Relacin aire combustible

La relacin aire/combustible deben mantenerse a un nivel tan bajo como sea posible con el fin de ahorrar combustible. Sin embargo, a no ser que se utilice exceso de aire en la cmara de combustin, puede tener lugar una combustin incompleta, que tambin malgastara combustible, pudiendo haber riesgo de explosin por ignicin retardada en el hogar del combustible no quemado. Para asegurar una combustin completa, deben suministrarse exceso de aire en cantidades que varan entre el 20 y 30% dependiendo del combustible utilizado, la carga de caldera y su configuracin.

El exceso de aire tambin est influido por las necesidades de controlar las emisiones de NOX y SO2. Los analizadores de combustin que usan tcnicas de absorcin infrarroja son utilizados para las lecturas de CO YCO2 que pueden alimentar a un controlador con seales de entrada actuando sobre el grado de carga de la caldera.

El rendimiento de la caldera tambin puede estar afectado por una transferencia de calor pobre debida a depsitos de holln o a depsitos de cal en el lado de agua de la caldera. Por otra parte, una monitorizacin seguida a intervalos fijos de combustible consumido en BTU (Kcal), es otro mtodo de comprobacin del rendimiento general de la caldera.

El anlisis de las medidas de los gases de combustin puede utilizarse para calcular el peso de aire utilizado por kilogramo de combustible quemado segn la siguiente ecuacin:

WA=

Donde:

WA= peso real del aire en lb (Kg) por lb (Kg) de combustible quemado.

CO= porcentaje de monxido de carbono en los gases de combustin en volumen.

N2= porcentaje de nitrgeno en los gases de combustin en volumen.

Combustin es sinnimo de oxidacin y consiste en la unin del oxigeno con una materia combustible. Los grados de la combustin varan ampliamente, conocindose la combustin lenta y la combustin muy rpida o detonacin. De acuerdo con los fundamentos de la qumica la unin de carbono y oxigeno se expresa de la forma siguiente:

C2 + O2 CO2. (z1)

1 + 1 1 en moles

12 + 32 44 en peso

Las expresiones anteriores indican que 1 peso molecular de carbono se combina con 1 peso molecular de oxigeno para producir 1 peso molecular de anhdrido carbnico.

Se dice que una combustin es completa cuando el combustible es totalmente oxidado y se libera toda la energa. La expresin z1 anterior correspondiente, a la oxidacin completa del carbono. La combustin incompleta puede ser debido a:

Insuficiencia de oxigeno

Mezcla imperfecta entre el combustible y el oxigeno

Temperatura demasiado baja para mantener la combustin.

La relacin molar entre el nitrgeno y oxigeno del aire es la misma que su relacin volumtrica, debido a que ambos son gases y se encuentran a la misma temperatura, por lo tanto se tendr:

Moles H2 = 79% 3.76 +

Moles O2 21 %

La relacin anterior pone de manifiesto que por cada mol de oxigeno presente en el aire existen 3.76 moles de nitrgeno. Por consiguiente, en un motor de combustin interna, por cada volumen de oxigeno que pasa a travs del filtro de aire, carburador, vlvulas de admisin y cilindro entran 3.76 volmenes de nitrgeno.

La combustin de carbono en el aire viene representada por la siguiente relacin:

C+O2+3.76N2 CO2+3.76N2

1 + 1 + 3.76 1+3.76 en moles

12+32+3.76 (28.2) 4+3.76 (28.2) en peso

Dividiendo por 12

1+2.667+8.84 3.667+8.84 en peso

Por lo tanto el aire requerido ser:

(2.667+8.84)/1=11.5 Kg por Kg de carbono

Los gases de escape de los motores y de los hogares se denominan productos de la combustin. La composicin de estos productos depende del tipo de combustible utilizando: de la relacin aire/ combustible; y de las condiciones en la que se efecta la combustin. Generalmente, contiene anhdridos carbonico, oxido de carbono, oxigeno, nitrgeno, carbono libre, cenizas ligeras, vapor de agua, anhdrido sulfuroso e hidrocarburos no quemados. El oxido de carbono presente en pos gases de escape pueden producir elevadas prdidas de energa.