Quemadores Quemadores Quemadores

24/11/2014
Quemadores
Los quemadores son aparatos o mecanismos cuya función es preparar la mezcla de combustible +
comburente para realizar la combustión.
En el quemador, el combustible y el comburente (aire) entran por separados y en el se regulan la
cantidades de cada uno, mezclándose lo mas perfectamente posible e iniciándose su propio
encendido.
did
Los quemadores son los equipos donde se realiza la combustión, por tanto deben contener los tres
vértices del triángulo de combustión; es decir, tienen que lograr la mezcla íntima del combustible con
el aire y además proporcionar la energía de activación..
QUEMADORES
Por la forma en que toman el aire de combustión se distinguen dos tipos de quemadores:
 Quemadores atmosféricos.
 Quemadores mecánicos.
E. TORRELLA
Quemadores
2
Quemadores
Los quemadores independientemente
del tipo que sean
puede estar
preparados para trabajar bien con
la cámara de combustión con
entradas de aire (a depresión) o bien
hermética (a sobrepresión).
Por la forma en que toman el aire de combustión se distinguen dos tipos de quemadores:
 Quemadores atmosféricos.
 Quemadores mecánicos.
Para potencias pequeñas y medianas
resulta usual que el quemador se
suministre formando bloque con la
caldera, realizándose, entonces, la
elección y acople en fábrica.
E. TORRELLA
3
E. TORRELLA
4
1
24/11/2014
Quemadores atmosféricos.
Esquema de funcionamiento
Quemadores atmosféricos
Se
emplean,
únicamente,
para
combustibles gaseosos.
Una parte del aire necesario para la
combustión (Aire Primario) se induce en el
propio quemador por el chorro de gas
salido de un inyector (efecto Venturi); el
aire restante (Aire Secundario) se obtiene
por difusión del aire ambiente alrededor de
la llama.
En este tipo de quemadores se tienen
combustiones con altos índices de exceso de aire.
E. TORRELLA
5
E. TORRELLA
6
Quemadores atmosféricos
Quemadores atmosféricos
La principal ventaja de este sistema es su
La regulación del aire (con gas
simplicidad y bajo coste.
La energía de activación se logra mediante llama
piloto,
que
debe
estar
a presión constante) se puede
permanentemente
conseguir:
encendida, o con encendidos automáticos
(electrónicos, tren de chispas, etc).
 Variando la sección de entrada de
aire, por obturación de los orificios
por donde entra, mediante discos
roscados, anillo móvil o capuchón
deslizante.
La regulación del gas se obtiene por variación de
la presión en el inyector (abriendo y cerrando
progresivamente la válvula de gas); esto permite
que el quemador pueda ser modulante con
relativa facilidad.
 Por deslizamiento de la boquilla
del inyector respecto del Venturi.
E. TORRELLA
7
E. TORRELLA
8
2
24/11/2014
Quemadores domésticos
Quemadores domésticos
TAPA
QUEMADOR
Aunque estos quemadores son distintos a los usados en la industria, ilustran igual o mejor sobre las características de los
BASE
QUEMADOR
procesos de combustión, y tienen la enorme ventaja de resultar familiares.
Los quemadores domésticos son de aireación primaria parcial por inducción con efecto Venturi, con una tasa de aireaci6n
SUMINISTRO
DE GAS
INYECTOR
del 40% a1 60%, que viene limitada superiormente para evitar el desprendimiento de llama a gasto máximo, e inferiormente
para evitar la combustión incompleta. No conviene que sean de aireación completa porque la llama de premezcla que se
formaría tendría un margen muy estrecho de estabilidad,
estabilidad ni que no haya aireación porque entonces la llama de difusión
MEZCLA
AIRE-GAS
REGULADOR DE
AIRE PRIMARIO
seria muy larga y con mucho hollín.
ENTRADA DE
AIRE PRIMARIO
El conducto de salida se divide en muchos agujeros de salida, por una parte para que la llama sea más corta (la longitud de
cualquier tipo de llama es prácticamente proporcional al diámetro del agujero de salida), y por otra para aumentar el área de
contacto con el aire ambiente, mejorando así la aireación secundaria (la que completa la combustión); por eso se ponen en
la periferia del mechero y no en medio. Sin embargo, el diámetro de estos orificios tiene un limite inferior debido a la
tendencia al desprendimiento de la llama por decaer la capacidad de anclaje (de no ser por esto, convendría que los
agujeros de salida fuesen de tamaño menor al del limite de propagación de llama por congelación (quenching) para
asegurarse contra la reentrada de la llama por el tubo (hasta el inyector, ya que de ahí no pasaría).
