QUEMADORESLos quemadores son los dispositivos que permiten realizar la mezcla para la reaccin de combustin entre el combustible y el comburente de manera controlada y regulable en toda la salida del quemador, asegurando la aportacin adecuada de ambos para conseguir la potencia calorfica especificada, y distribuyendo la zona de reaccin (llama) y la circulacin de los productos de combustin de modo que se transfiera a la carga, del modo ms eficiente posible todo el calor producido.Segn sea el combustible utilizado, los quemadores se clasifican en quemadores de combustible gaseoso, combustible lquido y combustible slido. En el caso de estos ltimos, si la aportacin del slido se realiza neumticamente (carbn pulverizado, por ejemplo) existe cierta homogeneidad con respecto al equipo utilizado para los otros combustibles; pero en otros casos, como el empleo de parrillas, por ejemplo, existe una diferenciacin evidente.En fin para entrar ms en detalle, tenemos que conocer los tipos de quemadores que existen y estudiarlos:TIPOS DE QUEMADORESQuemadores para combustibles gaseososLa combustin de gas aparentemente es la ms sencilla pero en realidad es ms difcil y peligrosa que los otros combustibles. Una razn de lo anterior, es que la flama en muchos tipos de gas tiene poca luminosidad por lo que es difcil verla en el horno, otra es que la acumulacin del gas sin quemarse por resultado de fugas dentro del horno, o prdida de fuego dentro del horno, o por prdida de fuego dentro de los quemadores no lo hace visible y por tal motivo no ser notado por los operadores dando por consecuencia una explosin.Los quemadores de combustibles gaseosos son de varios tipos los cuales se citan a continuacin:Quemadores abiertos de tiro natural: Se caracterizan por producir una presin negativa en la cmara de combustin que causa el tiro (o aspiracin) del aire necesario, usualmente a travs de obturadores ajustables colocados alrededor de las toberas de combustible. La aspiracin hacia la cmara puede ser natural (por efecto de chimenea) o inducida por un ventilador de aspiracin (extractor) (Figura N 1). El mezclado de combustible y aire puede ser deficiente, y quizs no exista control de la relacin combustible a aire. El retroajuste para inyectar aire de combustin precalentado es difcil.

Figura N 1 Quemador Abierto de Tiro Natural

Quemadores sellados mecnicos: No tienen entradas intencionales de aire libre alrededor de la tobera, ni entradas de aire en forma de persiana en la pared de la cmara de combustin. Todo el flujo de entrada de aire usualmente es controlado por un ventilador de inyeccin (ventilador de tiro forzado) que impulsa el aire a travs de tubos o de una caja de aire.Estos quemadores suelen tener una mayor cada de presin de aire en la tobera, de modo que las velocidades del aire son mayores y por tanto son mejores el mezclado y el control de la configuracin de la flama. Es posible medir el flujo de aire que resulta fcil el control automtico de la relacin aire - combustible (Figura N 2).

Figura N 2 Quemador Sellado Mecnico

Quemadores de caja de aireCon frecuencia consisten en poco ms que un atomizador largo y un inyector o anillo de gas. Son comunes en calderas y calentadores de aire, en los que por razones econmicas los grandes volmenes de aire requeridos son suministrados a muy baja presin ( 2 a 10 pulgadas de columna de agua). Es necesario tomar precauciones para evitar el flujo inverso o el reflujo de combustible hacia la caja de aire (Figura N 3).

Figura N Quemador de Caja de AireQuemadores integradosUsualmente consiste en elementos atornillados y dispuestos con un ventilador y quizs controles tambin integrados. Se usan ampliamente en instalaciones nuevas y de retroajuste (Figura N 4).

Figura N 4 Quemador Integrado

Sistema de quemador con premezcladoPueden encontrarse en cualquiera de las configuraciones anteriores. Gas y aire se mezclan completamente corriente arriba de la tobera de la flama. Los pequeos quemadores industriales de paso mltiple de este tipo facilitan la dispersin de una pequea cantidad de calor sobre un rea extensa, por ejemplo, cubas, rodillos, calderas pequeas y placas mviles, y para el procesamiento a baja temperatura de productos movilizados por transportador (Figura N 5). Los grandes quemadores de puerta nica con premezclado han sido sustituidos por quemadores con mezclado por tobera. Es posible controlar mejor la relacin combustible - aire con el uso de mezcladores aspiradores (la inyeccin de aire aporta la energa necesaria para atraer la proporcin adecuada de gas) (Figura N6). Muchas unidades pequeas tienen sopladores de tamao menor que el necesario, en virtud de que por aspiracin en el horno se obtiene aire secundario. El aumento en los costos de los combustibles hace econmicamente imprctico el uso innecesario de exceso de aire en tales configuraciones.

