Combustion Calculo de Tiro

Fundamentos de combustión

E.U.I.T.I. de Donostia-San Sebastián

143

8. FUNDAMENTOS DE COMBUSTIÓN 8.1. COMBUSTIBLES Y COMBUSTIÓN

Una reacción química es una redistribución de los átomos de los reactivos para formar nuevas moléculas (productos) con desprendimiento o absorción de calor.

La combustión es una reacción química de oxidación de un combustible con una fuente de oxígeno (comburente) que normalmente es el aire ambiente, con desprendimiento de luz y calor.

Para que la combustión se lleve a cabo es necesario que tanto el oxidante como el combustible se encuentren en proporciones correctas, además el combustible debe encontrarse a una temperatura lo suficientemente alta como para que la ignición se lleve a cabo. Los procesos de combustión, al igual que en todas las reacciones químicas, deben cumplir el principio de conservación de la masa.

El carbón, el petróleo y el gas natural son los llamados combustibles fósiles, porque su creación dependió de las plantas y animales que habitaron el planeta hace muchos millones de años y que por tanto representan una cantidad finita que no es renovable, lo que supone una reducción paulatina de reservas.

Entre los combustibles sólidos se incluyen la madera, la turba y el carbón. La composición de estos combustibles varía de una muestra a otra, pero básicamente, tienen las siguientes características.

Composición (% en masa) Madera Turba Carbón bituminoso

Antracita

Carbono 50 60 85 94 Hidrógeno 6 6 5 3 Oxígeno 43 32 6 2 Cantidad de energía ( )kgkJ 16.000 18.000 32.000 34.000

Los datos de la tabla suponen al combustible libre de humedad y de ceniza (materia inerte). La madera y la turba tienen gran cantidad de humedad, alrededor del 20%.

Termotecnia Aplicada a la Ingeniería Eléctrica


144

Los combustibles líquidos, en general son destilados de petróleo, aunque también pueden obtenerse algunos a partir del carbón.

Durante el proceso de destilación del petróleo, del elemento más volátil que se vaporiza primero, se obtiene la gasolina, a continuación, de más a menos volátil, se obtienen el aceite diesel (gasóleo) y los combustoleos (fuel-oil). Todos ellos consisten principalmente en hidrógeno y carbono y forman una gama de combustibles hidrocarburos. La composición de un combustible líquido depende del campo petrolífero del que se extrae el crudo y del proceso de refinería.

Las características aproximadas de los combustibles líquidos son: Composición (% en masa)

Gasolina Diesel Combustoleo

Carbono 85 86 86 Hidrógeno 14 13 12 Contenido de energía 45.000 44.000 43.000

También se puede expresar la composición de los combustibles líquidos de la forma YX HC , siendo ésta la fórmula global del conjunto de hidrocarburos de que consta el combustible.

Un elemento que suele estar también presente sobre todo en los carbones, es el azufre, que se considera una impureza, pues es un elemento contaminante, ya que al combinarse con el oxígeno durante la combustión, forma 2SO , el cual al combinarse a su vez con el vapor de agua de los gases de combustión, forma una solución diluida de

24HSO que es causante de la llamada lluvia ácida.

El combustible gaseoso más común es el gas natural cuyo componente principal es el metano, 4CH , y tiene la ventaja de que además de su limpieza y fácil manejo, prácticamente no contiene azufre. También se obtiene gas combustible a partir del carbón. El contenido de energía del gas natural es aproximadamente de

NmkJ 3000.35 ( ).0y 01325,1 a 1 es 33 CbarmNm ο 8.2. PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES

Entre las principales propiedades de los combustibles están las temperaturas de inflamación y de ignición y el poder calorífico, que pasamos a definir a continuación. 8.2.1. Temperatura de inflamación

Es la temperatura a la cual el combustible comienza a arder en contacto con una llama, pero si ésta se retira, la combustión cesa. Es la máxima temperatura a la que puede calentarse un combustible sin riesgo de incendio.



