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TECNOLÓGICO NACIONAL DEL MÉXICO. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

Departamento Metal-Mecánica

MANUAL PARA LA HIGIENE Y LA SEGURIDAD EN EL TALLER DE MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS DEL INSTITUTO TECNOLOGICO DE ORIZABA.

Presenta: Ramos Pérez Luis Alberto

Asesor: Ing.- Castillo Rodal Roberto

Orizaba, Veracruz. Dic /2014

Índice Introducción____________________________________________________________4 Marco teórico___________________________________________________________5 Generadores de vapor________________________________________________________5 Definición de una caldera_____________________________________________________________5 Definición de generador de vapor______________________________________________________5 Clasificación de las calderas__________________________________________________________5

Quemadores__________________________________________________________7 Quemadores en calderas industriales__________________________________________8

Combustibles___________________________________________________________8 Criterio para la selección del combustible.____________________________________10 Aceites/ combustibles (gasoil y fuel/oil).______________________________________11 Diagrama de los diferentes tipos de quemadores para generadores de vapor según el combustible utilizado_______________________________________________11

Gases combustibles____________________________________________________12 Combustibles residuales_______________________________________________12 Combustión___________________________________________________________13 Combustión del carbón pulverizado__________________________________________15 Combustión tangencial o de angulo__________________________________________15

Relación aire/combustible______________________________________________17 Definición de quemador________________________________________________20 Principio de funcionamiento con combustible líquido__________________________21 Principio de funcionamiento con combustible gaseoso________________________21

Clasificación de los quemadores________________________________________21 Quemadores para combustibles sólidos______________________________________23 Quemadores para Combustibles Líquidos____________________________________23 Quemadores para gases_____________________________________________________26 Clasificación de los quemadores de gas______________________________________27 Quemadores mixtos_________________________________________________________28

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Partes del quemador_______________________________________30 Condiciones de funcionamiento de los quemadores______________________32 Quemadores de gasto comprendido entre 30 y 200 kg/h._______________________32 Para todos los quemadores__________________________________________________32 INSTALACION DE UN quemador_____________________________________________33 Mantenimiento de los quemadores___________________________________________35 Mantenimiento de cada parte________________________________________________________35

Clasificación de actividades de mantenimiento________________________________36 Mantenimiento del sistema__________________________________________________________37 Sistema de alimentación de combustible______________________________________________38 Sistema de alimentación de aire_____________________________________________________38 Sistema de seguridad_______________________________________________________________38 Sistema electrónico________________________________________________________________39

Partes internas del quemador________________________________________________40 Sistema de desagüe del quemador___________________________________________________40

Mantenimiento del sistema__________________________________________________40 Sistema de alimentación de combustible:_____________________________________________41

Pruebas a quemadores______________________________________________________42

Diseño de un quemador________________________________________________43 Aspectos para la selección de quemadores___________________________________43 Factores de diseño._________________________________________________________44 A) requisitos para determinar el diámetro._____________________________________________44

Normatividad para calderas_____________________________________________47 Objetivo____________________________________________________________________47 Campo de aplicación________________________________________________________47 Excepciones________________________________________________________________47 Recipientes sujetos a presión________________________________________________47

Selección de quemadores______________________________________________48 Parámetros de los quemadores______________________________________________48 Criterios generales relativos al quemador:____________________________________49

Conclusión____________________________________________________________49

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Introducción Desde los primeros seres humanos en la tierra el hombre, siempre se ha preocupado porque sus actividades cotidianas se realicen con una mayor facilidad, rapidez y un menor costo posible. Para lograr esto el hombre ha aplicado todo su ingenio, creatividad y capacidad, llegando a crear maquinas donde la poca intervención del ser humano es suficiente para que estas realicen el trabajo. En este trabajo nosotros hablaremos sobre quemadores en generadores de vapor, estos son dispositivos que regulan la salida de combustible para que arda de manera controlada y el cual es de gran importancia para que se aproveche la máxima eficiencia de una caldera. Los quemadores se clasifican por lo general mediante el tipo de combustible a utilizar como son: de gas, combustóleo, licor negro, gasóleo. Los cuales tienen diferentes características caloríficas y la cual es seleccionada por las empresas basándose en el requerimiento calorífico para su proceso. La importancia del quemador es muy importante, ya que por medio de él, se puede aprovechar al máximo el combustible siempre y cuando exista una buena mezcla de aire/combustible y tomando en cuenta que exista un buen mantenimiento dentro de las partes que componen dicho quemador ya que sin el mantenimiento adecuado se desaprovecharía el combustible. Primero hablaremos acerca de los combustibles, los cuales son de gran importancia ya que por medio de él, podemos satisfacer los requerimientos de los diferentes tipos de quemadores los cuales los podemos clasificar por su estado como: Solidos, líquidos y gaseosos. Después hablaremos de los diferentes tipos de quemadores, la importancia de cada una de sus partes y el funcionamiento e instalación adecuada del sistema de alimentación y seguridad. También hablaremos acerca del mantenimiento ya que este es indispensable en todos los equipos mecánicos y aquellos que se encuentran en constante trabajo. Por ultimo hablaremos sobre la selección de los quemadores que se pueden utilizar en función de requerimientos del generador. En esta parte haremos mención de las normas establecidas para los quemadores.

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Marco teórico Generadores de vapor Definición de una caldera

Definición de generador de vapor

Clasificación de las calderas

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Representación esquemática de los componentes de un generador de vapor en un ciclo simple caldera-turbina

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Quemadores

Diferentes tipos de quemadores

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Quemadores en calderas industriales

Combustibles Cualquier fuente de energía calorífica puede considerarse como combustible. Los combustibles más importantes son la hulla, el petróleo y el gas natural. En estos la energía potencial se encuentra en forma de carbono o hidrocarburos que se queman, por lo general con el oxígeno del aire, para poner en libertad la energía. La hulla es una roca sedimentaria orgánica, un tipo de carbón mineral que contiene entre un 45 y un 85 por ciento de carbono. Es dura y quebradiza, estratificada, de color negro y brillo mate o graso. Surge como resultado de la descomposición de la materia vegetal de los bosques primitivos, proceso que ha requerido millones de años. Es el tipo de carbón más abundante.

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Los combustibles se pueden clasificar de diferentes maneras, dependiendo de la necesidad que se requiera, por ejemplo: por su naturaleza, por s estado físico, por su uso, por su costo, por su grado de poder calorífico. Por su estado físico se clasifican de la siguiente manera: Solidos: carbón, madera, bagazo de leña. Combustibles:

Líquidos: petróleo, gasolina, diesel Gaseoso: gas natural, gas LP

Otra clasificación es el uso de los combustibles con respecto a la generación de vapor, es la siguiente:

Comb. Solidos Generación de vapor:

Generadores de vapor

Comb. Líquidos Comb. Gaseosos

Reactores atómicos: combustibles fisionables (nucleares)

En los generadores de vapor pueden quemarse gran diversidad de combustibles. Con combustibles gaseosos solo son necesarios mecheros de gas, puesto que normalmente el gas se suministra a presión; con aceites pesados se necesita una bomba para el quemador y en ocasiones un calentador previo. Con combustibles sólidos se emplean pulverizadores. Cuando se utiliza carbón pulverizado, el carbón se muele primeramente hasta formar un polvo en el molino pulverizador y después se impulsa con aire a presionen el hogar quemándose en suspensión.

