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