cap4 quemadores gas
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Quemadoresde Gas
Profesor: Oscar FARIAS F.
Quemadores de Gas
Quemadoresforzados
Quemadoresatmosféricos
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Condición 1• Flujo gas: 8.6E-5 ft
3/s
• Altura llama: 2 cm• O2: 20.3%
• CO: 4 ppm
• NO: 1 ppm
Condición 2• Flujo gas: 1.28E-4 ft
3/s
• Altura llama: 3 cm
• O2: 19.9%• CO: 3 ppm
• NO: 2 ppm
Condición 3• Flujo gas: 1.89E-4 ft
3/s
• Altura llama: 5.5 cm
• O2: 19.6%• CO: 4 ppm
• NO: 2 ppm
Condición 4• Flujo gas: 3.70E-4 ft
3/s
• Altura llama: 8.5 cm
• O2: 18.9%• CO: 6 ppm
• NO: 4 ppm
Condición 5• Flujo gas: 5.88E-4 ft3/s
• Altura llama: 11.5 cm• O2: 18.3%
• CO: 6 ppm
• NO: 6 ppm
Condición 6• Flujo gas: 1.67E-3 ft
3/s
• Altura llama: 22 cm• O2: 14.8%
• CO: 11 ppm
• NO: 18 ppm
Evolución temporal y
espacial de Llamas
de difusión CH4-aire
Cálculo de inyectores
Corrección por temperatura
Coeficiente de flujo C1
0)(0
T
T qq calculadavv ×=
La convención es de asumir un valor de C = 0.8. Este valor corresponde aun orificio de pared espesa de espesor igual al diámetro y unido al conductoanterior por un cono de ángulo comprendido entre 60 y 120º.
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Cámaras de mezcla
Principios físicos
Cantidad deMovimiento
Continuidad
Relación aireprimario/gas
Factor aireprimario
cuelloagaagg cmmcmcm ⋅
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛ +=⋅+⋅
....
..
V m ⋅= ρ 4
2
.
DV c
π =
( ) ( )
2
11412
2
.
. G D
DGG
R
V
V i
c
ag
g
a
+−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟ ⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛ −⋅⋅−+
==
estq
ag
a AFR
Rn 100=
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Recomendaciones de diseño para losparámetros geométricos del mezclador
Dc Lc 5.2=
Dc Ld 9=
Dc Ds Dc 48.13.1 ≤≤
Dc Dmax 7.1=mm Dc Lic ..........152.2 +=
Porcentajes de aire primario
según R.Vignes (Guerra, ‘99)
Gas Dc/Di Ra-g AFRestq Na
m3(a. prim.)/m3(g) m3(a)/m3(g) (%)
GC 6 3,43 3,587 95
PD 4,2 3,41 4,879 70
MD 4,2 2,87 4,427 65
GN 9 6,17 9,505 65
LPG 14 16,16 23,067 70
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Componentes de un quemadorde tiro forzado
Componentes de un quemadorde tiro forzado
Componente Función
Caja de control Recibir y emitir señales de control
Ventilador Proveer el aire a combustión
Damper Regular el aire a combustión
Conexión monofásica Alimenta eléctrica circuitos internos y motor del ventilador
Tren de gases Proveer combustible (gas) desde la red en forma controlable
Válvula de corte Aislar la unidad de la red, para montajes y reparaciones
1era válvula deseguridad
Cerrar paso de gas ante señal de falla emitida por caja de control
2da válvula de seguridad Igual a la anterior, se exige en instalaciones de calderas
Toma de presión Permite medir presión de gas antes y después de la válvula deseguridad
Brida de anclaje Fija la unidad a caldera u horno
Barra de ionización Detecta la presencia de llama y emite señal a la caja de control
Presóstato de aire Detecta presión de aire del ventilador y emite señal a caja de control
Cabeza del quemador Contiene las partes que participan directamente en la combustión
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Quemador encendido directo(chispa)
Quemador encendido indirecto(llama piloto)
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Cálculo Placa Orificio
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CALCULO DE FLUJOS - Coeficientes dedescarga para varios tipos de orificios.