145

8.2.2. Temperatura de ignición,

Es aquella temperatura con la que la llama originada es persistente y duradera. Es la mínima temperatura que debe de alcanzar cualquier punto de una cámara de combustión para que la combustión sea completa. Suele ser entre Cο20 y Cο60 superior a la de inflamación. 8.3. PODER CALORÍFICO DE LOS COMBUSTIBLES

Poder calorífico superior (P.C.S.) es el calor liberado por unidad de masa de combustible cuando los productos de combustión son enfriados hasta la temperatura original de las sustancias, de modo que el vapor de agua formado se condensa totalmente.

Poder calorífico inferior (P.C.I) es el calor liberado por unidad de masa de combustible después de deducir el necesario para vaporizar el agua formada por la combustión del hidrógeno.

kgkJmSCPICP OH en 500.2......

2−=

kgkJ.5002 es aproximadamente el calor latente de cambio de fase del agua a

Cο0 y OHm2

son kg de vapor formado por kg de combustible.

La determinación del poder calorífico se lleva a cabo mediante aparatos llamados calorímetros.

Los combustibles como el cok seco, que carece de hidrógeno, tiene un solo poder calorífico.

Dubbel, aduce las siguientes fórmulas que permiten obtener el P.C.I. de los combustibles:

- Para combustibles sólidos y líquidos, en kgkJ

OHOSNHC mmmmmmICP

2510.2840.9090.19280.6700.101040.34... −−+++=

Los valores, etc... ,, HC mm son el tanto por uno en masa de los componentes

del combustible.

- Para combustibles gaseosos; en NmkJ 3

624350.64800.35760.10640.12... HCCHHCO rrrrICP +++=

,r es la fracción molar



146

8.4. COMPOSICIÓN DEL AIRE

El aire atmosférico tiene una composición volumétrica de 21% de ANO de %1 , de %78 , 22 y trazas de otros componentes.

Para cálculos técnicos consideraremos el aire formado por 21% de

2 2 de %79y NO en volumen.

Consideraremos pues, que en el aire hay 76,32179 = , moles de 2N por cada mol

de 2O . Para la masa molar del aire tomamos un valor de 28,96. 8.5. ECUACIONES QUÍMICAS DE LA COMBUSTIÓN

Llamamos aire estequiométrico o aire teórico, a la cantidad necesaria de aire para que suministre el oxígeno preciso para la combustión teórica completa. Se dice que el aire teórico es combustión con aire al 100%.

El primer paso que hay que dar para resolver un problema de combustión es equilibrar la reacción química, teniendo en cuenta que tiene que haber el mismo número de átomos de cada sustancia en cada miembro de la reacción. Con esto es fácil hallar la relación aire-combustible y los análisis volumétricos y gravimétricos de los productos. Por ejemplo, calculemos el aire teórico para el benceno ( )66 HC .

( )

4444 34444 214444 34444 2144 344 21321

productos

reactivos

aireecombustibl

NaOHCONOaHC 2222266 76,33676,3 ++→++

El número de átomos a cada lado de la ecuación química tiene que ser el

mismo. Identificando, tenemos que:

5,723

6:2 =+=aO

( ) 2222266 2,283676,35,7 NOHCONOHC ++→++

Vamos a calcular ahora la relación teórica aire-combustible, sZ .

. 255,136612

96,2876,45,7combkgairekgZ s =

+⋅⋅⋅=

ya que NMm = .



147

Cuando se suministra más aire (por tanto más 2O ) del necesario para la combustión completa, decimos que la mezcla aire-combustible es pobre. Cuando el oxígeno suministrado es insuficiente, la mezcla es rica.

En general,

( ) 22222 76,322

76,34

Ny

xOHy

xCONOy

xHC yx

+++→+

++

combkgkgyx

yx

Z s 12

96,2876,44

+

⋅

+

=

Si hay defecto de aire (mezcla rica) aparecerá CO en los productos, ya que no

hay oxígeno suficiente como para que todos los átomos de C pasen a 2CO . El 2H , siempre se supone que pasa a OH 2 .

