 9&BC +ocales 9 y % 6ol. an +uis, an +uis otosi, an +uis otosi 6.. ;8%/&. 4ndustria. 5enemos coberturaG an +uis otosi \acatecas Euana-uato >guascalientes 6o!acoG omos proveedores de Quemadores 4ndustriales, Hornos 4ndustriales en Ota. ra. de la @erced %=BC 6aseros, Muenos >ires 6.. /=;8. 6omercio. i!acomG omos un proveedor de Quemadores industriales, @antenimiento a Hornos industriales en 5ulipn ;B M<= 6ol. 5lalpan, @éxico, 3istrito 2ederal 6.. /B9C&. 4ndustria. 5enemos cobertura en latinoamerica >bel acevedo instalacionesG omos proveedores de Quemadores industriales en. Eobierno. 5enemos coberturaG américa +obo Hornos 4ndustrialesG omos un proveedor de Quemadores industriales, 6alibración de quemadores en 5oledo /8C <%&% 6ol. >lamos, 6iudad de @éxico, 3istrito 2ederal 6.. &%B&&. 4ndustria. 5enemos cobertura en @éxico, 6entroamérica y el 6aribe, udamérica [>G A!recemos Quemadores industriales, Quemadores en 6alle C Oo. /&8& 6ol. \ona 4ndustrial, Euadala-ara, _alisco 6.. BB7B&. 4ndustria. Ouestra cobertura abarca @undial
3ominion 4ndustrialG omos un proveedor de Quemadores industriales, quemadores industriales de gas en aganini no. 9=; 6ol. Ialle-o, 3. 2., 3.2. 6.. &;8;&. 4ndustria. 5enemos cobertura en Fep0blica @exicana E> [ E>G A!recemos Quemadores industriales., Quemadores en 6>FFF> C& > Oo. ;; M =7 6ol. 45>EU4 >O5> @>F4>, 45>EU4, >O54AQU4> 6.. /&&&. . Ouestra cobertura abarca 5>@A FO5 O 5A3> +> FE4AO 3 6A+A@M4> (MAEA5>, M>FF>OQU4++>, @3++4O, MU6>F>@>OE>, 6>F5>EO>, 56) [ > O4I+ @UO34>+ H@A F>+4\>3A ZAF5>64AO > 5>3A UO43A, EU>5@>+>, 6U>3AF, >O>@>, 6H4+.
QU@>3AF
l propósito principal de un quemador es me$clar y dirigir el !lu-o de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rpido y la combustión completa. n los quemadores de carbón pulveri$ado, una parte del /C al 9CD del aire, llamada aire primario, se me$cla inicialmente con el combustible para obtener un encendido rpido y actuar como un medio de transporte del combustible. +a porción restante o aire secundario se introduce a través de registros en la ca-a de viento. l quemador de tipo circular esta dise"ado para quemar carbón mineral y puede equiparse para quemar cualquier combinación de los tres combustibles principales, si se toman se toman las precauciones adecuadas para evitar la !ormación de coque en el elemento carbón, si se esta quemando combustoleo y carbón mineral. ste dise"o tiene una capacidad #asta de /=C millones de MtuN# para el carbón, y ms elevada para combustoleo o gas. :ibliogra;Ka
>EU4+>F, 6.. y MA[6, 3.. /7==. 5emperature ratios !or measuring e!!iciency and !or t#e control o! driers. _ournal o! >gricultural ngineering Fesearc#, Iol 44 O?/, @arc#G /7<9%