Figura N 5 Quemador de Premezclado con Inyector

Figura N 6 Quemador de Premezclado con Aspirador

Sistema de quemador con mezclado en toberaEn este dispositivo se mezclan gas y aire al entrar a la cmara de combustin por la boquilla de la flama (Figura N 7). Tales sistemas permiten el uso de una amplia variedad de relaciones combustible - aire, formas de flama y combustibles. Para procesos que requieren ambientes especiales, pueden operar con mezclas muy ricas (exceso de combustible de 50%) o muy pobres (exceso de aire de 1500%). Pueden construirse de modo que las velocidades sean muy grandes, para mejorar aun ms la transferencia de calor por conveccin (Figura N 8). En otros se usan efectos centrfugos y de otra clase para hacer que la flama siga el contorno de una pared refractaria adyacente, y de este modo mejorar la radiacin por las paredes (Figura N 9).

Figura N 7 Quemador con Mezclado en Tobera Controlado por Aire

Figura N 8 Quemador de Alta Velocidad

Figura N 9 Quemador de Radiacin para ParedQuemadores con mezcla de accin retardada: Tienen una forma especial de mezclado en tobera intencionalmente lento (un soplete de gas rudimentario presenta una forma no intencional de mezclado retardado). La ignicin de un combustible en presencia de aire escaso da por resultado polimerizacin o pirolisis, que produce apenas algunos micrmetros de dimetro. Estos slidos presentes en la flama absorben calor y producen luminiscencia inmediatamente, haciendo que una llama de mezcla de accin retardada sea amarilla o anaranjada. El aumento de la luminosidad mejora la transferencia de calor por radiacin de la flama, lo cual es una de las razones de emplear llamas de accin retardada. La otra razn es que este efecto permite ampliar la distancia a la que se libera calor para obtener calentamiento uniforme en toda la longitud de un tubo de radiacin, un horno largo de secar o un horno que solo puede ser fogueado por un extremo.Quemadores controlados por combustible: En la mayor parte de los quemadores para procesos industriales tradicionalmente se ha usado la energa de la corriente de aire para conservar la estabilidad y la forma de la llama. Ahora que por lo general se tiene acceso a suministros de combustibles de presin alta, es lgico emplear la energa de la corriente de combustible para controlar la estabilidad y la forma de la flama, de modo que sea posible utilizar fuentes de aire de presin baja.En la Figura N 10 se presenta un quemador controlado por combustible. La disponibilidad de mltiples conductos de entrada y posiciones de puerta de salida permite modificar el patrn de la flama durante el funcionamiento para una transferencia de calor ptima de ciclo. Es posible construir de manera similar quemadores de combinacin para dos combustibles, empleando atomizadores de dos fluidos con aire comprimido o vapor como medio de atomizacin.

Figura N 10 Quemador de Gas Controlado por Combustible para uso de Aire PrecalentadoQuemadores de Aceite combustible (combustleo):Gran parte de lo que se ha dicho anteriormente para los quemadores de gas es vlido tambin para los de petrleo o aceite combustible. Los lquidos en si no experimentan combustin, de modo que deben vaporizarse antes. Es posible emplear ebullicin en aire caliente para producir un flujo de vapor caliente, el cual puede sustituir de manera directa al gas en los quemadores de premezclado. A menos de que haya muchos quemadores o de que sean muy pequeos, por lo general es ms prctico (reduce la necesidad de mantenimiento) convertirlos en quemadores de combinacin (para dos combustibles) del tipo de mezclado en tobera.

Vaporizacin por AtomizacinEn casi todos los quemadores industriales para combustibles lquidos se emplean atomizacin para ayudar a vaporizar el combustible, exponiendo la gran rea superficial (respecto al volumen) de millones de gotas diminutas (en un intervalo de tamaos de 100 a 400 micrmetro). La transferencia de masa ocurre entonces con rapidez, incluso si las gotas no se exponen a la radiacin del horno o a aire caliente.En la atomizacin por presin (como en una manguera de jardn) se emplea la energa de presin contenida en la corriente de lquido para hacer que la energa cintica venza las fuerzas viscosas y de tensin superficial. Si embargo, si la entrada se reduce al disminuir la presin del combustible, la calidad de atomizacin tambin se reduce; por tanto, este mtodo de atomizacin se limita a unidades no graduables (solo del tipo encendido - apagado) o a casos en que se dispone de presiones de combustibles mayores a 250 psi.La atomizacin de dos fluidos es el mtodo mas usado en quemadores industriales. La friccin viscosa por un segundo fluido a alta velocidad que rodea la corriente de combustible lquido literalmente lo rompe en gotas pequeas. El segundo fluido puede ser aire a baja presin (>2 psi, o bien