Si hay exceso de aire (mezcla pobre), aparecerá en los productos el

oxígeno sobrante. Ejemplo1

Una gasolina puede considerarse como octano, 188HC . Calcular la relación teórica aire-combustible. Escribir la reacción si la combustión se realiza con un 20% de exceso de aire y se realiza con un 90% de aire teórico.

( ) 22222

5,12

188 479876,34

188 NOHCONOHC ++→+

++

434 21

combkgkgZ s 115,1518812

96,2876,45,12 =+⋅⋅⋅=

Con 20 % de exceso de aire:

( ) 222222

15

188 4,565,29876,35,122,1 NOOHCONOHC +++→+⋅+484 76

combkgkgZZ s 138,182,1 ==

Con el 90 % de aire teórico:

( ) 22222188 3,42976,35,129,0 NOHbCOaCONOHC +++→+⋅+



148

5,2 ; 5,55,42

5,129,0 :

8 :

2==

++=⋅+=

babaO

baC

( ) 22222188 3,4295,25,576,325,11 NOHCOCONOHC +++→++

combkgkgZZ s 6,139,0 ==

Ejemplo 2

Determinar para el segundo apartado del ejemplo anterior, la composición volumétrica de los productos secos (es decir, descontando el agua).

( ) 222222188 4,565,29876,315 NOOHCONOHC +++→++

( ) 9,664,565,28secos =++=PN

aprox. de %12 de 11,958%

; 11958,09,66

8

2

222

2 CO

CO

V

V

N

Nr CO

P

COCO ====

;,,,

N

Nr

p

OO 03736920

966522

2=== 2%73,3 O

2%3,84 ; 843,09,664,56

2NrN ==

Muchas veces la composición de los combustibles sólidos y líquidos se da en

tantos por ciento en base gravimétrica, mientras que en los combustibles gaseosos se da en base volumétrica (por ej. el gas natural). Ejemplo 3

Un gasóleo C, tiene la siguiente composición gravimétrica: 86,9%C , %1,0 ,%5,0 ,%5,12 2 SH cenizas (ceniza es la materia inerte que no se quema).

Calcular el aire teórico, el volumen de humos a Cο200 por kg de combustible

quemado si se quema con un 20% de exceso de aire, la masa de 2SO , formada por cada kg de combustible quemado y el volumen de aire a Cο20 por kg de combustible.

Vamos a tomar como referencia 100kg de combustible.



149

( )

cenizasNSOOHCO

NOSHC

kg

+⋅+++→

→+

+++

+++

2

035,39

222

22

3812,10100

2

76,33817,1032

5,02

5,1212

9,86

76,332

5,04

5,1212

9,86cenizas

325,0

25,12

129,86

44 344 21

444 3444 21444444 3444444 21

combkgkgZ s 31,14100

96,2876,43817,10 =⋅⋅=

. 172,1731,142,1 combkgkgZZ s =⋅== λ

( )

cenizasNOSOOHCO

NOcenizasSHC

kg

+++++→

→++

+++

22222

22

100

2

842,460763,232

5,02

5,1212

9,86

76,3458,1232

5,02

5,1212

9,864444444 84444444 76

. 100425,62842,460763,232

5,02

5,1212

9,86combkgKmolNP =++++=

Suponemos los humos a la presión atmosférica normal: bar01325,1

. 228,24325.101

4733,314.862425,0 3 combkgmPRTN

V Ph =⋅⋅==

. 10016432

5,0 ;

325,0

2222combkgkgMNmN SOSOSOSO ====

Vamos a calcular ahora el volumen del aire.

. 593,0 1003,5976,4458,12 combkgKmolcombkgKmolNa ==⋅=

combkgmPRTN

V aaa 253,14

325.1012933,314.8593,0 3=⋅⋅==

combkgkgmsSO /01,0=



150

8.6. TEMPERATURA DE ROCÍO DE LOS HUMOS

Un aspecto importante a considerar es la temperatura a la que se condensará el vapor de agua formado en los humos. A esta temperatura se le llama temperatura de rocío. Es importante conocer la temperatura de rocío, ya que si el combustible lleva azufre en su composición, el 2SO formado puede combinarse con el OH 2 y formar ácido sulfúrico diluido, que es muy corrosivo y deteriora completamente las salidas de humos.

