Combustion Hornos

COMBUSTIÓN EN HORNOS. DISTINTOS TIPOS DE COMBUSTIBLE.

DETERMINACIÓN DEL MÁS CONVENIENTE DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO-ECONÓMICO

Maestría en Energía – Energía y Combustibles. Transformación Energética

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COMBUSTIÓN EN HORNOS.

DISTINTOS TIPOS DE COMBUSTIBLE

Autores: Lic. Ángel Garay Ing. Graciela López Ing. Viviana Vila Ing. Héctor Verdi




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AUTORES: Lic. Ángel Garay, Ing. Graciela López, Ing. Héctor Verdi, Ing. Viviana Vila.

OBJETIVO: DETERMINACIÓN DEL MÁS CONVENIENTE DESDE EL PUNTO DE

VISTA TÉCNICO-ECONÓMICO.

ANTECEDENTES SOBRE EL TEMA

HORNOS

Definiremos primeramente un horno como un espacio encerrado en el que se produce

calor mediante la oxidación química de un combustible. Uno de los requisitos de un

horno es que debe completar el encendido del quemador para obtener la reacción de

combustión que se desea. Es esencial que se tomen en consideración al horno y al

quemador en combinación para proporcionar los cuatro elementos de una buena

combustión:

• Intima mezcla del combustible y el oxidante (aire).

• Admisión de cantidades suficientes de oxidantes para quemar por completo el

combustible.

• Una temperatura suficiente para encender la mezcla combustible-aire y

completar su combustión.

• El tiempo necesario de residencia para que la combustión sea completa.




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LA COMBUSTIÓN

La demanda creciente de petróleo en el mundo afecta directamente la economía de

las empresas dedicadas a su procesamiento.

Las refinerías de petróleo no escapan de este tema, ya que en ellas generalmente, se

obtiene la totalidad de la energía necesaria para los distintos procesos quemando

parte de los hidrocarburos procesados, ya sea como gas, fuel oil, asfalto, etc.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS COMBUSTIBLES

Se puede definir la Combustión como una reacción química según la cuál un elemento

se combina con oxígeno desprendiendo apreciable cantidad de calor.

Para que exista combustión es necesario que exista un elemento que queme

(combustible) y el oxígeno (carburante).

Los combustibles utilizados contienen dos elementos que poseen la propiedad de

unirse exotérmicamente al oxígeno: el carbono y el hidrógeno, generalmente

combinados entre sí (como hidrocarburos).

Algunos combustibles arden más fácilmente que otros y en general esto depende de

cuan fácil sea ponerlos en contacto con el oxígeno del aire.

Reacciones Químicas básicas que se producen en la combustión

a) el carbono cuando se quema con suficiente aire produce anhídrido carbónico. Esto

se llama combustión completa del carbono.

C + O2 C02 + calor

carbono oxígeno anhídrido carbónico 7.818

Kcal/kg

b) al quemar el carbono con menos aire que el anterior, da origen al monóxido de

carbono. Se dice entonces que la combustión es incompleta:

C + 1/2 O2 CO + calor

carbono oxígeno monóxido carbónico 2.185

Kcal/kg

c) El hidrógeno se quema produciendo agua

2H2 + O2 2H2O - calor

hidrógeno oxígeno agua -33.944

Kcal/kg




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d) el azufre quema dando anhídrido sulfuroso

S + O2 S02 + calor

azufre oxígeno anhídrido sulfuroso

e) el nitrógeno no quema pues es un gas inerte y no contribuye a la combustión.

Productos de la combustión:

Los principales productos de combustión:

• dióxido de azufre (SO2)

• dióxido de carbono (CO2)

• monóxido de carbono (CO)

• óxido de nitrógeno (NO2, NO3, etc. en general NOx)

• partículas

Aire necesario para la combustión

Cuando se conoce la composición química de un combustible es posible calcular la

cantidad de oxígeno necesario para una combustión completa.

Sin embargo, la combustión no se hace con oxígeno puro, sino con aire, compuesto

casi exclusivamente de nitrógeno y oxígeno (79%vol. de nitrógeno y 21 %vol. de

oxígeno).