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Los combustibles gaseosos y líquidos no necesitan un equipo para manejo de las cenizas como es el caso de los combustibles sólidos. Estos últimos exigen la eliminación de las cenizas.

Criterio para la selección del combustible. Los factores que influyen en la elección de un tipo de combustible dado para cualquier tipo de uso son: 1. Adaptabilidad del proceso 2. Oferta; facilidad para adquirirlo y seguridad en el suministro. 3. Costo; bajo este criterio pueden estudiarse:  El costo por unidad de potencia calorífica  Rendimiento de utilización  Costo del equipo  Mantenimiento del equipó  Mano de obras y comodidad en el uso.  Manipulación del combustible y los residuos.  Fuerza auxiliar.

Otros criterios para la selección de un combustible son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.

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Propiedades del proceso a obtener La ubicación geográfica de la fabrica La posibilidades de aprovisionamiento El precio del combustible Problemas ambientales derivados de su uso.

Aceites/ combustibles (gasoil y fuel/oil). Los combustibles líquidos derivados del petróleo difieren del gas, con viscosidades muy diferentes. Al quemar un gas, la mezcla íntima con el aire pueden alcanzarse y así tendrá, la combustión completa mientras no exista falta de aire en el proceso de combustión. La temperatura que se puede alcanzar con estos aceites en la combustión es menor de la que puede esperarse en comparación al desprendimiento instantáneo de calor de cuando se quema un gas. La llama de Fuel/Oil o Gas es mucho más larga desde la tobera u orificio de salida del quemador. El punto de inflamación (flash point) representa la temperatura a la cual un aceite da suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire. El resultado de una prueba de punto de inflamación depende del aparato, de forma que se ha de especificarse, así como su temperatura,

Diagrama de los diferentes tipos de quemadores generadores de vapor según el combustible utilizado

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para

Gases combustibles El gas natural es el principal combustible utilizado en generación de vapor, ya que los gases manufacturados son de corte muy elevado. Los gases subproducto normalmente tiene bajo poder calorífico y se produ8cen en bajas cantidades de forma que normalmente se utilizan en los puntos de producción y no se distribuyen. el gas natural es incoloro e inodoro, la composición varia según la fuente y origen , pero el metano(CH4) es el principal componente. El poder calorífico medio ronda 1000 BTU/ft 3 (9333Kcal/m3) o lo que es lo mismo 20000BTU/lb(11200Kcal/Kg), pero puede ser mucho mayor (1290013000Kcal/Kg). El gas natural se vende por pies cúbicos pero también puede venderse por termias (100000BTU o 100 Kcal).

Combustibles residuales La combustión de residuos industriales y municipales está ganando una mayor atención a medida que el combustible fósil escasea y se vuelve caso, entre los combustibles sólidos están los siguientes: maderas de las industrias de tablas y carpintería en forma de aserrín, rizos, virutas y astillas. El énfasis continuo sobre el control ambiental añade otras consideraciones de diseño; el problema de emisiones por la combustión de combustible residual. Los colectores mecánicos de polvo se utilizan lo mismo que los lavadores húmedos o secos y los precipitado res electrostáticos para cumplir con las normas de emisión.

Tabla de propiedades de gases combustibles

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Tabla de poderes caloríficos de combustibles residuales

Combustión El proceso básico de combustión es una forma especial de oxidación en el que el oxígeno del aire se combina con elementos combustibles, que generalmente son carbono, hidrogeno, y azufre. Se necesita una mezcla adecuada de combustible y aire, así como temperatura de ignición para que el proceso de combustión continúe. Como el oxígeno del aire se conoce que el 23.15% en peso y el 21% en volumen (en caso de ecuaciones de combustión) puede calcularse la cantidad de aire requerido. Por ejemplo en la combustión completa del carbono, puede concluirse que se requieren 1.21kg de oxígeno para quemar 0.454kg de carbono. La cantidad de aire necesario para quemar 0.454kg de carbono seria: A= cantidad de oxigeno % de oxígeno en aire por peso

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1.21 0.2315

5.22kg

Para poder mezclarse íntimamente el oxígeno con los gases y partículas del combustible que se está quemando, la acción de la llama debe producir una turbulencia. La flexibilidad del control de la llama puede verse afectada por el control de suministro de aire primario. Aire primario es el que conduce el combustible en los quemadores o se mezcla con el combustible en los quemadores. El aire secundario se suministra para quemar el combustible. Todos los quemadores están previstos para lanzar el combustible dentro del horno con cierta fuerza, la cual se proporciona normalmente por la inyección de parte del aire de combustión dentro del quemador. Este aire es llamado primario. Es muy importante el control del aire primario ya que de él depende la fuerza de la flama. Todos los quemadores están diseñados para lanzar una flama con una fuerza de 100,000 m2/s2 que es llamada el momento de flama. Si la llama sale más fuerte llegara muy atrás del horno y si sale más suave será arrastrada por el aire secundario. Por otra parte el quemador está provisto de un difusor en la punta que obliga al aire primario, al combustible y a la flama en formación a girar sobre si misma con lo cual toma una dirección definida. Es importantísimo que siempre cuidemos que este difusor este en buenas condiciones. La flama puede alargar o disminuir su longitud aumentando o disminuyendo la cantidad de combustible y aire y puede abrirse o adelgazarse modificando el ángulo de atomización. Si no se suministra suficiente aire u oxigeno la mezcla es rica en combustible; así que la llama se reduce, con una llama resultante que tiende a ser larga y con humo. La combustión tampoco es completa y los gases producto de la combustión tendrán combustible no quemado, como partículas de carbono o monóxido de carbono en vez de dióxido de carbono. Se desarrollara menos calor por el proceso de combustión. Si se suministra demasiado oxigeno o aire, la combustión es pobre dando lugar a una llama más corta y más limpia o clara.

Gases de combustión

Negros

insuficiencia de aire

blanco

demasiado aire

Transparente, ligeramente gris

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buena mezcla aire/comb.

Combustión del carbón pulverizado La combustión del carbón pulverizado es el medio más utilizado para quemar carbón en las calderas grandes. El sistema exige al carbón pasar desde tolvas de alimentación a través de alimentadores hasta el molino pulverizador. La molienda del carbón permite a los elementos combustibles del carbón una oxidación rápida en el momento en el que se alcanza la temperatura de ignición. Los quemadores de carbón pulverizado deben suministrar aire y combustible al hogar de manera que ermita una ignición estable, una forma efectiva de control de llama y movimiento a través de una mezcla completa de combustible y aire. El aire utilizado para transportar el carbón al quemador constituye el aire primario, el aire secundario debe introducirse en el quemador o alrededor o cerca del quemador.