Con el ejemplo anterior, vamos a ver como se calcula la temperatura de rocío.

25,62

5,12y 425,62

2=== OHP NN

22

2 P

P

N

Nr OH

P

OHOH == por ser los humos una mezcla de gases ideales, OHP

2 es la

presión parcial del vapor de agua en los humos. (ver final del capítulo 3).

barPP

OHOH 101446,0

01325,1425,6225,6

2

2 =⇒=

Entrando ahora en las tablas de vapor de agua, vamos a ver a la presión de bar101446,0 , qué temperatura de saturación le corresponde y nos da aproximadamente,

Cο46 . Es decir, que: . Significa esto, que si en alguna zona de la salida de humos se alcanza una temperatura de Cο46 , allí habrá condensación del vapor de agua. Por ello las temperaturas de los humos no deben bajarse excesivamente. 8.7. ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN

Los productos de la combustión de una caldera o de un motor de combustión interna se pueden analizar por medio de aparatos analizadores de los cuales el más clásico es el aparato de ORSAT. El analizador de Orsat, absorbe de manera selectiva en diferentes soluciones químicas, los diversos gases constituyentes de los humos.

El análisis de Orsat es un análisis volumétrico en base seca (sin contar con el

OH 2 ). Teniendo en cuenta las propiedades de las mezclas de gases ideales, la fracción de volumen es igual a la fracción molar.

El analizador de Orsat, mide el % volumétrico de COOCO y , 22 suponiendo el resto 2N y nos permite comprobar la calidad de una combustión (si ha culminado o no).

CRο46=ϑ



151

Ejemplo 4

Un carbón tiene de composición gravimétrica: 222 %2,1 ,%8,9 ,%6 ,%78 NOHC y 5% ceniza (materia inerte).

Los humos dan un análisis de Orsat de: 22 %6,5y %9,0 , %5,12 OCOCO .

Hallar la relación aire-combustible y el porcentaje de exceso de aire.

Vamos a hallar primero el aire teórico.

( )

Productos

76,3

(*)32

8,923

1278

282,1

328,9

31278

22

69375,7

222

→

→+

−++

++++ NOcenizaNOHC

44 844 76

44 344 21

(*) Hay que tener en cuenta qué parte del 2O necesario ya lo aporta el propio combustible.

. 605,10100

96,2876,469375,7combkgkgZ s =⋅⋅=

( )

cenizasdNOcHO,CO,CO,

N,ObcenizasN,

O,

HCa

+++++→

→++

++++

2222

22222

6590512

7632821

3289

31278

El hecho de que aparezcan simultáneamente en los humos 2y OCO , es debido

a que en la práctica la combustión no es perfecta.

Identificando las moléculas:

06154,24,139,05,121278

: =⇒=+= aaC

011,212

6,529,0

5,1232

8,9:2 =⇒+++=+ b

cbaO

18462,63 :2 =⇒= ccaH



152

( )

cenizasNOHOCOCO

NOcenizaNOHC

kg

+++++→

→++

++++

2222

22

100

222

09,7918462,66,59,05,12

76,3011,2128

2,132

8,93

1278

06154,24444444 34444444 21

. 05,1410006154,2

96,2876,4011,21combkgkgZ =

⋅⋅⋅=

3248,1605,1005,14 ===

sZZλ

El exceso de aire es del %48,32

8.8. TEMPERATURA DE LA COMBUSTIÓN La temperatura en una cámara de combustión, o en el hogar de una caldera, depende de una serie de factores como son:

- el poder calorífico del combustible;

- la cantidad de agua a calentar (si se trata de una caldera);

- el exceso de aire;

- el flujo de combustible;

- las dimensiones y situación de las superficies a calentar que están sometidas a la radiación directa de la llama;

- la temperatura del aire de combustión;

- el aislamiento térmico de la cámara.

Para hallar la temperatura teórica de combustión (temperatura que se alcanzaría si la combustión fuera perfecta y perfectamente adiabática) se aplica el primer principio de la termodinámica.