Al utilizar aire como medio carburante trae como consecuencia la introducción de una

gran masa de nitrógeno (que no participa en las reacciones químicas de la

combustión) que absorbe buena parte del calor generado, con el consiguiente

descenso de la temperatura de la llama y aumento de las pérdidas de calor arrastrado

por los humos en la chimenea.

CH4 + 202 C02 + 2H2O + calor

carbono oxígeno bióxido agua 11.953

carbónico Kcal/kg




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Es decir que se necesitan 2 m3 de oxígeno para quemar 1 m3 de metano. La cantidad

de aire necesaria sería la siguiente: como el aire tiene 21% de oxígeno en volumen.

0,21 m3 de oxígeno están contenidos en 1 m3 de aire.

2 m3 de oxígeno están contenidos en 10 m3 de aire

Se tiene entonces que para quemar 1 m3 de metano se necesitan 10 m3 de aire. Si se

representa esto en forma gráfica, tendremos la figura:

Los productos de una combustión completa que salen por chimenea serán bióxido de

carbono (C02), agua, anhídrido sulfuroso (S02) y nitrógeno (N2).

Si la combustión es incompleta, también tendremos monóxido de carbono (CO).

Si existe exceso de aire, también habrá oxígeno en los gases de chimenea.

Si existe déficit de aire, también habrá hidrocarburo no quemado en los gases de

chimenea.

Aire teórico

Se llama así a la cantidad de aire que según la reacción química se necesita para una

combustión completa. La combustión completa es un concepto teórico y se presenta

como un caso ideal. En la práctica se requiere mayor cantidad de oxígeno.

Exceso de aire

Durante las combustiones reales no se puede quemar completamente todo el

combustible empleando la cantidad de aire mínima y necesaria, ya que es imposible




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que cada partícula de combustible éste rodeada del oxígeno necesario que requiere su

combustión total, pues en un horno por ejemplo, existirían lugares con exceso y otros

con defecto de aire.

La cantidad de calor generada por la combustión de una cantidad de combustible es

independiente del exceso de aire siempre que la combustión sea completa.

Mientras mayor sea la cantidad de aire en exceso, mayor será la pérdida de

combustible y menor será la eficiencia del horno.

Si se usa una cantidad insuficiente de aire, el carbono no se quemará completamente

hasta bióxido de carbono (CO2), sino que se formará una cierta cantidad de monóxido

de carbono (CO).

Bajo condiciones promedio, la presencia de 1% de monóxido de carbono en los gases

de combustión representa aproximadamente una pérdida del 4% en combustible.

El criterio a seguir es lograr el porcentaje más alto de CO2 en los gases de combustión

evitando la formación de CO.




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Definición de exceso de aire

Es la relación entre el excedente de aire y el aire teórico y solo lo expresa en

porcentaje:

exceso de aire : 100 x %O2 chimenea

21- % O2 chimenea

Problema:

¿Que valor de Oxígeno en chimenea se debe obtener para operar el horno con un

20% en chimenea de exceso de aire (valor teórico óptimo)?

20% = 100 * X / 21- X

siendo X el porcentaje de O2 en chimenea

de donde se despeja que X es:

X = %Aire * 21 / 100+ % aire

reemplazando los valores:

X = 20 * 21 / 100 + 20 = 3.5 % O2




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EQUIPO DE COMBUSTIÓN -descripción

Supongamos que se debe calentar un líquido para un proceso determinado. El sistema

que podríamos utilizar es colocar un recipiente directamente sobre el fuego.

Analizaremos los defectos (que se traducen en costos) presentados por el sistema:

1. se pierden vapores del producto al ambiente, por lo tanto se pierde dinero.

2. el sistema es discontinuo.

3. el fuego da directamente sobre el metal, lo cual acorta la vida útil del recipiente.

4. se pierde calor al ambiente con los gases de combustión calientes

5. se pierde calor a través de la pared del recipiente.

Las alternativas técnicas a los efectos de solucionar los problemas planteados serían:

1. Para solucionar los problemas presentados en los puntos 1 y 2 se podría hacer

circular el producto a través de un serpentín. Para solucionar los problemas

presentado en el punto 3, se podría construir una caja de material refractario y

re ubicar el quemador, y la fragilidad de esta pared de refractario se podría

solucionar colocando una cubierta metálica.