La combustión del carbón pulverizado consta de una mezcla ardiente de aire y carbón en una tobera central con aire secundario viniendo alrededor de la tobera para obtener la completa combustión del carbón pulverizado.

Combustión tangencial o de angulo La combustión tangencial tiene los quemadores en los ángulos o esquinas del hogar que dirigen sus llamas tangencialmente a un círculo imaginario en el espacio central del hogar. Así puede conseguir la turbulencia.

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Una forma especial de combustión tangencial se muestra a continuación. Estos quemadores de llama ajustable en altura (verticalmente) regulan la temperatura

del hogar y la salida de gases según la carga. Las instalaciones más modernas utilizan un control automático de la inclinación del quemador.

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Relación aire/combustible La relación 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 cámara de combustión, puede tener lugar una combustión incompleta, que también malgastara combustible, pudiendo haber riesgo de explosión por ignición retardada en el hogar del combustible no quemado. Para asegurar una combustión completa, deben suministrarse exceso de aire en cantidades que varían entre el 20 y 30% dependiendo del combustible utilizado, la carga de caldera y su configuración. El exceso de aire también está influido por las necesidades de controlar las emisiones de NOX y SO2. Los analizadores de combustión que usan técnicas de absorción infrarroja son utilizados para las lecturas de CO YCO 2 que pueden alimentar a un controlador con señales de entrada actuando sobre el grado de carga de la caldera. El rendimiento de la caldera también puede estar afectado por una transferencia de calor pobre debida a depósitos de hollín o a depósitos de cal en el lado de agua de la caldera. Por otra parte, una monitorización seguida a intervalos fijos de combustible consumido en BTU (Kcal), es otro método de comprobación del rendimiento general de la caldera. El análisis de las medidas de los gases de combustión puede utilizarse para calcular el peso de aire utilizado por kilogramo de combustible quemado según la siguiente ecuación: WA=

28 N 2 12 ( CO+CO ) ( 0.769 )

Donde: WA= peso real del aire en lb (Kg) por lb (Kg) de combustible quemado. CO= porcentaje de monóxido de carbono en los gases de combustión en volumen. N2= porcentaje de nitrógeno en los gases de combustión en volumen.

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Combustión es sinónimo de oxidación y consiste en la unión del oxigeno con una materia combustible. Los grados de la combustión varían ampliamente, conociéndose la combustión lenta y la combustión muy rápida o detonación.

De acuerdo con los fundamentos de la química la unión 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 anhídrido carbónico. Se dice que una combustión es completa cuando el combustible es totalmente oxidado y se libera toda la energía. La expresión z 1 anterior correspondiente, a la oxidación completa del carbono. La combustión incompleta puede ser debido a:   

Insuficiencia de oxigeno Mezcla imperfecta entre el combustible y el oxigeno Temperatura demasiado baja para mantener la combustión.

La relación molar entre el nitrógeno y oxigeno del aire es la misma que su relación volumétrica, debido a que ambos son gases y se encuentran a la misma temperatura, por lo tanto se tendrá: Moles H2 = 79%

3.76 +

Moles O2 21 % La relación anterior pone de manifiesto que por cada mol de oxigeno presente el aire existen 3.76 moles de nitrógeno. Por consiguiente, en un motor combustión interna, por cada volumen de oxigeno que pasa a través del filtro aire, carburador, válvulas de admisión y cilindro entran 3.76 volúmenes nitrógeno.

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en de de de

La combustión de carbono en el aire viene representada por la siguiente relación: 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 será: (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 combustión. La composición de estos productos depende del tipo de combustible utilizando: de la relación aire/ combustible; y de las condiciones en la que se efectúa la combustión. Generalmente, contiene anhídridos carbonico, oxido de carbono, oxigeno, nitrógeno, carbono libre, cenizas ligeras, vapor de agua, anhídrido sulfuroso e hidrocarburos no quemados. El oxido de carbono presente en pos gases de escape pueden producir elevadas pérdidas de energía.

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Definición de quemador Un quemador es un elemento que permite realizar la reacción de combustión entre el combustible y el comburente de manera controlada y regulable. Es decir asegura la aportación adecuada de ambos para conseguir la potencia calorífica especificada, y distribuye la llama y la circulación de los productos de combustión de modo que el calor producido se transfiere al hogar de manera eficiente.

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Principio de funcionamiento con combustible líquido Una bomba de gasoil se encarga de someter el combustible líquido a una elevada presión que, al introducirlo por un tubo hacia una boquilla con un orificio muy pequeño, hace que salga pulverizado (como un aerosol) y, por efecto venturi, se mezcla con aire, que un ventilador se encarga de introducir en el hogar de la caldera. La ignición se produce por medio de unos electrodos entre los que salta un reguero de chispas.

Principio de funcionamiento con combustible gaseoso En este proceso no es necesario convertir el líquido en gas. Se introduce directamente el gas mezclado con el aire en el hogar y, mediante una chispa, se prende la llama. En este sistema hay más dispositivos de seguridad porque, al contrario de lo que ocurre con el gasóleo, el gas sí arde en condiciones ambientales. En cambio, en el caso del gasóleo es necesario calentarlo o someterlo a presión para que arda.

Clasificación de los quemadores Los quemadores son los equipos donde se realiza la combustión, razón por la cual deben contener los tres lados del Triángulo de Combustión, es decir que tienen que lograr la mezcla íntima del combustible con el aire y además proporcionar la energía de activación. En el caso de combustibles sólidos y líquidos es necesario pulverizarlos con el objeto de aumentar considerablemente la superficie de contacto entre el dicho combustible y el aire, y permitir de este modo que la combustión se produzca en forma completa. En el caso de los combustibles sólidos, antes de pulverizarlos, deben molerse. Los aspectos a tener en cuenta en la elección de un quemador son: • Combustible: De acuerdo al combustible que se va a utilizar se asocia un quemador óptimo para operar con él.

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• Exceso de aire: Cuanto menor sea el exceso de aire, más alta será la temperatura de los gases. • Margen de Regulación: El margen de regulación indica la relación entre el caudal máximo y mínimo que puede consumir un quemador funcionando correctamente. Esta relación depende de:    

Combustible utilizado. Dimensiones de los conductos de aire y combustible. Velocidad del aire y del combustible. Forma de mezcla de los mismos.

• Estabilidad de Funcionamiento: La estabilidad de un quemador se define como la capacidad de mantener la llama dentro de los límites de su campo de regulación. Un quemador no es estable si permanece encendido únicamente cuando se emplee una llama piloto. Para lograr la estabilidad del quemador, se suele seguir alguno de los siguientes procedimientos:  

Generar gran turbulencia en la mezcla de aire y combustible. Precalentar el aire de combustión.

