tren de gas de quemador

QUEMADORES PARA GASES

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN DE LOS QUEMADORES DE GASESQ

QUEMADORES DE PREMEZCLA

CALDERAS MURALES

QUEMADORES SIN MEZCLA PREVIAQUEMADORES SIN MEZCLA PREVIA

QUEMADORES ESPECIALES

Dpto. INGENIERÍA ENERGÉTICA Y FLUIDOMECÁNICA

E.T.S. de INGENIEROS INDUSTRIALES

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

TECNOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN 1

INTRODUCCIÓN

• Debido a la limpieza de los gases y a que el combustible ya está atomizado antes de entrar al quemador,el proceso de combustión no requiere una gran preparación previa.

• Existen un gran número de tipos de quemadores para gases.

• Existen quemadores específicos de aplicaciones industriales y domésticas (calderas murales)

• De todos los combustibles es el que se quema con menor exceso de aire, lo que permite obtener mayoresrendimientos

• Por ser el combustible que más hidrógeno contiene por átomo de carbono y estar exento de otro tipo deimpurezas, es el que menos contaminación atmosférica produce.

Producción CO2 Producción H2O Contenido de S2 2

g/kWh (sobre PCI) g/kWh (sobre PCI) %

Fuelóleo BIA 283 < 1

Gasóleo 273 87 < 0,2

Butano 238 122 > 0,05

Propano 233 126 < 0,05

GN (metano) 204 155 0





CLASIFICACIÓN DE LOS QUEMADORES DE GAS

Existen muchas formas de clasificar los quemadores de gas por ello, la Comisión de Utilización de laI.G.U. (International Gas Union) ha establecido una clasificación numérica que caracteriza sus diferentesvariables, independiente de que un mismo tipo de quemador pueda recibir de cada constructor unavariables, independiente de que un mismo tipo de quemador pueda recibir de cada constructor unadenominación diferente.

En esta clasificación, cada quemador queda designado por un grupo de 6 cifras, de las que cada cifrapuede tener diversas variantes:

1º Cifra: Modo de formación de la mezcla aire-gas (7 variantes).2º Cifra: Categorías de presión de alimentación en aire y en gas (7 variantes).3º Cifra: Derrame de aire-gas en los orificios de salida (6 variantes).4º Cif M d bili l ll (4 i )4º Cifra: Manera de estabilizar la llama (4 variantes).5º Cifra: Localización de la combustión (7 variantes).6º Cifra: Precalentamiento o no del aire de combustión (3 variantes).





1º CifraModo de formaciónde la mezcla aire-gas

2º CifraPresión del gasY del aire

3º CifraCaracterísticas delderrame de la mezclaprevia sin quemar, o

4º CifraEstabilización de lallama

5º CifraLocalización de lacombustión

6º CifraPrecalentamiento delaire de combustión.

p e a s que a , odel aire y gas pororificios separados

1 Mezcla previa total

por inducción

1 Gas a baja presión

(hasta 500 mm ); aire a

ió t fé i

1 Derrame por orificios

sencillos

1 Por llamas auxiliares. 1 Llamas libres. 1 Quemador

precalentamiento de

ipresión atmosférica. aire.

2 Mezcla previa total

por cámara de mezcla.

2 Gas a baja presión

(hasta 500 mm); aire a

presión.

2 Derrame paralelo 2 Por recirculación de

gases calientes

(turbulencia libre)

2 En pieza refractaria,

generalmente cónica.

2 Quemador pudiendo

funcionar con aire

precalentado

3 Mezcla previa total 3 Gas a alta presión 3 Derrame 3 Por un obstáculo 3 En contacto con 3 Quemador

antes del quemador. (sobre 500 mm); aire a

presión atmosférica.

convergente. (turbulencia de

obstáculo)

refractario o de masa

de granos de

refractarios.

funcionando

necesariamente con

aire caliente.

4 Mezcla previa parcial

por modulación.

4 Gas a alta presión

(sobre 500 mm); aire a

4 Derrame giratorio. 4 Por una superficie

refractaria

4 Sobre superficie

refractaria.por modulación. (sobre 500 mm); aire a

presión.

refractaria refractaria.


por cámara de mezcla

5 Gas reducido

sensiblemente a la

presión atmosférica;

i ió

5 A través de

refractario poroso.

0 Llamas libres sin

ningún artificio de

estabilización.

5 En túnel de

combustión refractaria.

aire a presión


antes del quemador

6 Gas reducido a la

presión atmosférica.

6 Sobre rotor giratorio. 6 En tubo metálico o

cerámico.