2. Para solucionar los problemas presentado en el punto 4 se podría construir un

serpentín superior con su correspondiente caja, generando así lo que se

conoce como haz de convección.

3. Para optimizar aún más, se podría colocar otro serpentín como por ejemplo

para sobrecalentar vapor.




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De esta manera conseguimos un equipo de combustión que puede alcanzar un 80%

de rendimiento. Si se quiere conseguir mayor eficiencia técnico - económica podría

utilizarse un sistema de precalentamiento de aire recuperando parte del calor que aún

tienen los gases de combustión, para lo cuál se debe introducir el aire a presión como

ocurre con una caldera. Este sistema más completo puede alcanzar hasta 95% de

rendimiento, lo que se traduce en la obtención del beneficio de una mayor combustión

al menor costo.




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DATOS BÁSICOS PARA EL CÁLCULO DE LA COMBUSTIÓN

FORMULA NOMBRE

C Carbono

H2 Hidrógeno

S Azufre

CH4 Metano

C2H2 Etileno

C2H6 Etano

C3H6 Propileno

C3H8 Propano

H20 Agua

C02 Bióxido de carbono

CO Monóxido de carbono

S02 Bióxido de azufre

Productos de la Combustión

en peso

Kg m3C a CO2 11.53 9.40 3.66 8.86H2 a HO2 34.34 27.99 8.94 26.41S a SO2 4.29 3.50 2.00 3.29CH4 a CO2 y H2O 17.27 14.07 2.74 2.25 13.28

C2H6 a CO2 y H2O 13.30 10.84 3.38 0.69 10.22

C3H8 a CO2 y H2O 14.81 12.07 3.14 1.29 11.39

C3H8 a CO2 y H2O 15.70 12.80 2.99 1.63 12.07

C4H10 a CO2 y H2O 15.49 12.62 3.03 1.55 11.91

Productos de la combustión de 1 kg de combustible

en peso m3/kgAire requerido para la combustión de 1 kg de

combustibleCO2 H2O S2O N2




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Productos de la Combustión

en volumen

Kg m3C a CO2 11.53 9.40 1.95 7.42H2 a HO2 34.34 27.99 10.82 22.13S a SO2 4.29 3.50 0.72 2.76CH4 a CO2 y H2O 17.27 14.07 1.46 2.72 11.13

C2H6 a CO2 y H2O 13.30 10.84 1.80 0.83 8.56

C3H8 a CO2 y H2O 14.81 12.07 1.67 1.56 9.54

C3H8 a CO2 y H2O 15.70 12.80 1.59 1.97 10.11

C4H10 a CO2 y H2O 15.49 12.62 1.61 1.87 9.98

N2

Aire requerido para la combustión de 1 kg de

combustibleCO2 H2O S2O

Productos de la combustión de 1 kg de combustible

en volumen m3/kg

Poderes Caloríficos

C a CO2 11530 9400H2 a HO2 34340 27990S a SO2 4290 3500CH4 a CO2 y H2O 17270 14070C2H6 a CO2 y H2O 13300 10840C3H8 a CO2 y H2O 14810 12070C3H8 a CO2 y H2O 15700 12800C4H10 a CO2 y H2O 15490 12620

TIPOS DE COMBUSTIBLES

Los combustibles usuales en la industria, ya sean líquidos, sólidos, etc., presentan una

serie de características que le son propias.

Para quemarlos eficientemente, es necesaria la adopción de medidas y la utilización

de equipos especiales, adecuados a cada uno de ellos.

El petróleo, carbón, gas natural, o sea los combustibles que podemos llamar nobles,

producen de 15 a 18 kg de gases cada 10.000 calorías liberadas.

Los procesos usados en una refinería de petróleo implican el uso de calor y este calor

se obtiene quemando combustible, directamente en un horno




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Cuando se utiliza vapor de agua como fluido calefactor, éste se obtiene quemando

combustible, el cual representa aproximadamente el 85% del costo del vapor.