E. TORRELLA
9
Quemadores de combustibles gaseosos
E. TORRELLA
10
Quemadores de combustibles gaseosos
Son los que presentan menos dificultad en el proceso de combustión. Las partículas de gas que
se mezclan íntimamente con el aire permiten una buena combustión con una mínima cantidad
de aire. Se clasifican según la zona donde se mezclan el aire y el combustible:
Q
Quemadores de ppremezcla: Mezclado antes del qquemador
 Quemadores cerrados: Mezclado en el quemador.
 Quemadores abiertos: Mezclado mixto.
Sus capacidades cubren un rango muy amplio. Desde fracciones de kilogramos por hora
(domésticos), hasta unos 1.500 Kg/Hr. (industriales y calderas grandes)
E. TORRELLA
11
E. TORRELLA
12
3
24/11/2014
Quemadores de combustibles gaseosos
E. TORRELLA
Quemadores de combustibles gaseosos
13
Quemadores mecánicos
E. TORRELLA
14
Quemadores mecánicos
También se denominan como Quemadores a Sobrepresión; el aire de combustión es introducido
La combustión puede ajustarse actúando:
mediante un ventilador, existen diversos sistemas para lograr la mezcla del aire con el
 Sobre el gasto de combustible,
combustible.
 Sobre la cantidad de aire a impulsar y
En el caso de gas,
gas el combustible se introduce mediante los inyectores,
inyectores aprovechando la propia
 Sobre
S b los
l elementos
l
t que producen
d
l mezcla;
la
l
presión de suministro.
por lo que es posible obtener rendimientos de combustión muy altos.
En los combustibles líquidos se utilizan diversos sistemas para su pulverización, de modo que
es creen microgotas de combustible que facilitan su mezcla con el aire. El tipo más extendido es
el de pulverización mecánica.
E. TORRELLA
15
E. TORRELLA
16
4
24/11/2014
Quemadores mecánicos
E. TORRELLA
Quemadores bajo índice de NOx
17
E. TORRELLA
18
19
E. TORRELLA
20
Quemadores de combustibles liquidos
Los combustibles líquidos deben ser vaporizados antes de ser quemados.
Algunos quemadores de baja capacidad (hasta 25 Kg de combustible/Hr.), denominados quemadores
de vaporización, realizan esta acción en una sola etapa mediante calentamiento.
Sin embargo, todos los quemadores industriales de alta capacidad realizan la vaporización en dos
etapas: atomización o separación de líquido en finas partículas y vaporización mediante calentamiento
directo de las partículas.
Según el mecanismo o medio de atomización utilizado, los quemadores se clasifican en:
 Quemadores de atomización con aire a baja presión.
 Quemadores de atomización con aire o vapor a alta presión.
 Quemadores de atomización mecánica.
 Quemadores centrífugos o de copa rotatoria.
E. TORRELLA
5
24/11/2014
Quemadores centrífugos o de copa
rotatoria
Quemadores de atomización mecánica
E. TORRELLA
21
E. TORRELLA
22
Zonificación:
Circuitos. Primarios/Secundarios
GENERACIÓN DE CALOR
ITE 02.8.1: Se procurará que los circuitos de distribución de los fluidos portadores (circuitos
secundarios) se dividan teniendo en cuenta el horario de funcionamiento de cada
subsistema, las cargas diferenciadas por orientación o servicio, la longitud hidráulica del
circuito y el tipo
IT Fraccionamiento de potencia. Las centrales de producción de calor equipadas con
generadores de tipo estándar cumplirá con estos requisitos:
1. Si la potencia térmica de la central es mayor que 400 kW se instalarán dos o más
generadores de calor.
2. Para centrales con potencia igual o menor de 400 kW y con servicios de calefacción y agua
caliente sanitaria se dispondrá de un generador de calor dedicado a este último
servicio, salvo cuando la potencia demandada por este servicio se adecue, dentro de
un margen del ± 10%, a la potencia del primer escalón del quemador de un único
generador de calor para ambos servicios”. Excepción: Instalaciones individuales de
potencia térmica menor que 70 kW
E. TORRELLA
23
E. TORRELLA
24
6
24/11/2014
Zonificación:
Circuitos. Primarios/Secundarios
Escalones de potencia
Por el número de escalones de potencia que producen, se distinguen los siguientes tipos de
quemadores:
DE UNA MARCHA. Son quemadores que sólo pueden funcionar con la potencia a la que hayan
sido diseñada,
diseñada son quemadores de pequeña potencia.
potencia
DE VARIAS MARCHAS. Son quemadores con dos ó más escalones de potencia (habitualmente
dos); es decir, que pueden funcionar produciendo potencias distintas. Deben disponer de los
elementos necesarios para poder regular la admisión de aire y el gasto de combustible, de modo
que en cada escalón de potencia se obtenga el rendimiento de combustión más alto posible. Se
utilizan para potencias intermedias o altas.