153

C.C.

combustible REACTIVOS aire

humos PRODUCTOS

0−~Q

)0 entalpías, las para referencia deorigen ( CHH PR

ο= . e)combustibl de .un a (referido kgZc.I.C.PH aPaR θ+= .

Si el combustible está a temperatura superior a Cο0 , se añade cPc

c ϑ siendo

CkgkJ,~ccP

ο⋅− 12 (varía poco de un combustible a otro).

hPOHPCOP OHCOcmcmH ϑ...)(

2222++= (referido a kg1 de combustible). ,...,,

22 OHCO mm ,

con los kg de cada componente de los productos por kg de combustible quemado.

Los calores específicos de los productos para las diversas temperaturas aparecen tabuladas en la tabla 10-13 (ver fascículo). Para hallar hϑ hay que tantear con diversas temperaturas hasta que el valor del segundo miembro de la igualdad se haga igual al primero.

Para un cálculo rápido aproximado, podemos hallar Hp= (1+Z-c)·cph · θh,

siendo c, el tanto por uno de cenizas y cph = 1 + 0.00025· (θh+20)/2 kJ/kg·ºC que es el calor específico medio de los humos. Por ejemplo, para humos a 600ºC, cph = 1.0775 kJ/kg·ºC.

Caso de desconocer el P.C.I. se puede calcular mediante la fórmula de Dubbel.

Como ejercicio, calcular la temperatura teórica de combustión (también

llamada temperatura adiabática de llama) que alcanzaría el gasóleo C del Ejemplo 3 si se quema con un 20% de exceso de aire. Se suponen combustible y aire a Cο20 y el origen de referencia para el cálculo son 0ºC. 8.9. INFLUENCIA DE LA HUMEDAD DEL AIRE EN LA COMBUSTIÓN

La humedad del aire influye en la combustión, ya que ese vapor de agua aparecerá en los productos de combustión y absorberá una cantidad del calor producido en la combustión.

Por ejemplo, quememos propano ( )83HC con un 20% de exceso de aire a

Cο25 y humedad relativa del 60% estando el aire a presión atmosférica normal.



154

( ) 22

combustión de aire

del procede

2

H del combustión la

de procede

22

aire del agua de

vapor

2

seco aire

22

6

83 56,224376,348

32,1

2

NOOHNOHCOOHNNOHC vv ++++→++

++

434 21434 21434 2144 344 21434 21

barPPbarPC svsa 018996,003166,06,003166,025 =⋅==→=→= φϑ ο

Por la relación de gases ideales NPP

NPP

NN v

vvv =⇒= siendo va NNN +=

( ) ( )vvvav

v NNNNPP

N +⋅=+= 76,4601325,1018996,0

;

luego: OHKmolN v 2 de 54566,0= en el aire de combustión.

( )

44 344 21321combustión de aire

del procede

2

hidrógenodel combustión

la de procede

2

22222283

54566,04

56,22354566,076,36OHOH

NOCOOHNOHC

+++++→+++

combkgkgZ 8,1844

96,2876,46 =⋅⋅=

8.10. FORMACIÓN DE CONTAMINACIÓN EN LA COMBUSTIÓN

Las emisiones nocivas de los procesos de combustión también incluyen además de xNOSOSO los , 3y 2 (óxidos de nitrógeno), dado que a temperaturas altas algunas

moléculas de nitrógeno y el oxígeno reaccionan formando 2y NONO . Si el combustible es gas natural, las emisiones de xSO son mínimas, en cambio

tienen importancia los xNO .

Los sistemas de reducción de emisiones de xNO se clasifican en dos grandes grupos:

- Sistemas primarios, cuando se pretende minimizar la formación de los xNO .(Ejemplo: introducción de vapor de agua en las cámaras de combustión de las turbinas de gas).

- Sistemas secundarios, cuando se pretende eliminar los xNO formados.



155

(Ejemplo: la reducción catalítica de los xNO mediante adición de 3NH ).