Los combustibles representan una parte importante del presupuesto de una refinería.

Petróleo

Es un producto mineral de compleja y variada constitución, que difiere de acuerdo a

las zonas de extracción, dando lugar a distintos productos al procederse a su

destilación y elaboración.

Los petróleos crudos se destilan obteniéndose de ellos una gama variada de

combustibles y productos industriales.

CLASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES

Los combustibles se suelen clasificar de acuerdo a su estado en condiciones

normales, es decir:

a) gaseosos

b) líquidos

c) sólidos

Gaseosos

• naturales: gas natural

• procesados: gas residual de refinerías, gas de coque, propano, butano, etc.

Líquidos

• naturales: betún, petróleo

• procesados: destilados de petróleo, alquitrán, residuos de refinería

Sólidos

• procesados: coque, carbón de leña, carbón pulverizado

• naturales: hulla, madera, etc.

Gas combustible:

Los gases que se queman en una refinería son, en general:

a) subproductos de la destilación y procesamiento de crudo: el gas de refinería

contiene en su mayor parte hidrocarburos saturados como el metano, etano, etc.,

olefinas (etileno, propileno, etc.) y el resto es hidrógeno molecular. El poder calorífico

promedio es de aproximadamente 10.000 Kcal/m3.

b) Gas natural: está compuesto fundamentalmente por metano. El poder calorífico es

de aproximadamente 8300 Kcal/m3.




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Combustibles líquidos:

En refinerías de petróleo se utilizan como combustibles líquidos residuos de

destilación atmosférica o al vacío, generalmente con el agregado de un depresor para

disminuir su viscosidad a un valor apto para su atomización en los quemadores a una

temperatura alrededor de 100 ºC.

Asfalto Fuel Oil

penetración Temperatura

quemador

viscosidad Temperatura

quemador

ºC SSF ºC

40 250 100 93

50 250 150 101

60 245 200 105

100 220 300 111

El fuel oil utilizado normalmente en destilerías tiene una viscosidad de alrededor de

200 SSF (Segundos Saybolt Furol) a 50 QC y su poder calorífico es del orden de las

9.000 Kcal/kg.

El fuel oil es un combustible que para ciertos usos resulta demasiado pesado. Por ello

se preparan mezclas de proporciones fijas de fuel oil y diese oil, consiguiéndose así

disponer de varios tipos que se adaptan mejor a las distintas necesidades.

Los combustibles líquidos requieren una buena atomización para mejorar el contacto

con el aire, la llama producida es mucho más sucia que la de los gaseosos y requieren

de mayor exceso de aire.

La relación hidrógeno-carbono de los combustibles líquidos está por el orden de 0,15.

Combustibles Gaseosos:

Desde hace algunos años, en Argentina, se dispone del gas natural para uso

industrial, en cantidades considerables.

El gas natural es muy apreciado como combustible por su sencillez de manejo,

facilidad de adaptación a procesos automáticos, posibilidad de alcanzar alta eficiencia

térmica, limpieza, falta total de cenizas, ausencia de azufre, etc.

Todas estas cualidades de gran valor en la práctica, han hecho que el gas se utilice

ampliamente, absorbiéndose siempre las disponibilidades ofrecidas, para suministros

a la industria.




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Actualmente se dispone para el uso los siguientes gases combustibles :

• Gas natural

• Gas residual

• Propano

• Butano

El gas residual se produce en cantidades limitadas, estando en general su consumo

reducido a las cercanías de sus fuentes originales.

El propano y el butano, que son llamados también gases licuados, cubren

fundamentalmente por ahora el campo del consumo doméstico, teniendo en la

industria un uso bastante reducido.

Los combustibles gaseosos tienen sus características propias, que conviene conocer

para su correcto manejo y para el proyecto adecuado de las instalaciones. Ellas son: el

poder calorífico, la composición química, la densidad, la velocidad de ignición, las

condiciones explosivas, las formas de suministro, los datos para la combustión y usos

comerciales.