EJEMPLO: Determine el flujo de gas natural através de una placa orificio plana de 7/32” dediámetro para una caída de presión de 6” w.c.
cfhQ
C
piDpi
d
1186,0
66,00376,05,1658
6,0
0376,04
)32/7(
4 A
22
=⋅⋅=
=
=⋅
=⋅
=
Q=200 m3/h
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Selección simplificada de cañerías paraaire, gas y mezcla.
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EJEMPLO: Un quemador requiere 10000 cfm a
una presión estática de 13”cw. Si el ventiladorproporciona una presión de 15”cw. El trazadocontiene 4 codos de 90º.
Solución: La presión total disponible para laspérdidas de la tubería es de 15”cw-13”cw=2”cwEsto conduce a una velocidad de caída depresión de: 2”cw /4 codos= 0,5” por cada codo.Bajo la columna de “Air” del lado izquierdo delgráfico pv, ubique la caída de presión 0,5”cw:Esta es equivalente a una velocidad del aire de2800 ft/min. Localice la intersección de éstavelocidad con la línea de 10000 cfh Diámetrode 4”.
Quemadores atmosféricos(tubo venturi y perforación)
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Quemadoresatmosféricosde premezcla(estabilizadores)
Premezcla sin estabilizador Re = 1829
Premezcla con estabilizador de anilloRe = 2110
Calderas Murales para Gas
1.Intercambiador
primario
2.Encedidoelectrónico
3.Intercambiador
secundario
4.Válvula de tres
vías
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Esquema HidraúlicoCALDERAS MURALES
1. VASO DE EXPANSION
2. CIRCULADOR
3. INTERCAMBIADOR SANITARIO
4. FLUSOSTATO
5. BY-PASS INSTALACION
6. VALVULA DE SEGURIDAD
7. HIDROMETRO
8 y 9. LLAVES DE VACIADO Y
LLENADO
10. PURGADOR AUTOMATICO
11. VALVULA DE 3 VIAS
12. INTERCAMBIADOR PRIMARIO
13. QUEMADOR
14. FILTRO
15. VALVULA DE GAS
Características InyectoresCALDERAS MURALES
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Potencia útil vs presión gas
Quemadoresdifusión
Difusión sin estabilizador Re = 4079
Difusión con estabilizador Re = 4113
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Ejercicio propuesto clase 29/10
Considere las mediciones de presióndiferencial dadas en clases, para quemadoresde un horno de proceso, realizadas en el flujode gas natural y aire, usando placas orificiode diámetro 10,8 y 37 mm respectivamente.
Determine flujos de aire y gas, la potenciaconsumida y el exceso de aire para cadaquemador.
Revisión: lunes 5 de noviembre.
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Corrección de flujos acondiciones reales
⎟⎟ ⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ⎟⎟ ⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ =
0
00
T
T
p
pVV R
R
R
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Quemadores Industriales
Quemadores con mezcla en cabezalQuemadores con mezcla en cabezal.Pequeñas dimensiones para uso en hornosdonde pueden existir contrapresiones. Regulación con válv. proporcional en línea gas Regulación con válvulas de mariposa intercaladas
en líneas de aire y gas
Quemadores con mezcla preformadaQuemadores con mezcla preformada.Se utiliza en hornos donde no existacontrapresión o la presión sea negativa.
QuemadoresQuemadores multimulti--combustiblescombustibles
Quemadores aplicaciones especialesQuemadores aplicaciones especiales.
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Quemadores con mezcla en cabezal:
Regulación con válvula proporcionalen la línea de gas
V: Válvula proporcional, controla el paso de
gas, dejando pasar un caudal proporcional al
caudal de aire (ver detalle). Está provista de una
membrana (m), suspendida de un muelle (n) al
que se articula el sistema de cierre del paso
del gas (p).t: Piloto desde la
línea de aire que
actúa sobre la válvula
proporcional del gas.