La formación de los xNO está fuertemente influenciada por el tiempo de permanencia del combustible en la parte más caliente de la llama. Aminorando la temperatura de la parte caliente o reduciendo la cantidad de oxígeno en el centro de la llama y acortando el tiempo de operación de combustible, se pueden conseguir importantes reducciones en la emisión de xNO . En centrales térmicas, los quemadores reconvertidos de este modo (quemadores bajos en óxidos de nitrógeno) son capaces de reducir la emisión de los xNO incluso un 60%. Mediante sistemas de desnitrificación de humos, se pueden alcanzar reducciones del 80 a 90%.

Las emisiones de xNO se consideran muy peligrosas y la legislación con respecto a ellas es cada vez más dura.

En cuanto a los sistemas de desulfuración de humos, la técnica de uso más generalizada es el proceso de depuración húmeda, basado en rociar con una lechada de cal o de piedra caliza los humos. Con este sistema se puede conseguir hasta un 99% de reducción de las emisiones, pero la inversión económica necesaria es cuantiosa.

Almacenamiento a granel de caliza

Bombas de preparación de la lechada Agua de recuperación

Tanque para alimentar lechada de cal

Preparación de lechada de cal

Gas de escape limpio

A la chimenea de humos

Lavado eliminador de niebla Lavado de preparación Absorvedor

TCA Gas de salida de la caldera

Tanque de agua para lavado

Tanque de desperdicio de lechada Eliminación de desperdicio

Tanque de regulación del reciclado

Lec

hada

de

reci

clad

o

Sistema para eliminar 2SO . Es complejo, pero necesita muchas operaciones

para lograr cumplir con las normas de la EPA.

Para la eliminación de partículas en suspensión que van en los humos, se utilizan, ciclones, filtros de mangas y filtros electrostáticos. Las partículas sólidas en suspensión que van en los humos se denominan cenizas volantes.



156



157

8.11. ESTUDIO DEL TIRO. CHIMENEAS

El tiro es la depresión producida, natural o artificialmente en el hogar de una caldera o de un horno, lo que produce una entrada de aire y el desalojo de los humos por la chimenea. Se suele medir en centímetros de columna de agua.

Generador de vapor

entrada de aire

conductos

Chimenea

H

1

3

2

Se trata del problema de circulación de gases entre 1 y 3.

aP

La depresión en la base de la chimenea es 2PPd a −=

Consideremos la densidad de los humos en el interior de la chimenea aproximadamente constante e igual a hρ y la densidad del aire exterior .aρ

Como los humos están a mayor temperatura media que el aire exterior ah ρρ < y la columna de humos en el interior de la chimenea tenderá a subir.

Aplicando la ecuación de Bernoullí en la chimenea, tramo 2-3:

gHPP

Oh

+−

=ρ

23 ya que consideramos 23~ cc − .

3P es la presión atmosférica a una altura H del suelo, por lo que

gHPPgHPP aaaa ρρ −=⇒+= 33

Sustituyendo esto en la ecuación de Bernoullí,

gHPP

gHPgHP

Oh

a

h

a

h

aa

−=−⇒+−−= 122

ρρ

ρρρ

gH)(d ha ρρ −=⇒



158

8.12. ESQUEMA DE CALDERA Y ELEMENTOS AUXILIARES DE UNA CENTRAL TÉRMICA (C.T.) QUE QUEMA CARBÓN.

Esquema tecnológico de una instalación de calderas

a: canal de agua b: vapor sobrecalentado c: canal de combustible d: camino de circulación del aire e: canal de los productos de combustión f: camino de cenizas y de escoria 1: tolva de combustible 2: molino de carbón 3: ventilador de molino 4: quemador 5: contorno del hogar y de los conductos de gas del grupo de caldera 6: pantallas del hogar 7: colector

8: recalentador de vapor 9: economizador de agua 10: calentador de aire 11: depósito de agua 12: bomba de alimentación 13: ventilador 14: contorno del edificio de la estación de calderas 15: dispositivo separador de cenizas 16:aspirador de humos 17: chimenea 18: estación de bombas para evacuar el fango (pulpa de cenizas y escoria)



159

8.13. CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES TEÓRICAS DE LA CHIMENEA

Conocido el caudal de humos a evacuar hV& y supuesta una velocidad de circulación de humos, c , y la temperatura media de los humos, h

ϑ ,el tiro producido por la chimenea,

( )gHd ha

ρρ −= debe ser capaz de :

a) Suministrar la energía suficiente para que los gases salgan por la chimenea a

la velocidad 2

.2c

Pc hdρ=

b) Vencer las pérdidas de carga del sistema.

