Manual Para Instaladores

7/25/2019 Manual Para Instaladores

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INTRODUCCION A LA COMBUSTON


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1. COMBUSTIBLES: - Tipos

- Caractersticas

- Consumos

2. EQUIPOS: - Hornos

- Generadores de agua caliente

- Calderas

- Secadoras de granos

3. QUEMADOR: - Definicin

- Rangos

- Curvas caractersticas- Clasificacin

4. COMPONENTES: - Controles

- Ramales de gas

- Pilotos

- Circuitos elctricos

5. PUESTA EN MARCHA: - Acometidas

- Purgado

- Verificaciones

6. REGULACIN: - Presurizacin, clapetas

- Rendimiento

- Influencia del exceso de aire

- Anlisis de gases

Temario


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1. COMBUSTIBLES:

Caractersticas:

COMPONENTEPRINCIPAL

PODER CAL.SUPERIOR

DENSIDAD(aire=1)

INFLAMABILIDADSUPERIOR

INFLAMABILIDADINFERIOR

GAS NAT. -METANO- 9.300 Kcal/m3 0,62 15 % 5 %GLP -PROPANO- 22.400 Kcal/m3 1,53 10 % 2 %

GAS-OIL: Poder calorfico = 10.500 Kcal/kg - Densidad = 0,86 kg/ltPoder calorfico = 9.000 Kcal/lt

FUEL-OIL: Poder calorfico = 10.300 Kcal/kg - Densidad = 0,94 kg/ltPoder calorfico = 9.700 Kcal/lt

LEA: Poder calorfico = entre 1.500 y 4.000 Kcal/kg. segn el tipo de lea.

Potencia quemada en Kcal/h:

Para combustibles lquidos solo basta con saber cuantos litros o Kg consume por hora. Esto sepuede medir directamente en el tanque diario, o en un recipiente de prueba y se calcula la potenciasegn los datos anteriores:

Q (lt/h)Pot (Kcal/h) = . Pc (Kcal/lt)

Q (Kg/h)Pot (Kcal/h) = . Pc (Kcal/Kg)

o tambin:


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2. EQUIPOS QUE UTILIZAN QUEMADORES:

HORNOS:

- Hornos rotativos para panadera:

De la placa identificatoria del quemador se puede obtener la potencia en Kcal/h. Por lo general estetipo de hornos utilizan 70.000 Kcal/h.

- Hornos de mampostera para panadera:La potencia se estima en funcin del tamao del horno. Si es redondo, se toma el dimetro interioraproximado, y si no lo es, se toma la superficie equivalente a ese dimetro. Para saber la potencia,se estima:

Para un 4 m: Pot= 100.000 Kcal/hPara un 6 m: Pot= 200.000 Kcal/h

GENERADORES DE AGUA CALIENTE (termotanques):

Pueden ser verticales u horizontales. Trabajan llenos de agua (no tienen control de nivel),generalmente tienen un tanque sobre nivel para la alimentacin del agua. Comandan al quemador

con uno o ms termostatos de corte.

CALDERAS:Segn su construccin pueden ser:- Acuotubular (con domo)- Humotubular


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Las humotubulares pueden ser:- De dos pasos, de tres pasos o de retorno de llama en el hogar

Para calcular la potencia calrica, se puede obtener por el mtodo ya visto de consumo de

combustible, o bien con los datos de la caldera:a) Marca y modelo:Con el modelo, se puede llamar al fabricante de la caldera para obtener todos los parmetrosnecesarios.

b) Con el tipo de caldera y la superficie de calefaccin:Supongamos tener por ejemplo, una caldera de 3 pasos y de 20 m de superficie de calefaccin,

para calcular la potencia se puede recurrir a la siguiente ecuacin:

maximizacin de 1,1:

El valor de 613, surge de la diferencia de entalpas* entre el vapor a 10 Kg/cm (= 663), y el agua deretorno a la caldera que la suponemos a 50 C (= 50). Los Kg vapor/hora por cada m de superficiede calefaccin, suelen variar entre 20 (para calderas de dos pasos de viejo diseo), y 40 (paracalderas de tres pasos de nuevo diseo).

* Entalpa: cantidad de calor a aplicar a 1 Kg de agua para producir 1 Kg de vapor.