7 sin mezcla previa. 7 Mezcla aire-gas a

presión.

7 En contacto con

masa catalítica.





QUEMADORES DE MEZCLA PREVIA

Los quemadores de mezcla previa son aquellos en que parte o la totalidad del aire necesario para laq p q q p pcombustión completa, se mezcla con el gas a la entrada del quemador o inmediatamente antes de iniciarsela combustión.

Los sistemas de mezcla previa pueden ser:

•Máquinas de mezcla o grupo de mezcla: Es un recipiente donde existe una presión inferior a laatmosférica y posee dos orificios calibrados por donde se alimenta el gas y el aire, estando ambosregulados.

•Cámara de mezcla: Alimentada con aire y gas a presión por dos canalizaciones provistas deválvulas de regulación progresivas y de mando simultáneo

•Mezclador de inducción: Es el dispositivo por el cual la energía de un fluido aspira al otro•Mezclador de inducción: Es el dispositivo por el cual la energía de un fluido aspira al otro,(generalmente un inyector y un Venturi) es el dispositivo mas frecuentemente empleado, sedistinguen los siguientes casos.

•Mezcladores de inducción atmosférica: El gas a la presión de la red o comprimido es elfluido inductor que aspira el aire ambientefluido inductor que aspira el aire ambiente.•Mezcladores de aire inductor y gas despresurizado: El aire comprimido aspira el gas, quees parcialmente despresurizado o reducido a presión atmosférica.•Mezcladores el aire y el gas están ambos a presión.





Cámara de mezcla

Máquina de mezcla





Mezclador de inducción atmosférica

Mezclador con aire inductor a presión





Comparación de ambos tipos de mezcladores de inducción

Mezclador de inducción Mezclador de aire inductor y gasMezclador de inducción

atmosférica

Mezclador de aire inductor y gas

despresurizadoSencillez de construcción Construcción más complicada (regulador

de gas)de gas)

Utiliza sólo la presión del gas Exige un compresor de aire

Precio de compra bajo Precio de compra gravado por el del

regulador de gas y el compresor de aire.

Presión de mezcla baja Presión de mezcla elevada

Modulación 1 a 3 como máximo Modulación pudiendo sobrepasar 1 a 5

Sensibilidad a las contrapresiones de las

á d b tió

Insensibilidad a las contrapresiones de

l á d b tiócámaras de combustión las cámaras de combustión

Tamaño excesivo para los quemadores

de gran caudal

Tamaño que no puede ser muy reducido

para los quemadores de pequeño caudal

No necesita energía auxiliar Consume energía auxiliarg g

Factor de aire casi siempre inferior a la

unidad

Factor de aire primario elevado, pudiendo

sobrepasar fácilmente la unidad

Regulación válvula de gas, no regula aire Regulación válvula de aire y paso de gas





Quemador de mezcla previa por inducción atmosférica

• Llamados popularmente quemadores atmosféricos, al entrar el aire al quemador por la presión

atmosféricaatmosférica.

• El principio de funcionamiento es la inducción y el efecto Venturi

• Las principales características de este tipo de quemadores son:

• No suele superar potencias de 250.000 kcal/h.

• Es el quemador más simple y barato.

• No puede trabajar con cámaras de combustión sobrepresionadas.

• Tiene mucha sensibilidad el arrastre de aire con las variaciones de presión en el recinto donde su

sitúe el quemador.





Las partes del quemador de mezcla previa por inducción atmosférica son:

• Inyector

• Cámara de mezcla (Efecto Venturi)

• Cabeza del quemador





Quemador de gas a presión y doble inducción atmosférica





INYECTOR

Es el accesorio más delicado del quemador Es importante conocer la influencia primordial que tiene sobreEs el accesorio más delicado del quemador. Es importante conocer la influencia primordial que tiene sobretodo en lo que se refiere a suministrar el caudal preciso de gas.

El caudal que atraviesa el inyector viene dado por:• La sección o área libre de paso (S).• La velocidad con que lo atraviesa el gas (V).• La densidad relativa y, por tanto, el peso específico del gas (ρ)• La temperatura de éste (T1).• Diferencia de presión en el inyector (ΔP).

V = C1 x [(2xgxΔP)/ρ]1/2

Caudal = C2xSxV





C1: Es el coeficiente de frotamiento, con valor de 0,7 a 0,9 sin dimensiones.C2: Coeficiente de contracción cuyo valor oscila entre 0,5 y 0,95Corrección por temperatura: Si se trabaja a una temperatura diferente a T = 273º K (0º C) el caudal se debeCorrección por temperatura: Si se trabaja a una temperatura diferente a T0 = 273º K (0º C) el caudal se debecorregir multiplicando por un factor, que se determina.