4 34 21

λ

chimenea propia laen carga de Perdidas

22

1

2

222c

DH

fc

Kc

DfP h

n

ihih

ρρρ ++=∆ ∑=

02,0=f para conductos lisos. 04,0=f para conductos de superficie normal. 026,0=f para conductos rugosos.

c) Producir la depresión necesaria en el hogar HOGARd

Cuando los conductos no son circulares, el diámetro equivalente eD , del

conducto es igual al diámetro del conducto circular que ocasiona la misma caída de presión a igualdad de caudal si el material es el mismo en ambos conductos.

b

a

( )( ) metros

ba

ba,D ,

,

e 250

6250

31 +⋅=

Para simplificar cálculos puede considerarse que la caída de presión es de ..15,0 camm por metro de conducto horizontal y ...5,2 acmm por cada codo.

Conocido HOGARd , tenemos que Para un cálculo más simplificado podemos suponer pérdidas de carga

solamente en la chimenea y multiplicar la altura calculada por 1,5.

HOGARd dPPd ++∆=



160

Ejercicio

Se desea proyectar una chimenea para evacuar los humos procedentes de la

combustión de hk500 de combustible que produce humos a razón de combkgNm 4,10 3 , sabiendo que la velocidad de escape de los humos debe ser de

sm4 , que la chimenea es de material rugoso, que la temperatura media de los humos es de Cο200 y que la temperatura del aire ambiente es de Cο20 . La chimenea es de sección circular y se necesita en el hogar una depresión de ...25 acmm

23 24581,925..25 4 500 4,10 mNacmmdsmchkgmcombkgNmV Hco

=⋅===== &

barPfCC aa 01325,1 ; 026,0 : rugosa superficie ; 200 ; 20 h==== οο ϑϑ

hchoo

hh

h

ho

o

oo VmVcombkgmVTT

VTVP

TVP && ====⇒= ; . 019,184,10

273473 3

; 5,2019,18600.3

500 3 smVh==& ; 625,0

45,2 2m

cV

A h ===&

29,0~625,044m

AD −⋅==

ππ

33 7464,0

473287325.101

' ; 205,1

293287325.101

'mkg

TRP

mkgTR

P

h

hh

a

aa

=⋅

===⋅

== ρρ

2222

6~97,524

7464,02

mNmNc

P hd−=== ρ

32512456y 0 hacemos ; mNdPdPPd Hd

=+==∆+∆+=

( ) ( ) ( ) mg

dHHgd

haha 56~

7464,0205,181,9251 −

−=

−=⇒−=

ρρρρ

mH 84565,1 =⋅=



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PROBLEMAS Y EJERCICIOS

1. Una gasolina cuyo análisis gravimétrico es: %5,84 de C y 15,5% de 2H se quema con una relación aire-combustible de 16 a 1. Calcular el tanto por ciento de exceso de aire y la composición de los productos secos de la combustión. - Resultado: 222 %85,84 ; %47,1 ; %6,13 ; %7 NOCO

___________________________________________________

2. Una cierta variedad de carbón dio la siguiente composición en peso:

2

2

2

de 4,2%

; de %5,1

; de 5% ; de %3,89

O

N

H

C

y el resto cenizas. Determinar la relación estequiométrica aire-combustible suponiendo que se utiliza un 30% de exceso de aire. Calcular también la temperatura de rocío de los humos en éste último caso. - Resultado: ; %719,4 ; 13,07% ; . 8,11 22 OCOcombkgkgZ s =

COHN ο5,31~ ; %595,4 ; %77 R22 −ϑ



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Combustion Calculo de Tiro

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