20 m2

Pot =. 30

0,871,1 = 460.000 Kcal/h

Kg vapor

h.m2 . 613

Kcal

Kg vapor


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c) Con el tipo de caldera y la produccin de vapor:Similar al caso anterior, suponemos tener una calderade tres pasos, que a rgimen produce 1.000 Kg de vapor / hora:

SECADORAS DE GRANOS:Existen muy diversos modelos, pero podemos clasificarlas en dos tipos:

- Secadoras estticas: son simplemente silos donde el grano est almacenado y tiene aireadores a los que seles colocan pequeos quemadores para calentar el aire.El dato mas importante en este caso, es saber la capacidad de almacenamiento del silo y la cantidad y formade los aireadores.

- Secadoras de flujo continuo: estas son las comunmente llamadas secadoras en las cuales el grano entrahmedo por un lado y sale mas seco por otro.El dato ms importante es la marca y modelo de la secadora y la produccin de secado (Tn/h).

QUEMADOR:Para que exista una combustin, bsicamente se debereunir los tres componentes necesarios:


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Curvas de funcionamiento

Expresan el campo de trabajo de un quemador en funcin de la presin en la cmara de combustin(comnmente llamada contrapresin de hogar).

1 mbar = 1 g/cm2 = 10 mmca

El aire de combustin inyectado cumple con la siguiente ecuacin:

300 400 500 600 700 800 900 1000200

12

10

8

6

4

2

F G

H I

x 10 Kcal / h

mbar


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Curvas caractersticas de los ventiladores centrfugos:

P

H

100

01 2 3 4 5

1

3

4

4

5

6

6

7

8

8

10

12

14

9

00

PRESINP

(mbar)

POTENCIAH

(KW)

R

ENDIMIENTO

(%)

CAUDAL Q (m /s)3


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Clasificacin:

Segn su operacin: - ON-OFF: una sola etapa de fuego- 2 Etapas progresivas: Alto y bajo fuego con

servomotor- Modulante: llama variable en funcin de lademanda

Segn la presin de gas: - Baja presin (para AUTO-QUEM): generalmente200 mmca

(gas natural) - Alta presin (para AUTO-QUEM): generalmente

1600 mmca- Otra presin: a pedido

Segn el combustible: - Gas natural (o GLP)- Gas-oil- Dual

- Combustible lquido pesado (fuel-oil)

Segn el modelo: - De acuerdo al rango de potencia en el que trabajan


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COMPONENTES:(ver despieces en www.autoquem.com.ar)

Un quemador se compone bsicamente de los siguientes elementos:

Sistema de provisin de aire: - Motor- Cuerpo (caja de aire)- Turbina o ventilador- Registro (manual o automtico)- Cuello de admisin de aire- Servomotor

Sistema de provisin de combustible: - Filtro- Vlvulas automticas de cierre- Vlvulas de bloqueo- Medidores de presin- Vlvulas de regulacin (para gas)- Bomba (para combustible lquido)

Sistema de mezcla en boquilla: - Cabezal mezclador- Difusores- Boca de llama- Elementos de ignicin


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Sistema de seguridad: - Programador para secuencia de arranque- Control de llama- Detector de llama

- Presostato de aire- Presostato de gas- Alarmas- Sensores por microcontacto

ELEMENTOS DE SEGURIDAD Y CONTROL

- PROGRAMADOR DE ENCENDIDO:Son los encargados de dar la secuencia de arranque del quemador, trabajando en formaconjunta con los componentes de seguridad.Segn su principio de funcionamiento, pueden ser:

ELCTRICOS.

ELECTRNICOS. ELECTROMECNICOS.

Existen diversos modelos de programadores, desde los ms sencillos hasta muy complejos deacuerdo al tipo y potencia que van a comandar.


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- CONTROL DE LLAMA:Su funcin es la de verificar la existencia o no de llama, segn en que momento se considere(prebarrido, encendido, stand by, etc.). Este equipo trabaja en conjunto con el programador deencendido, generalmente se encuentra alojado dentro del mismo programador.

- DETECTORES DE LLAMA:Son los que sensan la llama. Frente a la presencia de fuego, producen la variacin de unparmetro (generalmente tensin o resistencia), la cual es detectada por el control de llama.Los detectores, segn su principio de funcionamiento, pueden ser:

POR IONIZACIN FOTOCLULA INFRARROJO ULTRAVIOLETA

- VLVULAS DE CONTROL AUTOMTICO PARA GAS:V.A.C.: Vlvulas automticas de cierre.