GAS

COMBUSTIBLE

ORIGEN COMPOSICION PODER

CALORÍFICO

SUPERIOR

Kcal/m3

OBSERVACIONES

Gas Natural pozos de

yacimiento

petrolíferos

variable 9.300 usado en distribución

domiciliaria

Propano Subproductos de

destilación

C3H8 y algunas

impurezas

27.500 se licua fácilmente

Butano Ídem anterior C4H10 y algunas

impurezas

22.400 Ídem anterior

Gas residual Ídem anterior C1H4 y C2H6 y

algunas impurezas

9.500/11.000 Uso en refinería

Tipo de

Gas

PCS PCI Peso Específico

Kg/m3

Densidad

Kcal/m3 Kca/kg Kcal/m3 Kcal/kg Gas

relativa

aire

Líq.

relac.

H2O

Natural 9300 12500 8300 11300 0,76 0,62

Refinería 9500/11000 0,98 0,80

Propano 22500 12600 21400 11100 1,91 1,56 0,5

Butano 27500 10700 25000 97700 2,56 2,09 0,58




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Combustibles sólidos:

Este tipo de combustibles no es utilizado generalmente por las refinerías.

El rendimiento típico de la combustión de un combustible sólido no supera el 65%.

El carbón es un combustible de origen mineral. Son muy amplias sus variedades de

constitución, propiedades, etc.

En Argentina se dispone de carbón del yacimiento de Río Turbio y coque de petróleo.

Para quemar eficazmente los carbones, conviene conocer: el poder calorífico, la

composición química, la clasificación por tipos, la densidad, la dureza, el contenido de

azufre y humedad, el porcentaje de cenizas y sus temperaturas de fusión, las

propiedades de coquificación, los problemas vinculados al almacenaje y los usos

comerciales.

CONCLUSIONES

Requisitos generales para una combustión eficiente

1. Preparación del combustible para la combustión: en el caso de combustibles

líquidos, esta preparación consiste en precalentar el combustible hasta la temperatura

requerida y luego atomizarlo, es decir convertirlo en partículas pequeñas. Esto se hace

con el fin de ofrecer una gran superficie de exposición al calor del horno, logrando de

esta manera vaporizar rápidamente el combustible líquido.

2. Llevar a los combustibles el aire en la proporción al momento de la

temperatura adecuada para la ignición y combustión: para asegurar una

combustión completa es necesario más aire del requerido teóricamente. Este aire en

exceso es el problema fundamental en la combustión eficiente. Mientras menor sea el

exceso de aire, más eficiente es la instalación.

3. Transferir calor de los productos de la combustión hasta los tubos del horno:

mientras se retiene en la zona de combustión el calor necesario para mantener la

temperatura de ignición requerida. Puede notarse que el quemador y el horno

desempeñan funciones separadas en el conjunto global de la combustión.

Ayudas visuales en el control de la combustión




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Las siguientes observaciones pueden ser de utilidad en la operación del horno:

a) Chimenea: Las temperaturas de las chimeneas están determinadas en la mayoría

de los hornos, por lo tanto cualquier incremento apreciable sobre los niveles normales

debe ser investigado. Si el incremento es gradual significa que la transferencia de

calor en la sección de convección está disminuyendo debido a deposiciones de

material extraño.

b) Llama: si la llama es de color blanco incandescente y las paredes del horno son

claramente visibles a través de ella, es indicativo de la presencia de alto porcentaje de

aire en exceso. A medida que el exceso se reduce, la llama se torna más amarilla

pálido, luego de color naranja amarillento.

A velocidades de combustión muy elevadas, cuando la llama llena completamente el

horno, las altas temperaturas en el horno no permiten la aparición de estos colores en

la llama. En blanco incandescente y deslumbrante indica exceso de aire. Debe

evitarse la presencia de humo en la cámara de combustión. Llamas largas y brumosas

que chocan contra los tubos son indicio de una combustión pobre.

Las siguientes indicaciones son signo de una combustión satisfactoria de fuel oil:

1) Una llama brillante y limpia, de color que puede ir desde el anaranjado hasta

el amarillo (los fuel oil livianos generalmente arden con una llama más

brillante y más amarilla).