(T0/T1)1/2





CAMARA DE MEZCLA

La cámara de mezcla es el elemento encargado de realizar la mezcla del aire primario y el gas, el aire primario entrag p y g , pen la cámara por la misma tobera que el gas o a través de unos orificios practicados en la pared del tubo, los cualesse llaman lumbreras.

La regulación de aire primario en el quemador puede hacerse:La regulación de aire primario en el quemador puede hacerse:•Por obturación de la sección de entrada del aire.•Por desplazamiento de la boquilla inyectora respecto al Venturi.•Por estrangulamiento del cuello del venturi.





DIFERENTES DISPOSITIVOS DE REGLAJE DEL AIRE PRIMARIO1. Por brida (a); 2. Por disco roscado (b); 3. Por Venturi regulable (c)





CABEZA DE QUEMADOR con mezcla previa de aire

• Quemadores de llama libre• Quemadores de llama libre• Quemadores de antorcha• Quemadores de rampa• Quemadores de corona• Quemadores de venturi acodado• Quemadores de venturi acodado

• Quemadores refractarios• Quemadores catalíticos

Quemador de antorchaQ

Quemador de rampa Quemador de coronaQuemador de venturi acodado





Quemador con pieza refractaria, para estabilizar llama

Quemador de radiación infrarroja

Quemador catalítico de platino





Quemador de radiación infrarroja

Esquema del mezclador con aire inductor a presión





CALDERAS MURALES

• La caldera mural de gas apareció en el mercado en l940.g p

Cámara abierta y tiro natural Cámara estanca y tiro forzado Cámara abierta y tiro forzadfo





Caldera mural mixta, cámara abierta y tiro forzado, calentamiento A.C.S. por baño

Caldera mural mixta, cámara abierta y tiro natural, calentamiento A.C.S. Por intercambiador





QUEMADORES SIN MEZCLA PREVIA

La mezcla entre combustible y comburente se realiza en la descarga a la cámara de combustión, se tieneny gdos sistemas de combustión:

• Cuando la mezcla se realiza en la cabeza del quemador, el gas vertido en la cámara de combustión tienela composición correcta.

• La mezcla se realiza al inicio de la combustión, el gas y el aire entran por separado a la combustión, nosuele emplearse para generadores de calor.

Quemadores con mezcla en la cabeza.

• Se produce una turbulencia elevada, que produce una mezcla rápida, pudiendo clasificar.

• Quemadores de turbulencia radial fija.

• Quemadores de corriente convergente de aire

• Quemadores de baja turbulencia de flujos paralelos

• La reacción de combustión es rápida• La reacción de combustión es rápida.

• La llama es corta y de elevada temperatura.





Quemador de baja turbulencia de flujo paraleloQuemador de turbulencia radial Quemador de baja turbulencia de flujo paraleloQ

Quemador de corriente convergente de aire





Quemador monobloc con rampa de gas y grupo de regulación





Quemador de una etapa (p≤100 kW) Quemador de dos etapas (100<p≤800 kW)

Quemador modulante (800<p kW)





RAMPA DE ALIMENTACIÓN A QUEMADOR EN BAJA PRESIÓN CON CONTROL DE ESTANQUEIDAD POR BARBOTEO1 Llave de paso embridada DN40 y PN 25 de 1/4 vuelta.2 Ventómetro con válvula pulsadora roscada de 1/2"3 Manorreductor embridado DN40 con filtro, presión ajustable entre 100 y400 mm.c.a., toma de impulsos interna. Caudal 40 Nm3/h4 Presostato mínima roscado 1/2"5 Válvula solenoide embridada DN40, con regulador de caudal tipo NC.5 Válvula solenoide embridada DN40, con regulador de caudal tipo NC.Apertura y cierre rápidos.6 Electroválvula de venteo roscada 3/4" tipo NA. Apertura y cierre rápidos.7 Detector fugas glicerina, roscado 3/4".8 Quemador





Quemador de una llama

Quemador de dos llamas

Quemador de una llamaQuemador de una llama





ACCESORIOS

Válvula de seguridad

Regulador de presión

g

Filtro





QUEMADORES ESPECIALES

Quemador de tubos radiantes

Quemador sumergido





Quemador sumergido con perforaciones Quemador en vena con premezcla parcial





Quemador de alta velocidad

Soplete de corte





tren de gas de quemador

Documents

caldera mural mixta

de combustin

del aire

cmara abierta

ingeniera energtica

tiro forzado

tiro natural

hasta 500 mm