E. TORRELLA
25
E. TORRELLA
Quemadores: Clasificación
Quemadores: Clasificación
Quemadora de una llama o escalón: Su
Quemadores de dos llamas o dos
regulación todo-nada. Se utiliza para
pequeños
quemadores
hasta
26
escalones: Se utiliza para potencia
una
térmicas comprendidas entre 70 kW -
potencia de 70 kW. Según ITE 02.6.2
400 kW. Según ITE 02.6.2
La regulación que puede efectuarse
En estos quemadores cuando están en
es: Todo-parte-nada, según funciones
marcha solo pueden dar toda la potencia
una o dos boquillas o según la presión
suministrada por el regulador de la
bomba
E. TORRELLA
27
E. TORRELLA
28
7
24/11/2014
Escalones de potencia
E. TORRELLA
29
Quemadores: Clasificación
E. TORRELLA
30
Escalones de potencia
Quemadores modulantes. Se utiliza
MODULANTES
para potencia térmicas superiores a
Estos quemadores ajustan continuamente la relación Aire - Combustible, de manera que
800 kW. Según ITE 02.6.2
pueden trabajar con rendimientos elevados en una amplia gama de potencias; adecuándose de
manera continua a las necesidades de producción.
producción
La potencia se puede regular de
En el RITE se da la siguiente tabla en la cual se indica en número de marchas de los
forma continua en función de la
demanda,
desde
un
quemadores en función de la potencia de los generadores.
mínimo
indispensable para que funcione la
instalación hasta el 100 % ( o máxima
potencia).
E. TORRELLA
31
E. TORRELLA
32
8
24/11/2014
Escalones de potencia
Quemadores
QUEMADOR MODULANTE
La potencia del quemador y el caudal
de aire se adaptan automáticamente a
las
necesidades
caloríficas
de
momento.
E. TORRELLA
33
Boquillas
E. TORRELLA
34
Boquillas
SELECCIÓN BOQUILLAS
Ejemplo:
Utilizar preferentemente boquillas con
ángulo de pulverización de 60
Potencia caldera = 135 kW – rendimiento 90%
y
Potencia en quemador = 135 : 0,9 = 150 kW
presión de 12 bar.
bar
es decir, se necesitan una boquilla de 150 kW a 60 y 12 bar de presión: 1° = 3,00 GPH
E. TORRELLA
35
E. TORRELLA
36
9
24/11/2014
Boquillas
Distribución de combustible
E. TORRELLA
37
Bomba
E. TORRELLA
38
Detectores de llama fija
Estos instrumentos se usan para verificar la presencia de llama
en equipos térmicos donde siempre debe haber una llama
cuando están en funcionamiento o durante el proceso de su
encendido o puesta en marcha (llama piloto), caso de calderas u
hornos.
Pueden basarse en la medida de una determinada temperatura
Pico del CO2
Luz del sol
Banda de
detección
IR-1
con un termopar
t
i t l d en una larga
instalado
l
varilla
ill que se sitúa
itú en la
l
zona de la llama y que en caso de enfriarse inicia una señal de
alarma, generalmente una apertura o cierre del contacto de un
Banda de
detección
IR-2
relé.
BOMBA
1 - Aspiración G 1/4"
2 - Retorno G 1/4"
3 - Conexión manómetro G 1/8"
4 - Conexión vacuómetro G 1/8"
5 - Regulación presión
E. TORRELLA
Llama
Banda de
detección
IR-3
También pueden basarse en principios ópticos como los
detectores IR de protección contra fuego (un detector IR/IR
A - Caudal mínimo a 12 bar de presión
B - Campo de regulación presión de salida
C - Depresión máxima en aspiración
F - Presión máx. en aspiración y retorno
G - Regulación de la presión en fábrica
detecta llamas midiendo el espectro en dos diferentes longitudes
UV
de ondas de la banda infrarroja, generalmente a la longitud de
onda del pico de CO2 y cerca de él).
39
E. TORRELLA
34.400
25.000
Visible
IR
12.500
Longitud de onda
3.700
m - cm-1)
2.300
40
10
24/11/2014
Quemadores de combustibles sólidos
Biomasa
E. TORRELLA
Quemadores de combustibles sólidos
41
E. TORRELLA
42
Quemadores de combustibles sólidos
E. TORRELLA
43
11