2) La llama es compacta en casi toda su longitud. La llama no vaga por el

horno. A velocidades de quemado el extremo de la llama tenderá

generalmente a ser inestable, aunque esto no le ocurrirá al resto de la llama.

3) No deben aparecer chispas en el extremo de la llama. Una atomización

inadecuada da generalmente como resultado pequeñas lenguas de fuel

encendido que salen de la llama y chocan contra los tubos.

4) No deben aparecer franjas negras en el cuerpo de la llama. Estas franjas

indican que el extremo de la llama está generando humo, y dando lugar a

que se deposite hollín en ciertos lugares del horno.

5) El fuel oil atomizado cerca de la boquilla del quemador debe dar una

apariencia de una neblina negra que sale por la boquilla. Cualquier

tendencia del F.O. a salir por la boquilla en forma de chorros indica una mala

atomización.

c) El material refractario y los soportes de los tubos: una coloración uniforme




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d) Tubos de horno: las manchas calientes en los tubos puede detectarse por su color

cereza, la experiencia y la buena observación se hace indispensable para detectar

estas manchas. Muchas veces lo que aparece ser un tubo caliente no es más que un

depósito de material extraño incandescente sobre la superficie del tubo.

e) Sección de convección: debe estar clara aunque quizás aparezca una bocanada

de humo de vez en cuando. La presencia de humo en la sección de convección indica

una combustión deficiente.

IMPORTANCIA ECONÓMICA DE UNA COMBUSTIÓN EFICIENTE

Combustión Eficiente

Es imposible en la práctica industrial que todo el calor liberado por un combustible sea

aprovechado. Normalmente se produce una cierta cantidad de pérdidas, por diferentes

motivos, las cuales no permiten obtener un aprovechamiento total.

Sin embargo estas pérdidas se pueden reducir a un mínimo compatible con el equipo

en cuestión ya que generalmente en un horno común no se puede recuperar mucho

más del 90 % del calor liberado. Esta reducción en las pérdidas debe surgir del

análisis de costos y beneficios a los efectos de lograr no sólo eficiencia técnica sino

también económica, es decir obtener la máxima producción al mínimo costo. En este

sentido, se deben analizar los beneficios y costos económicos de cada alternativa.

Las pérdidas se pueden dividir en tres grandes grupos:

Pérdidas por radiación: se producen desde las paredes calientes del horno hacia la

atmósfera.

Pérdidas a la atmósfera por formación de agua: la formación de agua consume

energía. El agua se forma por la presencia de hidrógeno de los combustibles y el

oxígeno del aire. Esta pérdida no puede ser evitada porque depende de la

composición del combustible utilizado.

Calor arrastrado con los gases de combustión: depende de la temperatura y

cantidad de los gases. Los gases de combustión elevan la temperatura ambiente del




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aire hasta la temperatura de la chimenea. Esta elevación de temperatura consume

energía y baja la eficiencia del equipo.

Para disminuir este efecto se instalan los serpentines de convección, en los cuales se

precalienta la carga del horno u otra corriente (vapor).

En otros equipos se utilizan sistemas de precalentamiento de aire, donde los gases de

chimenea calientes precalientan el aire de combustión.

Este sistema posibilita que los gases de chimenea se envíen al ambiente lo más fríos

posibles.

De este aspecto es absolutamente responsable el operador y del buen manejo que

haga del equipo, dependerá finalmente la eficiencia de la combustión.

En definitiva un Quemador es un dispositivo para introducir combustible a un

horno a velocidades y turbulencias adecuadas para una combustión controlada

Quemadores de combustibles líquidos

Factores de mayor influencia

Pulverización

Vaporización

Mezclado del combustible con el aire

Estabilización de la llama

Función pulverizar el líquido para lograr una un correcta combustión

Quemadores de combustibles gaseosos

Estos queman y se regulan con mayor facilidad.

La combustión se realiza en una sola fase y no existen problemas de

atomización, vaporización

Es más conveniente quemar combustibles gaseosos que líquidos debido a:

• Miscibilidad con el aire

• Facilidad de regulación del caudal de combustible

• Evacuación de los productos de combustión

• Diseño más sencillo de los quemadores de gas que de combustibles

líquidos




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Lo expresado anteriormente indica la obtención de una eficiencia técnica que

también garantizaría una eficiencia económica en el sentido de que utilizar gas

hace incurrir en menores costos y da más beneficios que utilizar fuel oil.