Son comandas por el programador, recibiendo de l la seal elctrica para abrir o cerrar.Permiten el paso del gas hacia el quemador o lo anulan.Las V.A.C. pueden ser:

A DIAFRAGMA (para presiones inferiores a 1.600 mmca)A PISTN


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Tambin se diferencian por su accionamiento:

ELECTROMAGNTICO (solenoide)

ACTUADOR (motor)

Tambin se clasifican segn la velocidad de actuacin:

APERTURA RPIDAAPERTURA LENTA (regulable)

El cierre, para todos los casos, es siempre menor a 1 seg.

- SENSORES Y MICROCONTACTOS:Estos elementos se colocan generalmente en las partes mviles para controlar que la posicin delas mismas sea la correcta. Ejemplo:

MICROCONTACTO DE VLVULA AUTOMTICA DE CIERRE CONTACTOS DEL REGISTRO DE AIRE SENSORES DE PRESENCIA DE AIRE DE COMBUSTIN


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- PRESOSTATOS:

Cuentan con un contacto inversor que cambia de estado cuando la presin crece o desciendemas all de la preestablecida. Esta presin preestablecida puede ser regulable o fija, deacuerdo al tipo de aparato.En quemadores a gas se utilizan:

PRESOSTATOS DE AIRE PRESOSTATOS DE GAS

- ACTUADORES:

Son mecanismos que modifican la posicin de los registros (de aire, de gas, etc) en formaautomtica.segn su funcionamiento, pueden ser:

SERVOMOTORES ELECTROIMANES HIDRULICOS NEUMTICOS


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-MANMETROS:

La presin del combustible es el parmetro que debe ser controlado en un quemador.Los manmetros ms utilizados son:

TUBO EN UA DIAFRAGMATUBO BOURDN

- ALARMAS:

Existen sistemas que frente a alguna anomala, actan dando seal de alarma (acstica y/o visual)y generalmente trabajan con el programador, bloquendolo (el botn de reset permite eldesbloqueo manual).

La seal de alarma puede ser enviada a distancia, colocando una campanilla o una luz(generalmente las alarmas trabajan a 220 V).


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INTERRUMPIDO

VALVULAS

PRINCIPALES

PILOTO

TIEMPO

PERMANENTE

VALVULAS

PRINCIPALES

PILOTO

TIEMPO

P

L

O

T

O

S


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1 2 3 4

ALARMA220 Volt

FASE

NEUT

RO

BORNERA DEL QUEMADOR

VARILLAIONIZACION

(17)

Controles lmites

enclavados con la fase

PA


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4

(4)

(17)

M

K1

R

3 x 380 Volt - 50 Hz(Motor trifsico - 2800 RPM)

ESQUEMA ELECTRICODE FUERZA MOTRIZ

(*) (*) (*)

T

RT

(*) FUSIBLES

S

S1

S3

S2

Controles lmites

enclavados con la fase

FA

SE

NEUTRO

Control

bajo / alto fuego

ALARMA

BLOQUEO

(1) (0) (16) (13) (15) (0)

BORNERA DEL QUEMADOR

CONTROLbajo / alto fuego


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PUESTA EN MARCHA

ACOMETIDAS:

- Alimentacin elctrica:

Por lo general, estos equipos deben tener una alimentacin de comando y otra de fuerza motriz.

COMANDO: Lnea de 220 V / 50 Hz de corriente alterna monofsica (+10 , - 15 ), con

la fase a travs de los controles lmites (presostatos, termostatos, niveles de agua, etc.)

Es conveniente que el neutro respecto de tierra tenga 0 volt.

FUERZA MOTRIZ: Lnea trifsica de 3 x 380 V con tierra, que alimenta exclusivamente al motor del

ventilador.

Esta lnea debe estar protegida con fusibles acordes al motor y contactor del quemador.

- Alimentacin de combustible:

Para obtener en forma aproximada el dimetro de caera a utilizar, o bien, la cada de presin que

tendr una instalacin existente, se pueden utilizar los siguientes grficos para gas y gas-oil.

IMPORTANTE: Verificar antes de la puesta en marcha, el sentido de giro del ventilador


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PURGADO:

Si la instalacin de gas es nueva, se debe purgar la caera antes de la puesta en marcha

del quemador. Para ello es conveniente realizarla de la siguiente forma:

Cerrar la vlvula de bloqueo manual ubicada aguas arriba del filtro del ramal de gas

del quemador.

Sacar la tapa del filtro y retirar el elemento filtrante.

