E.T. Ing. Roque G. Carranza

Instalaciones de Gas 6 3PROF: Arq. Pablo A. Bosch

UNIDAD 3: QUEMADORES Y COMBUSTINQUEMADORES DE GAS

Un quemador es un dispositivo para quemar combustible lquido, gaseoso o ambos (excepcionalmente tambin slido) y producir calor generalmente mediante una llama.

Habitualmente va asociado a una caldera o un generador para calentar agua o aire, pero tambin se usa en procesos industriales para calentar cualquier sustancia.

En funcin de su tamao, los puede haber desde un encendedor de cigarros, como para calentar una probeta hasta uno gigantesco capaz de producir 30000 kW o ms.

El combustible usado puede ser gaseoso, generalmente gas natural, butano, propano, etc.; lquido, generalmente gasleo (tambin fuel) o una combinacin de ambos (gas y gasleo), en cuyo caso se denomina quemador mixto.

Como ya vimos, una combustin es toda reaccin creada entre el material combustible y el comburente, activados por una cierta cantidad de energa, creando y desprendiendo calor, llamado reaccin exotrmica.

Tringulo del fuego y la combustin

Las combustiones dependiendo de la velocidad de propagacin, se pueden clasificar en varios tipos:

Combustiones lentas:

Las combustiones lentas no producen emisiones de luz generando poca emisin de calor. Se suelen producir en lugares poco ventilados con escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. Se trata de fuegos muy peligrosos ya que al darse en condiciones de poca aireacin cuando entra aire nuevo en la habitacin se produce un aumento del comburente activando el incendio rpidamente.

Combustiones Rpidas:

En las combustiones rpidas se produce una gran emisin de calor y luz con un fuego intenso. Si una combustin es muy rpida se puede producir una explosin. Las explosiones se consideran combustiones instantneas.

Podemos distinguir entre dos tipos de explosiones:

- Deflagracin: La velocidad de propagacin del frente de llamas no supera la velocidad del sonido.

- Detonacin (explosin): Una detonacin se da cuando la velocidad de propagacin del frente de llamas es superior a la velocidad del sonido (340 m/s).

Relacin Gas Aire:

Anteriormente vimos que, dependiendo de la cantidad de aire de la mezcla de gases, podemos obtener diferentes tipos de combustin, a saber:Combustin completa: Todo el combustible se oxida, combinndose con el oxgeno del aire, produce llama azul (no luminosa), y mayor rendimiento de calor y por lo tanto un mejor aprovechamiento energtico.Combustin incompleta: Debido a una falta de oxgeno, parte del combustible no se oxida produciendo residuos no deseados como monxido de carbono (CO) y carbono slido (holln). Y como consecuencia obtenemos menos rendimiento calrico del combustible.Por lo anterior, es necesario profundizar en el conocimiento de la mezcla de gases, introduciendo nuevos conceptos:Combustin ESTEQUIOMTRICA: Combustin con la cantidad terica de comburente estrictamente necesaria para la oxidacin del combustible aportado.Combustin CON EXCESO DE AIRE: Combustin con una cantidad de comburente, superior a la estequiomtrica. Combustin completa pero el exceso de aire produce un enfriamiento de la llama.Combustin CON DEFECTO DE AIRE: Combustin con una cantidad de comburente inferior a la estequiomtrica. Combustin incompleta.Con el fin de lograr una combustin ESTEQUIOMTRICA se han diseado dispositivos especficos para quema de combustibles, denominados QUEMADORES.

TIPOS DE QUEMADORES:

Los hay DE MEZCLA PREVIA: El gas combustible y el aire comburente se mezclan dentro del quemador, produciendo mucho calor. Y SIN MEZCLA PREVIA: El aire se mezcla a la salida del quemador produciendo una llama menos caliente.

QUEMADORES DE MEZCLA PREVIA

Los quemadores de mezcla previa son aquellos en que parte o la totalidad del aire necesario para la combustin completa, se mezcla con el gas a la entrada del quemador o inmediatamente antes de iniciarse la combustin.

Los sistemas de mezcla previa pueden ser:

Mquinas de mezcla o grupo de mezcla

Cmara de mezcla

Mezclador de induccin

Mezcladores

Mezclador de induccin: Es el dispositivo por el cual la energa de un fluido aspira al otro, (generalmente un inyector y un Venturi) es el dispositivo ms frecuentemente empleado, se distinguen los siguientes casos.

a) Mezcladores de induccin atmosfrica: El gas a la presin de la red o comprimido es el fluido inductor que aspira el aire ambiente.