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UNIDADES DE MEDIDA

Temperatura

ESCALA CENTIGRADA (ºC) FAHRENHEIT (ºF)temperatura de

ebullción del agua100 212

temperatura de fusión del hielo

0 32

La escala de medición de temperatura utilizada normalmente es la centígrada, la cual

atribuye al punto de fusión del hielo el valor cero y al punto de ebullición del agua a 1

atmósfera de presión el valor cien grados.

También se utiliza la escala Fahrenheit, en sistema inglés que se utiliza en EEUU e

Inglaterra, que tomo los valores 32º y 212º respectivamente.

Fórmulas para cambiar de escala:

ºC = (ºF-32)*5/9 y ºF= (ºC*9/5) + 32

Calor

La unidad métrica de medición de calor es la Kilocaloría (Kcal.) que se define como el

calor necesario para aumentar en 1 ºC la temperatura de 1 kilogramo de agua.

El sistema inglés de unidades tiene como unidad a la BTU, la cuál se define como el

calor necesario para aumentar en 1 QF la temperatura de 1 libra de agua. Una libra

equivale a 454 gramos.

1 BTU equivale a 0,252 Kcal.




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Poder calorífico

El poder calorífico de un combustible es la cantidad de calor liberado, por unidad de

masa en los sólidos y líquidos, o por unidad de volumen en los gases, cuando es

quemado con la cantidad necesaria de oxígeno.

De esta manera la unidad métrica es Kilocaloría/kilogramo .mientras que la unidad

inglesa en BTU/ kilogramo.

1 BTU/libra equivale a 0,556 Kcal/kilogramo.

Para gases se utiliza Kcal/ metro cúbico (Kcal/m3).

Ejemplos de poderes caloríficos típicos:

Poder calorífico del gas natural: 8.100 -8.300 Kcal/m3

Poder calorífico del fuel gas: 9.500 -10.500 Kcal/m3

Poder calorífico del fuel oil: 8.000 -9.500 Kcal/kg

Presión

La presión se define como el coeficiente entre la fuerza aplicada y la superficie sobre

la cuál se ejerce, es decir que en unidades métricas se expresa en kilogramos por

centímetro cuadrados (Kg/cm2), mientras que en unidades inglesas corresponde la

libra por pulgada cuadrada (Lb/pulg2 ó psi).

1 Kg/cm2 equivale a 14,2 psi

Otra medida de presión es la atmósfera, cuya relación es:

1 atmósfera equivale a 1,033 Kg/cm2 que equivale a 14,7 psi




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Otra forma de medir las presiones está basada en la equivalencia con columnas de

líquidos. Las más comunes son las columna de mercurio y la de agua:

1 atm equivale a 760 mm columna de mercurio (mmHg) que equivale

10,33 metros de columna de agua.

1 pulgada equivale a 2,54 centímetros

1 pie equivale a 30,48 centímetros

presión

efectiva

presión atmosférica 760 mm Hg.=0 Kg/cm2 manométrica

vacío absoluto 0 mm Hg

a) a partir de cero absoluto o vacío absoluto, llamada presión absoluta.

b) a partir de la presión atmosférica, denominada presión manométrica.

En el primer caso se habla de presión absoluta, en el segundo de presión

manométrica,




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por ejemplo:

psia: libras/pulgada cuadradas absolutas

atm a: atmósferas absolutas

Kg/cm2 man (ó Kg/cm2 g): kilogramos por centímetro cuadrado manométrico

Cuando se habla de vacío, se habla de presiones inferiores a la atmosférica.




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BIBLIOGRAFÍA

Manual de Eficiencia Térmica en la Industria, Edición Diciembre 1993 CADEM, Bilbao

Manual del Ingeniero Químico Robert Perry, Cecil Hilton 6ta Edición. Mc Graw Hill

1986

Combustión y Generación de Vapor Raul Torreguitar, Alfredo Weiss. Editor Mellor-

Woodwin 1968

Documents

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