• Forma y Dimensiones de la Llama: La forma y dimensiones de la llama son características intrínsecas del tipo de quemador, no obstante pueden regularse dentro de determinados límites modificando alguna de las siguientes variables: 







Turbulencia: Una buena mezcla de aire y combustible lograda por una fuerte turbulencia y altas velocidades da lugar a una llama corta e intensa mientras que una mezcla a bajas velocidades, es decir, flujo laminar, origina llamas largas y suaves. Exceso de Aire: Al aumentar el exceso de aire, la llama tiende a acortarse, mientras que una disminución del mismo tiende a producir una llama más larga. Presión del Aire de Combustión: El aumento de la presión del aire de combustión tiende a acortar la llama ya que se incrementa la turbulencia y la velocidad de la llama. Tamaño de las Gotas Pulverizadas: A Menor tamaño de dichas gotas le corresponde una evaporación y una combustión más rápida y por consiguiente una llama más corta .

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De acuerdo al tipo de combustible utilizado, se clasifican los distintos tipos de quemadores:

Quemadores para combustibles sólidos El carbón pulverizado es arrastrado por aire caliente hasta el quemador. El aire que arrastra el carbón se llama Aire Primario. Los quemadores se disponen de modo que la corriente de carbón pulverizado y el aire primario adquieran un movimiento tipo torbellino, pues así se renueva constantemente el aire alrededor de cada partícula de carbón y prosigue la combustión en forma normal.

Quemadores para Combustibles Líquidos Quemadores de Pulverización Mecánica: Son los más utilizados en la industria. Para que se produzca la pulverización del combustible, el mismo debe tener baja viscosidad (El Gas Oil posee baja viscosidad a baja temperatura, en cambio el Fuel Oil debe calentarse para disminuir su viscosidad). En este tipo de quemadores, la pulverización se realiza por medio de una tobera o chicler a la que llega el combustible a presión (del orden de 16-20 Bar) impulsado por una bomba de engranajes.

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Las ventajas que presenta este tipo de quemador son:  

Combustión homogénea. Llama homogénea y encendida a la cabeza del quemador.  Alto rendimiento de la combustión. Quemadores de Pulverización Asistida: Estos quemadores se utilizan para quemar combustibles pesados como el Fuel Oil. La diferencia con los quemadores de pulverización mecánica es que a través de la tobera se conduce un fluido auxiliar que se inyecta para formar una mezcla con el combustible que se pulveriza más fácilmente a presión un poco más baja que en el caso de los quemadores anteriores (12 Bar).

Quemadores Rotativos de Pulverización Centrífuga: En este tipo de quemadores se queman combustibles líquidos, tanto ligeros como el Gas Oil como pesados como el Fuel Oil. Una copa que gira a gran velocidad pulveriza el combustible y lo lanza perimetralmente hacia delante en forma de tronco de cono.

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Quemadores para Combustibles Gaseosos Los quemadores más utilizados para combustibles gaseosos son: Quemadores Atmosféricos: La presión del gas provoca la aspiración del aire primario para la combustión. Este tipo de quemadores son simples y de bajo costo, pero se tienen combustiones con altos índices de exceso de aire.

Quemadores de Premezcla: En estos quemadores, el aire se mezcla con el combustible gaseoso antes de entrar al quemador, no existiendo en este caso aire secundario.

Quemadores de Flujo Paralelo con Mezcla por Turbulencia: El aire llega paralelo al eje del quemador y se lo hace rotar por la acción de la roseta (Dispositivo con aletas).

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Quemadores para gases • 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 mayores rendimientos • Por ser el combustible que más hidrógeno contiene por átomo de carbono y estar exento de otro tipo de impurezas, es el que menos contaminación atmosférica produce.

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Clasificación de los quemadores de gas Existen muchas formas de clasificar los quemadores de gas por ello, la Comisión de Utilización de la I.G.U. (International Gas Union) ha establecido una clasificación numérica que caracteriza sus diferentes variables, independiente de que un mismo tipo de quemador pueda recibir de cada constructor una denominación diferente. En esta clasificación, cada quemador queda designado por un grupo de 6 cifras, de las que cada cifra puede tener diversas variantes: 1º Cifra: Modo de formación de la mezcla aire-gas (7 2º Cifra: Categorías de presión de alimentación en aire y en gas (7 3º Cifra: Derrame de aire-gas en los orificios de salida (6 4º Cifra: Manera de estabilizar la llama (4 5º Cifra: Localización de la combustión (7 6º Cifra: Precalentamiento o no del aire de combustión (3 variantes).

variantes). variantes). variantes). variantes). variantes).

Quemadores mixtos Los quemadores mixtos son aquellos que pueden quemar de forma simultánea o alternativa dos combustibles, sólido/líquido, sólido/gas y líquido/gas.

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Normalmente este tipo de quemadores se emplea en industrias o instalaciones de climatización de gran potencia.

La finalidad de usar dos combustibles pueden ser técnicas o/y económica: a) Utilizar un combustible para quemar otro combustible que presente algún problema para su combustión b) Alternar el consumo en función del precio de mercado (Tarifa de interrumpibilidad) Los quemadores mixtos deben permitir: • Regular la forma y la longitud de la llama • Situar la llama respecto al hogar o al producto • Regular la potencia de combustión y su rendimiento • Limitar la utilización de aire primario • Efectuar reparaciones en un circuito de alimentación funcionando con otro combustible • Poder quemar productos de baja calidad con apoyo de un combustible Están constituidos por: Un circuito central para el quemador de líquido o gas. Dos circuitos de aire primario de alta velocidad: • Por el interior el aire circula por una roseta que le imprime un movimiento de rotación y fija la llama. • Por el exterior el aire circula por un espacio anular que imprime velocidad axial y cierra la llama. Un circuito de inyección de carbón a baja velocidad, dispuesto entre los dos circuitos de aire.

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Partes del quemador

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Bomba de combustible: sirve para alimentar las boquillas del quemador y esta movida por la misma flecha del motor del ventilador, además interiormente tiene construido un regulador de presión.

Transformador: esta unidad es una parte importante del quemador ya que nos sirve para elevar el voltaje del circuito de control a un alto voltaje requerido para obtener la chispa de ignición. Tomando en cuenta que el voltaje a transformar para realizar la chispa de ignición es diferente en cada uno de los quemadores utilizados por algunas empresas ya que no todos cuentan con el mismo tipo de combustible. Célula Fotorresistente: Su funcionamiento depende en realidad de la conductividad o resistencia al paso de la corriente que pueden soportar sus dos placas de sulfuro de cadmio (CDs), material semiconductor empleado normalmente en la fabricación de este componente. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. De este modo. la resistencia que puede llegar a ofrecer será muy alta en condiciones de ausencia de luz y significativamente más baja en condiciones de ausencia de oscuridad o con luz. Estos dispositivos eléctricos sensibles a la luz son por lo general baratos y de fácil adquisición. Con ellos se pueden controlar variaciones de la tensión de forma similar a los resistores pero en función de la intensidad luminosa. Sus principales aplicaciones prácticas incluyen activación de interruptores, alarmas, detectores de humo o cualquier dispositivo que pueda hacerse funcionar con la ausencia o la presencia de luz como los alumbrados públicos. Actualmente se pueden encontrar células de sulfuro del cadmio en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en las cámaras fotográficas, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad, etc. Relais: este componente trabaja en conjunto con el relé magnético y proporciona el periodo de tiempo que demanda la secuencia de operación de circuito de control.