Las partes del quemador de mezcla previa por induccin atmosfrica son:

- Inyector

-Cmara de mezcla (Efecto Venturi)

-Cabeza del quemador

b) Mezcladores de aire inductor y gas despresurizado: El aire comprimido aspira el gas, que es parcialmente despresurizado o reducido a presin atmosfrica.

MECHERO BUNSEN

Un mechero Bunsen o quemador es un artefacto de induccin atmosfrica, utilizado en laboratorios cientficos para calentar o esterilizar muestras o reactivos qumicos.

El quemador tiene una base pesada en la que se introduce el suministro de gas. De all parte un tubo vertical por el que el gas fluye atravesando un pequeo agujero en el fondo de tubo. Algunas perforaciones en los laterales del tubo permiten la entrada de aire en el flujo de gas (gracias al efecto Venturi) proporcionando una mezcla inflamable a la salida de los gases en la parte superior del tubo donde se produce la combustin, muy eficaz para la qumica avanzada.

La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamao del agujero en la base del tubo. Si se permite el paso de ms aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul). Si los agujeros laterales estn cerrados el gas slo se mezcla con el oxgeno atmosfrico en el punto superior de la combustin ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura ms fra y color rojizo o amarillento, la cual se llama "llama segura" o "llama luminosa".

El aire primario es el aire introducido en el quemador, que se mezcla con el gas antes de que salga por el orificio de descarga, mientras que el aire secundario, es el aire exterior que toma directamente la llama, en la zona en que se produce la combustin.

Inyector de gas: En los artefactos domsticos generalmente no es parte integrante del cuerpo del quemador propiamente dicho, pero est involucrado en forma especial al mismo, y a travs del orificio fluye el gas a la cmara de mezcla del quemador.

Cuando el aire primario o secundario es insuficiente, se produce una combustin imperfecta.El cono de una llama de combustin perfecta est constituido por las siguientes partes:

CONO INTERIOR: incoloro est formado por una mezcla de gas y aire que no ha alcanzado la temperatura de inflamacin.

CONO INTERMEDIO: envuelve al cono interior y arden el hidrgeno y el anhdrido carbnico con una luz verde azulada.

CONO EXTERIOR: las partculas de carbono, provenientes del cono intermedio, se calientan a tan alta temperatura que se ponen incandescentes y se queman. La periferia de ese cono luminoso es el lugar de la combustin completa.

Generalmente una llama amarilla es signo de aprovechamiento incompleto del combustible, hay presencia de holln y, a veces, vestigios de xido de carbono, altamente txico.Para que la llama sea estable, la velocidad de propagacin, debe ser igual a la velocidad de salida de la mezcla. Si es superior, sta es arrastrada y normalmente el aparato se apaga, mientras que si es inferior, la llama penetra en el quemador, en lo que se denomina retroceso de la llama.

El retroceso de llama es un fenmeno consistente en un frente de llama con caractersticas similares ms a una deflagracin que a una llama, es decir, con propagacin rpida, temperatura alta y onda de choque a presin elevada.Este problema no se presenta en la combustin de estufas o mecheros Bunsen en los cuales solamente hay conduccin de gas combustible y el oxgeno se toma del aire.

QUEMADORES PILOTO:

Para producir en forma rpida, eficiente y segura el encendido del quemador principal en el momento en que sea necesario, se emplea en determinados artefactos un quemador de bajo consumo, denominado piloto.Los pilotos de los quemadores de los artefactos domsticos son atmosfricos a baja presin, y su encendido y funcionamiento es independiente del quemador principal.

CONTROLES DE TEMPERATURA

TERMOSTATOSBimetlicos

Consiste en doslminasdemetalunidas, con diferentecoeficiente de dilatacintrmico.

Cuando la temperatura cambia, la lmina cambia de forma actuando sobre unos contactos que cierran uncircuito elctrico.Pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados cambiando su estado cuando la temperatura alcanza el nivel para el que son preparados.

Manuales:Son los que requieren intervencin humana para regresar a su estado inicial, como los termostatos de seguridad que realizan una funcin en caso de que la temperatura alcance niveles peligrosos.

Automticos

Regresan a su estado inicial sin necesidad de intervencin humana. Actan de una forma totalmente automtica, de ah su aplicacin actual en gran parte de los hogares.

De gas encerradoConsiste en ungasencerrado dentro de untubodecobre. Cuando la temperatura sube, el gas se expande y empuja lavlvula, que realiza una determinada funcin. Para regularlo se modifica el volumen del tubo, variando la presin.

Termostato de gas con ajuste de temperatura. Usado en acondicionadores de aire de ventana y pequeos refrigeradores. De parafinaTermostato de parafina para radiadores de vehculos.