M: Válvula de mariposa, modifica la
presión de aire en el conducto. Si se cierra
M, baja la presión y la membrana sube por
efecto del muelle, cerrando
proporcionalmente el paso del gas.
Quemadores con mezcla en cabezal:Regulación con válvula de mariposaintercaladas en línea de aire y gas.
M: Válvulas de mariposa
intercaladas una en la
línea de aire y otra en la
línea de gas. El sistema
articulado da a las
válvulas M las aperturas
para proporcionar los
caudales de aire y gas
necesarios, manteniendo
la relación aire-
combustible fijados.
Un elemento de control (termostato) cierra un circuito eléctrico que pone en marcha el
motor (m) (ver detalle) que por medio de la palanca (p), en su giro de 90º empuja la
varilla de transmisión (t) que, a su vez, al hacer girar el sector (S) acciona,
simultáneamente a las dos válvulas de mariposa (M).
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Quemadores con mezcla Preformada.
Q: Quemador.
Control del aire: puede ser
a través de una válvula de
mariposa (M), manual o
motorizada, una válvula de
control de temperatura, etc.
m: El mezclador proporcional de aire ygas se encarga de mezclar de una forma
exacta y graduable ambos fluidos y cuya
mezcla se envía al quemador.
U R: regulador de cero
para suministrar el gas a
presión nula o
atmosférica.
Líneas independientes
de aire y gas para
alimentar el quemador
piloto (p) provisto de su
mezclador (m’) y
regulador de cero (R’).
Quemadores Multicombustibles.La utilización de gas con otro combustibleofrece diferentes posibilidades:
La combustión simultánea de petróleo y gases una solución simple para obtener unallama luminosa.
El uso de petróleo con una pequeña porciónde gas, permite mejorar la combustión.
Consideraciones económicas y técnicasdeterminan la posibilidad de operaciónsimultánea o alternada de los combustibles. Aspectos tarifarios
Sistemas de respaldo
Régimen operacional del sistema.
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Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento alternado.
Arriba: Sistema
donde es necesariocambiar piezas.
Izquierda: No serequiere cambio depiezas.
Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento simultánea para hornos.
Arriba izquierda: Marcha mixtasimultánea o alternada
Arriba: Pulverización con gasnatural a alta presión.
Izquierda: Pulverizacióncombinada con vapor y gasnatural.
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Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento simultánea para hornos.
Ejemplo de cabezalde un horno Martinequipado de unquemador mixto.
Métodos de Control
1. Control Modulante.1. Control Modulante.a) Modulación del gas y el aire, control
proporcional o exceso de aire en fuegobajo.
b) Modulación del gas con control de airefijo.
2. Control todo/poco.2. Control todo/poco.a) Control todo/poco de aire y gas.
b) Control todo/poco del gas con aire fijo.
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Mezcladores con aire inductory gas inducido.
Estos mezcladores son muy empleadospara la alimentación de quemadores enhornos que requieren una regulaciónfácil de la potencia en una amplia gama(1 a 5) con una relación aire-gas
constante.
Ejemplos de Mezcladores conaire inductor y gas inducido.
A) El aire utilizado viene a unapresión de 70 mbar. La regulaciónde la relación aire/gas, se realiza através de un tornillo.
B) El regulador de cero proporciona el gas a presiónatmosférica o levemente superior a la de mezcla según eltipo de utilización. El inyector de aire es intercambiable, loque permite utilizar una presión de aire entre 8 y 200 mbar.La regulación de la relación aire/gas se realiza en C.
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Ejemplos de Mezcladores conaire inductor y gas inducido.C) Mezclador de forma compacta. Elregulador incluye una membrana pilotosometida a presión atmosférica, mientras lamembrana del obturador de gas está a lapresión del gas.
D) Mezclador con gas a una presión parcial deaquella de la toma de aire en una cámara deregulación con fuga controlada. Unaparticularidad de este sistema reside en lallegada anular del aire que produce unaaspiración axial del gas.
Resumen de los Sistemas de Control derelación aire/gas para quemadores conmezcla en cabezal.