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Condiciones de funcionamiento de los quemadores Quemadores de gasto comprendido entre 30 y 200 kg/h. Encendido El encendido del quemador siempre se hará con un pre barrido mecánico ( por ventilador) de una duración mínima de 15 segundos. El gasto de aire de barrido deberá ser superior al mayor de los límites indicados a continuación:  

Gasto de aire correspondiente a la potencia de arranque para la cual el quemador esta regulado. 25 por 100 del gasto de aire correspondiente al gasto nominal máximo del quemador.

En todo caso se asegurara que la cantidad de aire inyectada durante el tiempo de pre barrido es superior a tres veces el volumen de la cámara de combustión. Extinción La alimentación del combustible se cortara automáticamente lo mas tarde al final del tiempo de puesta en seguridad, con bloqueo del interruptor, en los casos siguientes:  

Durante el arranque del quemador, si el encendido o se ha producido al fin del tiempo de puesta en seguridad. Cuando la llama no se forme durante el tiempo de puesta en seguridad tras la tentativa automática de reencendido.

Una vez producido el bloqueo, la puesta en marcha del quemador solo deberá poder hacerse manualmente.

Para todos los quemadores La alimentación de combustible se cortara automáticamente lo mas tarde a la expiración del tiempo de puesta en seguridad si la alimentación de aire

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comburente no está asegurada al arranque o se interrumpe en el curso del funcionamiento.

Esta condición se considerara satisfecha por los quemadores en los cuales el dispositivo de regulación de aire está en posición fija en los dos casis siguientes:   





Si el ventilador y la bomba del combustible son ambos son solidarios del árbol del motor, no siendo desembragable el acoplamiento ventilador-motor. Si el ventilador y la bomba del combustible están servidos por dos motores diferentes, estos deben de ser subsidiarios el uno del otro. A continuación de una interrupción de la corriente, el arranque tendrá lugar tras el restablecimiento de la corriente en las mismas condiciones que en un arranque normal. Después del corte de la alimentación de combustible, no debe pasar, a la cámara de combustión, una cantidad de combustible superior al 0.1 por 100 del gasto horario máximo del quemador. Bajo una tensión eléctrica igual a 85 por 100 de la tensión nominal, el funcionamiento del quemador debe ser tal que el contenido del CO y el índice de ennegrecimiento de los gases de combustión respondan a las especificaciones.

PARA TODOS LOS QUEMADORES DE PULVERIZACIÓN POR FLUIDO AUXILIAR. La alimentación de combustible se cortara automáticamente, lo mas tarde, a la expiración del tiempo de puesta en seguridad si la alimentación de fluido auxiliar de pulverización no está asegurada al arranque o si se interrumpe en el curso de funcionamiento.

INSTALACION DE UN quemador Los quemadores deberán estar construidos e instalados de forma que su concepción excluya toda posibilidad de utilización anormal de los elementos constitutivos. 

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Facilidad de limpieza y conservación

El quemador debe ser diseñado de forma que se asegure el perfecto mantenimiento de sus diferentes elementos constitutivos sin que sea preciso el desmontaje de piezas o partes importantes.



Construcción:

Los elementos constitutivos de los quemadores deberán resistir los esfuerzos mecánicos así como las temperaturas a las que han de estar sometidos.  Bomba: es obligatorio conectar a la salida de la bomba de los quemadores de pulverización mecánica por presión, un manómetro de control de presión.  Tubería-valvuleria: Estas no deben de presentar escapes accidentales. Resistir la presión y la erosión del líquido. Resistir las temperaturas a las cuales puedan estar sometidas. Tener fáciles conexiones con las canalizaciones del quemador. 

Dispositivo de seguridad: el circuito de combustible debe estar dotado de un dispositivo que impida el paso del combustible cuando el quemador este parado.



Ventilador de aire de combustión: Resistir la erosión del aire y de los polvos que este contenga. Resistir sin deformación las temperaturas a las cuales puede estar sometido. Estar equilibrado estética y dinámicamente. Poseer si es necesario un dispositivo de engrase práctico y eficaz.



Conducto de aire: Resistir la presión y la temperatura a las que puede estar sometido. No vibrar durante el funcionamiento del quemador.



Instalación de una válvula solenoide:

Para lograr una instalación correcta y un funcionamiento adecuado de una válvula solenoide, es importante seguir las siguientes recomendaciones: Seleccionar el regulador y válvula de bloqueo correctos.

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Utilizar válvula solenoide con apertura modulada. Verificar los parámetros del medidor. Considerar un volumen adecuado entre la válvula solenoide y el regulador a modo de pulmón. Una gran atención debe darse a la selección de la válvula solenoide. La mejor forma de evitar golpe de ariete es instalar una válvula de apertura modulante que, tiene un tiempo definido para pasar de una posición a otra, justamente para prevenir cambios bruscos de presión en el sistema.

Mantenimiento de los quemadores Mantenimiento de cada parte El mantenimiento dentro del equipo que compone el quemador es importante ya que por medio de este se aprovecha al máximo todo el combustible y el calor producido por la combustión. La naturaleza de las muestras aspiradas determina la frecuencia de la limpieza del quemador. Si función normalmente, no requerirá limpiezas frecuentes. La cámara del quemador deberá reacondicionarse después de trabajar con disolventes orgánicos o cuando se aspiren muestras con un contenido elevado de sólidos. El quemador deberá dar una llama uniforme a lo largo de la ranura. Una llama desigual puede indicar que la ranura necesita una limpieza. Tras haber desconectado la llama apagada y conectado el aire, se pasara cuidosamente una lámina fina de metal a través y a lo largo de la ranura, sin mellar sus bordes. Para

limpiar los sedimentos incrustados en la ranura de la cabeza del quemador puede que sea necesario quitar la cabeza de la cámara del quemador, dejarla durante toda la noche a remojo en una disolución detergente y a continuación enjuagarla con agua desionizada y secarla con el aire limpio. Si se aspiran pruebas acuosas o muestras orgánicas como aceite o extractos de metilsobutilcetona, la señal de la absorción producida pueden ser ruidosos e irregulares, tras la aspiración de muestras orgánicas, se aspirara durante cinco minutos un disolvente orgánico limpio del que se sepa que es miscible con las muestras que acaban de aspirarse. Después de esto se aspirara acetona durante

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cinco minutos. Si se han formado sedimentos en la cámara del quemador, este se demostrara y limpiara empapándolo en una disolución detergente con un cepillo

para botellas. En la cámara de mezcla no se utilizan ácidos ni limpiadores de tipo domestico se evitara dar su recubrimiento plástico con productos abrasivos. El tubo de desagüe de residuos se limpiara a fondo con agua. El colector vaciara y se rellenara de agua, las disoluciones peligrosas o corrosivas se eliminaran debidamente y se observaran las normas locales sobre los efectos de los residuos en el medio ambiente. Tras la aspiración de muestras con concentraciones elevadas de plata, cobre o mercurio, el quemador se limpiara siempre en una llama de acetileno, ya que si se deja que se sequen podrían formarse acetiluros inestables explosivos. Inmediatamente después de realizar este tipo de análisis se enjuagaran a fondo el tubo de desagüe de residuos y la cámara de mezcla del quemador, y esta se inspeccionara visualmente para asegurarse de que se ha eliminado toda taza de residuos. Considerando los elementos que se encuentran en constante contacto con materiales corrosivos los cuales deterioran parte de su estructura y principalmente sus elementos internos los cuales hacen que estos fallen. Los elementos que principalmente se encuentran en constante riesgo de corrosividad son las válvulas, los filtros, tuberías, tanque de combustible, mangueras de alimentación, electrodos, transformador, censores de flama, foto celda, manómetros, medidores de nivel etc. Los cuales son primordiales para un buen funcionamiento.