Empleados en vlvulas de control defluido, contienenparafinaencapsulada que se expande al aumentar la temperatura; sta, a su vez, empuja un disco que permite el paso del fluido.

Cuando el fluido baja su temperatura, un resorte vuelve el disco a su posicin inicial cerrando el paso. Un ejemplo de este termostato es el empleado en el sistema de enfriamiento de los motores de combustin interna.

Electrnicos

Este tipo de termostatos estn construidos alrededor de un termistor. Un termistor es un dispositivo que cambia su impedancia dependiendo de la temperatura.

Existen muchas variantes de termostatos electrnicos, pero la mayora de las veces el componente real de lectura de temperatura es el termistor. Existen versiones antiguas donde empleaban termostatos de gas. En general, cualquier dispositivo que permita medir con electrnica la temperatura puede ser integrado en un termostato. Por ejemplo, resistencias de platino, semiconductores sensores de temperatura, etc.

OTROS MTODOS DE CONTROL DE LA TEMPERATURA

CONOS DE SEGER:Delgadas formas piramidales de una pasta especial, que sirven para medir la temperatura en el interior del horno, funden a la temperatura indicada, segn los componentes del mismo.

El cono piromtrico es un cuerpo piramidal triangular de unos 6 cm de altura, moldeado y prehorneado con materiales de primera calidad para asegurar su correcto desempeo acorde a su rango trmico.

Los conos se deben colocar en un ngulo inclinado sobre la vertical de aproximadamente 8, para tal fin la base viene con su corte a desnivel. Se deben asegurar con pasta refractaria para su correcta estabilidad o disponer de un soporte refractario adecuado.

El cono es un instrumento indispensable de trabajo para un ceramista, esto le ayudara cuando haga las quemas de cermica en crudo.

Gracias a este invento podemos saber la hora de apagado del horno, esto es debido a que cuando se hornea cermica en crudo, el horno sube a una temperatura extrema, y si el horno no tiene un sistema que te de esta informacin, corrers el riesgo de daar la cermica en crudo ytambin el horno.

Que indica el numero en el cono??El nmero indica la temperatura de fusin. Hay tablas que te dicen qu cono se usa para cada temperatura. Los conos se colocan delante de la mirilla del horno, donde los veas segn avanza la quema. Cuando se doblan, se ha alcanzado la temperatura prevista.Bibliografa:

Somaruga Mario:

-Curso prctico de instalaciones domiciliarias de gas. Ed. Construcciones Sudamericanas.

-Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/GasGUA DE ESTUDIO:1) Qu es un quemador?

2) Cul es la finalidad de quemar combustibles en un quemador y no directamente?3) Qu tipos de combustibles se pueden quemar en un quemador?

4) A qu llamamos combustin?

5) Cules son los elementos necesarios para que se produzca una combustin?

6) Segn la velocidad de propagacin de la llama. Cmo se clasifica la combustin?

7) De acuerdo con la clasificacin anterior completar:

La llama de un encendedor de cigarrillos es una combustin....... Las brasas incandescentes en una parrilla indican combustin..

Al encender la cocina, si se produce un fogonazo, estamos en presencia de una

8) Segn los gases emitidos durante la combustin podemos clasificar en.......................................................

.

9) Indicar los tipos de gases emitidos durante la combustin completa

10) Indicar los gases emitidos durante la combustin incompleta

11) Cundo la combustin es estequiomtrica?

12) Cules son los otros tipos de combustin relacionados con la anterior? Nombrar y explicar las diferencias13) Qu tipo de combustin se produce en los quemadores de gas? Con defecto de aire? Con exceso de aire? Estequiomtrica?14) Cules son los dos grupos en que se dividen los quemadores de gas?

15) Defina en qu consiste un quemador de mezcla previa y cuntas variantes del mismo existen.

16) Defina en qu consiste un quemador sin mezcla previa.

17) Graficar y especificar las partes de un mechero Bunsen

18) Qu tipo de quemadores son los ms usados en artefactos domiciliarios de gas?

19) En cuntas partes se divide un quemador de induccin atmosfrica?

20) Graficar las partes y especificar c/u de ellas.

21) Qu es el aire primario y secundario?

22) Indicar en el grfico anterior la ubicacin del aire primario y secundario.

23) Cmo est compuesto el cono de la llama? Graficar24) Describir cada parte del cono de llama.

25) Qu es el retroceso de la llama?

26) Para qu sirve el quemador PILOTO

27) De qu tipo es el Quemador piloto?

28) Qu es un termostato bimetlico? Graaficar.

29) Qu es un termostato de gas encerrado?

30) Qu es un termostato electrnico?

31) Qu es un termostato?

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