Clasificación de actividades de mantenimiento Dependiendo del trabajo realizado por el operario en el área de mantenimiento, se clasifican así: 

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Mantenimiento correctivo, este se marca en el formato cuando el mantenimiento se realizo para corregir algún defecto o daño en la maquinaria que no permite que esta pueda continuar en el proceso.

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 Mantenimiento preventivo, se dice que se realiza este tipo de mantenimiento cuando es un manteamiento planeado y generalmente es para prevenir posibles daños no previstos en el futuro. Mejoras, en el formato las mejoras significan las nuevas implementaciones que se hacen a la compañía para mejorar su sistema producido y en general la calidad de vida de las personas.

Servicios generales, este tipo de mantenimiento indica si el trabajo que se está realizando no es propio de la empresa, si no que puede ser un trabajo realizando a personas ajenas a la compañía o trabajos que no son usuales y no es posible ubicarlos en algún tipo de mantenimiento establecido en el formato. Utilería, se refiere a todo el mantenimiento de utensilios y herramientas de trabajo de cada una de las secciones, por ejemplo el mantenimiento realizado a las matrices de las extrusoras, los discos de las cortadoras entre otros. Producción, algunas veces los mecánicos de mantenimiento son asignados para realizar algunas labres par el acabado de algunos pedidos especiales de clientes que requieren por ejemplo maquinados, por lo que es necesario que se indique el tiempo laborando en esta parte. Higiene y seguridad, es el tiempo dedicado por parte de los trabajadores a realizar labores de limpieza de sus equipos y lugares de trabajo, asistencia de charlas de seguridad industrial ofrecidas por el departamento que lleva el mismo nombre, y en general los trabajos ue se realicen por el bienestar de la personas de la empresa.

Mantenimiento del sistema El mantenimiento dentro del sistema del quemador consiste en barios procedimientos los cuales dependerán del tipo de quemador utilizado y tipo de combustible a utilizar durante el proceso de combustión. El sistema de un quemador comprende los siguientes elementos importantes los cuales deben de ser revisados en periodos determinados por el personal de mantenimiento los cuales consisten en correctivo, preventivo y predictivo. Tomando en cuenta que el sistema se divide en:  

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Sistema de alimentación de combustible Sistema de alimentación de aire

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 Sistema de seguridad Sistema electrónico Sistema eléctrico Partes internas del quemador Sistema de desagüe del quemador

Sistema de alimentación de combustible El sistema de alimentación de combustible es una de las mas importantes ya que por medio de ella alimentamos al quemador, el combustible puede ser gas, combustibles sólidos o combustibles generados en los procesos como son biogás y licor negro. El mantenimiento de un sistema para un quemador que maneja gas, es de por lo menos 1 ve al año, ya que este combustible no es de alta corrosividad pero es indispensable tener una instalación eficiente sin fugas dentro del proceso de alimentación hacia el quemador. El mantenimiento de un sistema para un quemador que maneja combustible sólido. Es de por los menos 2 veces al año, siendo este un combustible altamente corrosivo el cual daña a ciertos elemento que se encuentran en constante contacto con el mismo. Uno de los factores es la incrustación en la redes de tuberías los cuales impiden una eficiente alimentación al quemador, tomando en cuenta que estos combustibles son calentados antes de llegar al quemador ya que si no se hiciera si resistencia a ser transportado sería difícil por su densidad. Sistema de alimentación de aire Este sistema es indispensable dentro de la relación aire/ combustible la cual permite una buena mezcla y una eficiencia de combustión adecuada. Este cumple dos funciones cuando es requerido para la mezcla y cuando es requerido para realizar un barrido total dentro del hogar. El control de la relación aire/ combustible actualmente es por medio de relacionado res electrónicos, así como medidores másicos en el caso de combustibles líquidos y placa de orificio para combustibles gaseosos, y elementos finales de control como son persianas reguladores de flujo de aire en la succión de los ventiladores de tiro forzado, o en algunos casos mediante inversores de frecuencia que regulan la velocidad de los motores de los ventiladores, y en el combustible mediante válvulas neumáticas reguladores de flujo.

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Sistema de seguridad Los quemadores cuentan con sistemas de seguridad los cuales son muy importantes para evitar accidentes para el personal y para la propia empresa, y estos son algunos de ellos, válvulas, sensores, medidores de nivel, medidores de presión y detectores de flama.

Las válvulas cumplen funciones múltiples ya que por medio de ellas podemos controlar el fluido de alimentación de combustible y al mismo tiempo estrangular el paso del mismo. Los sensores son un elemento necesario dentro de cualquier sistema, estos nos ayudan a detectar cualquier falla para un proceso y al mismo operador para saber si el equipo trabaja adecuadamente cuando este requiere información. Los medidores de noveles nos ayudan a controlar el volumen de combustible o agua o cualquier otro elemento solido que requiera un control constante. Los medidores de presión son elementos que nos ayudan a saber la presión de alimentación y poder controlarla mediante la válvula de alimentación evitando así sobrepresiones o presiones bajas. Los detectores de flama son muy importantes para poder trabajar dentro de un quemador ya que puede dar la orden automáticamente des seguir alimentando de combustible cuando la ignición fue eficiente, pero si la ignición no fue eficiente, el detector de llama detiene la alimentación de combustible y la cual da la orden automática o ya sea manual de dar un barrido total durante 30 segundos para evitar la acumulación de gases de alta explosividad.

Sistema electrónico Es indispensable dar mantenimiento a este sistema ya que por medio de él, todos los elementos electrónicos pueden ser controlados y si este sistema falla todo el sistema que depende del trabajar erróneamente y hoy en día son los PLC. Todo el sistema de alimentación electrónico es la fuente primaria dentro de un quemador y de sus componentes principales los cuales funcionan únicamente con energía eléctrica. Sabiendo que la ignición es realizada por medio de un arco eléctrico y sin este no se puede realizar el proceso del quemador.

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Partes internas del quemador Los quemadores de gas la mayoría de sus componentes son fijo y requieren esporádicas limpiezas como mantenimiento, la garganta del quemador es de configuración geométrica específica, los materiales refractarios con los cuales está hecha sufre deterioro por efectos del calor, vibración y tiempo de servicio, por lo que deben ser reconstruidas vigilando respetar el diseño original. En el caso de las lanzas o atomizadores para quemador de combustibles líquidos si requieren desarmado, limpieza y cambio de piezas desgastadas, mas frecuente, dado que el combustible líquido es susceptible de acarrear impurezas que obstruyen los conductos. Los electrodos de igual manera deben de ser calibrados y el fabricante especifica la distancia entre ellos. El operador de la caldera debe de estar capacitado para detectar deficiencias de su quemador y el momento preciso para sacarlo de servicio y darle el mantenimiento requerido.

Sistema de desagüe del quemador El sistema de desagüe del quemador se enjuagara concienzudamente con agua para eliminar residuos cáusticos, corrosivos u orgánicos que pudieran dar el tubo de desagüe y la cámara. Se recomienda efectuar esta operación al término de cada jornada de trabajo.

Mantenimiento del sistema El mantenimiento dentro del sistema del quemador consiste en varios procedimientos los cuales dependerán del tipo del quemador utilizado y tipo de combustible a utilizar durante el proceso de combustión.

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El sistema de un quemador comprende los siguientes elementos importantes los cuales deben de ser revisados en periodos determinados por el personal de mantenimiento los cuales consisten en correctivo, preventivo y predictivo. Tomando en cuenta que el sistema se divide en:

     

Sistema de alimentación de combustible. Sistema de alimentación de aire. Sistema de seguridad. Sistema electrónico. Sistema eléctrico. Partes internas del quemador.

Sistema de alimentación de combustible: El mantenimiento de un sistema para un quemador que maneja gas, es de por lo menos una vez al año, ya que este combustible no es de alta corrosividad pero es indispensable tener una instalación eficiente sin fugas dentro del proceso de alimentación hacia el quemador. El mantenimiento de un sistema para un quemador que maneja combustible sólido, es de por lo menos 2 veces al año, siendo este un combustible altamente corrosivo el cual daña a ciertos elementos que se encuentran en constante contacto con el mismo. Uno de los factores es la incrustación en las redes de tubería los cuales impiden una eficiente alimentación al quemador, tomando en cuenta que estos combustibles son calentados antes de llegar al quemador ya que si no se hiciera su resistencia a ser transportado sería difícil por su densidad.

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Pruebas a quemadores

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Diseño de un quemador Uno de los principales requerimientos en el diseño de un sistema de quemado es la combustión 100% sin humo para sistemas de desfogues que son frecuentes y vayan a ser localizados en zonas pobladas. La operación sin humo debe ser en todo el rango de flujo de desfogue del quemador. Para promover la distribución uniforme del aire de combustión, y así prevenir la formación de humo, se requiere de energía para crear turbulencia y mezclar el aire de combustión con el gas a quemar. Esta energía puede estar presente en los gases, en forma de presión o bien, puede ser suministrada por otros medios, tales como la inyección de vapor de alta presión, aire comprimido o soplado de aire a baja presión a los gases de salida de la boquilla del quemador. La eliminación de humo en los quemadores se puede conseguir por medio de las siguientes técnicas: 

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Para gases de desfogue de alta presión, 1.05 kg/cm2 (15 psig), se debe contar en la boquilla del quemador con un poder calorífico mínimo 1779.66 kcal/m3 (200 BTU/ft3 ). Para fluidos con baja presión en la boquilla del quemador [0.35 kg/cm2 (5 psig)] y un poder calorífico mínimo de 2669.49 kcal/m3 (300 BTU/ft3 ) debe disponerse de servicios auxiliares (agua, aire o vapor). Los fluidos con poder calorífico bajo, requieren inyección de gas combustible.

Aspectos para la selección de quemadores La selección adecuada del tipo de quemador, depende de las siguientes consideraciones:        

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Estado físico del fluido a quemar. Masa relevada. Límites de radiación térmica. Límites de concentración de contaminantes. Emisión de humo. Emisión de ruido. Espacio disponible para su instalación. Costos de instalación y operación.

Los quemadores de campo se clasifican en:   

Quemadores elevados. Quemadores enclaustrados (enclosed). Quemadores de fosa.

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Quemadores montados en brazo (boom).

Factores de diseño. A) requisitos para determinar el diámetro.  Un quemador debe ser capaz de mantener una flama estable durante el mayor flujo posible, los vapores deben estar libres de líquidos y la formación de humo debe minimizarse con el fin de cumplir con las regulaciones ambientales establecidas en el articulo 12 del reglamento para la prevención y control de la contaminación atmosférica originada por la emisión de humos y polvos.  Debe mantener un encendido continuo.  El diámetro del quemador se debe seleccionar con base en la velocidad de salida de los gases y la caída de presión a través de la boquilla.  Se debe estimar una velocidad adecuada de salida de los gases a quemar para mantener una flama estable.  Para seleccionar la boquilla de quemado se debe determinar la presión máxima, la temperatura máxima, la composición de los gases a quemar y considerar que en las descargas de desfogue más frecuentes se debe operar sin emisión de humo y puede permitirse la emisión de humo, solo en caso de las descargas de emergencia por periodos de tiempo muy cortos.  El quemador debe diseñarse para la condición de flujo máximo.  Las cargas de relevo afectan grandemente el tamaño requerido de los cabezales del quemador y la línea ascendente. La carga total de relevo al quemador es obtenida por adición de las cargas de relevo que pueden ocurrir simultáneamente.  La velocidad de salida de los gases a quemar no debe ser mayor de 0.5 Mach para los máximos flujos, manteniendo una velocidad de 0.2 Mach para las condiciones de operación normal para sistemas de desfogue de baja presión.  Se recomienda una caída de presión de 13.79 KPa (2 psig) a través de la boquilla.

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B) requisitos para determinar la altura.

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La altura del quemador se debe seleccionar con base en la intensidad del calor radiante generado por la flama y en la distancia requerida de la base del quemador al punto en el cual se requiera tener la intensidad de radiación máxima permisible.

Niveles de radiasion recomendados para el diseño

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La estructura del quemador se debe diseñar con un valor de intensidad de radiación de 15.77 kW/m2 , (5000 BTU/h-pie2 ). El nivel de radiación permisible está en función del tiempo de exposición del personal; por lo que debe considerarse el tiempo en que tarden las personas de percatarse de una situación de emergencia y el tiempo que requieren para movilizarse.

c) En las emisiones de emergencia se considera que las personas reaccionan en un tiempo de 3 a 5 segundos y se requieren 5 segundos más para que el personal se retire del área, por lo que resulta un tiempo total de exposición de 8 a 10 segundos. El nivel de intensidad de radiación permisible en la base del quemador es de 4.73 kWm² (1 500 BTU/h-pie²) para un tiempo máximo de exposición de 9 segundos. d) Cuando se manejen gases tóxicos debe considerarse también, que el quemador tenga la altura suficiente para que la concentración de los mismos a nivel del piso no exceda el límite aceptable de toxicidad en caso de que se extinguiera la flama del quemador (Ver Tabla 11 del anexo).

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e) Para el diseño de la estructura de los quemadores se debe considerar la temperatura de los gases desfogados, la resonancia producida por el viento y la temperatura ambiente.  

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Los valores recomendados de nivel de ruido en función del tiempo de exposición se muestran en tabla 10. El nivel de ruido, producido en el quemador no debe exceder de 85 db a nivel de piso para desfogues frecuentes y no debe exceder de 105 db a nivel de piso para desfogues esporádicos. No todo el calor generado por la reacción de combustión es transmitido por radiación, por lo que debe determinarse la fracción de calor radiado. Los valores de la fracción de calor radiado (F´), según Oenbring y Sifferman, dependen del peso molecular del gas : M de 16.8, F´ = 0.25 M de 40 sin inyección de vapor, F´ = 0.5 M de 40 con inyección de vapor, F´ = 0.4

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El efecto del viento se debe considerar para determinar el centro de flama y calcular la distancia a la cual se debe instalar el quemador.

Una flama bajo influencia de viento se inclina en la dirección que el viento está soplando. El efecto del viento lateral se muestra en las figuras 28 y 29, las cuales relacionan el desplazamiento horizontal y vertical del centro de la flama con la relación de velocidades del viento lateral y de salida de los gases.

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Normatividad para calderas Norma oficial mexicana nom-122-stps-1996, relativa a las condiciones de seguridad e higiene para el funcionamiento de los recipientes sujetos a presión y generadores de vapor o calderas que operen en los centros de trabajo.

Objetivo Esta Norma Oficial Mexicana establece los requisitos mínimos de seguridad e higiene con que deben contar los recipientes sujetos a presión y los generadores de vapor o calderas que se instalen en los centros de trabajo, así como las características de las inspecciones que se realicen con el fin de vigilar el cumplimiento de esta Norma.

Campo de aplicación Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en los centros de trabajo donde se utilicen los recipientes sujetos a presión y generadores de vapor o calderas a que la misma se refiere.

Excepciones Para efectos de esta Norma, los equipos que cuenten al menos con una de las características citadas en este punto, quedan exceptuados del trámite de autorización de funcionamiento por esta Secretaría, debiendo cumplir con los demás puntos de la presente Norma:

Recipientes sujetos a presión Los recipientes sujetos a presión con un diámetro interior menor a 152 mm. Que contengan agua con temperatura inferior a 70 ºC, y un volumen menor a 450 litros. Los que trabajen a presión atmosférica en el centro de trabajo donde estén instalados Los interenfriadores de compresores y carcazas de bombas.

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Recipientes a presión, los cuales son partes integrales o componentes de dispositivos mecánicos de rotación o reciprocantes, tales como bombas, compresores, turbinas, generadores, cilindros hidráulicos o neumáticos y máquinas en general. Los que trabajan con agua o aire a una presión menor de 5 kg/cm2. Los recipientes sujetos a presión para líquidos criogénicos con diámetro interior menor a 1000 mm y con una capacidad menor a los 1000 lts.

Selección de quemadores Parámetros de los quemadores • Potencia térmica o nominal: Es la cantidad de calor que puede proporcionar un quemador. También se denomina caudal térmico o gasto calórico referido al PCI. Se calcula como el producto del caudal del combustible por el poder calorífico inferior. • Modulación del quemador: Es la relación entre la potencia térmica o nominal máxima y la mínima que un quemador es capaz de proporcionar con un funcionamiento correcto (llama estable, combustión completa, etc.) • Una llama. • Varias llamas. • Modulante •Atendiendo a la mezcla de combustible y comburente: • Difusión, (sin mezcla previa) la mezcla se realiza en el instante de la combustión. • Premezcla, La mezcla se realiza parcial o totalmente antes de alcanzar la cámara de combustión. • Atendiendo la velocidad de la mezcla aire-combustible combustible: • Laminar, velocidad de mezcla baja, llamas largas. • Turbulento, velocidad de mezcla alta, llama corta.

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•Tiempo de combustión: Es el tiempo transcurrido entre el instante en que un volumen infinitesimal de mezcla llega al frente de llama y el momento en que ese mismo volumen se ha quemado totalmente. • Explosivas • Estacionarias • Impulsión: Es la fuerza que se ejerce sobre el combustible en su descarga y suele ser la suma de dos términos: la cantidad de movimiento del combustible y la presión estática. • Potencia específica: Es el cociente entre la cantidad de calor suministrado por el quemador (potencia térmica o nominal) y la sección de los orificios de salida del mismo.

Criterios generales relativos al quemador:      

Temperatura a alcanzar Naturaleza de los productos de combustión Diseño de la llama Atomización Rango de operación mínima y máxima carga térmica a manejar Ruido

Pasos para la selección de un quemador de acuerdo al manual de la compañía DE DIETRISH   

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Checar en varios manuales de fabricante las características de los quemadores . Seleccionar el fabricante o distribuidor de quemadores y checar cual es el más conveniente. Ya teniendo seleccionado el manual de fabricante del quemador, observar detalladamente los diferentes modelos de quemadores mencionados en dicho manual. En base a lo antes ya mencionado y tomando en cuenta las especificaciones requeridas por la empresa, determinar cual quemador o más bien qué modelo cumple las especificaciones requeridas. Realizar cálculos con la ayuda del manual para verificar lo seleccionado. Ponerse en contacto con el proveedor del quemador, y realizar el pedido correspondiente.

Ejemplo: De acuerdo al manual de fabricante DE DIETRISH los parámetros que se debe de tomar en cuenta para seleccionar sus quemadores son los siguientes:   

Potencia del quemador requerida Tipo de gas disponible para el quemador (en este caso gas). La presión de alimentación del hogar.

A continuación se mostrara un ejemplo de la selección del quemador de acuerdo al fabricante DE DIETRISH. Presión de alimentación del hogar.

Potencia del quemador requerida por la caldera.

Gas disponible para la caldera.

Tomando en cuenta estos tres parámetros podremos escoger el quemador adecuado, siempre y cuando sigamos las especificaciones de este proveedor de quemadores.

Conclusión Los quemadores son parte esencial de un generador de vapor por tal motivo es importante al momento de realizar la selección del mismo amaizar detalladamente que cumpla con las características necesarias de operación, como la potencia, la temperatura y lo más importante que tan eficiente será el mismo al momento de estar trabajando.

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Cuando se realiza la compra de una caldera esta trae su quemador el cual viene con las características especificas de operación para el dispositivo en el cual está trabajando, sin en cambio si partimos de la selección de un quemador en base a las características que necesitemos todo esto cambiara y tenemos que tener demasiados factores en cuenta y con la ayuda de los manuales de fabricación de los quemadores nos guiaremos para encontrar el quemador ideal para la caldera que ocuparemos o de las características que necesita.

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