Colocar un cartn o algo similar sobre el orificio de salida para impedir que las

partculas slidas que llegaran con velocidad

p sen

de

l rgo

y lleguen a las vlvulas

de seguridad (VAC)

Abrir la vlvula de bloqueo en su totalidad por tiempo breve (dependiendo de la

ventilacin del lugar), esperar con vlvula cerrada que se evace el posible gas

acumulado en el ambiente, y repetir varias veces esta operacin hasta notar la

presencia de gas sin aire.

La operacin de abrir o cerrar la vlvula de bloqueo, se debe realizar en forma

gradual para evitar el GOLPE DE ARIETE y problemas con la vlvula reguladora

de presin.


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VERIFICACIONES

Despus de controlar que el nivel de tensin sea el correcto, se debe verificar tambin la presin del

combustible:

PARA GAS: con un manmetro colocado aguas arriba de las vlvulas automticas de cierre (VAC), verificar

que la presin cuando el quemador est parado (presin esttica) sea la nominal (200 mmca, 1.600 mmca,

etc.) y con el quemador funcionando (presin dinmica) no disminuya ms del 10 .

Verificar adems, posibles prdidas de gas en la caera de alimentacin y en el ramal del quemador cuando

est funcionando.

PARA GAS-OIL: las bombas para combustible lquido estn provistas de tomas de medicin de presin.

Colocando un manmetro se puede verificar que la presin sea 10 Kg/cm. El rango posible de trabajo para

los quemadores AUTO-QUEM es 8 12 Kg/cm.

Para la caera de gas-oil que succiona del tanque, es muy importante que no permita la entrada de aire para

que no se

descebe

. Es conveniente un cao directo de la bomba al tanque evitando codos, empalmes, etc.,

que produzcan filtraciones.

Otro tema importante a controlar es la temperatura a la que sern expuestos los componentes del quemador.

Se recomienda que no superen los 60 C. Si el frente del hogar irradia excesivo calor, se aconseja colocar

algn aislante trmico (amianto, refractario, etc.).


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PRESURIZACIN

Como se vio anteriormente, para poder combustionar una cierta cantidad de Kcal/h, es necesario que el

quemador ejerza una presin mayor a la que se produce en el hogar de combustin (comunmente

llamado contr presin . Para ello, estos equipos cuentan con una regulacin de la presurizacin, que

consiste bsicamente en regular el caudal de aire secundario del inyector del quemador, produciendo una

barrera de presin con el difusor de llama. Obviamente, segn se pudo ver en las curvas de los

ventiladores centrfugos, para mayor presin, menor caudal, o sea menor potencia en Kcal/h que puede

entregar el quemador.

Clapetas de chimenea

Se recomienda colocar siempre la clapeta en la salida a chimenea de la caldera. Con este simple

dispositivo se puede obturar la salida de los gases de combustin de 0 80 (recomendado). Como

consecuencia de esta regulacin, variamos las condiciones de presin del sistema y se pueden reducir

oscilaciones de la llama producidas por resonancias mecnicas quemador-caldera.

Por otra parte, en algunos casos, es posible aumentar tambin el rendimiento de transferencia por mejor

aprovechamiento.

Turbuladores

Son elementos que se colocan dentro del quemador con la finalidad de hacer rotar la llama. Tiene forma

de turbina y estn montados fijos dentro del quemador. Cuando pasa aire por ellos, gira formando la llama

ciclnica.

El ngulo de los labes de estos turbuladores por lo general se pueden variar segn la necesidad. Hay

que tener en cuenta que si el turbulador est muy cerrado, acta como presuriz dor.


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RENDIMIENTO DE COMBUSTIN

Influencia del exceso de aire

una combustin completa.Si el exceso de aire es muy bajo, se reduce el rendimiento por combustin incompleta(combustible sin quemar) y si es muy alto, tambin se reduce el rendimiento porque ese aire dems refrigera la caldera ya que ingresa a temperatura ambiente (~ 20 30 C) y sale por lachimenea a alta temperatura (~ 200 300 C), o sea, se lleva caloras de la caldera.

Para grandes excesos de aire, el monxido de carbono puede aumentar debido a turbulenciasque generan puntos de mala combustin en la llama.

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HOLLIN

MEZCLA AIRE / COMBUSTIBLE

COEFICIENCIA

RANGOOPTIMO

EXCESO DE AIREFALTA DE AIRE

O2

0


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Influencia del turbulador y la boca de llama

El turbulador (antes visto) produce el giro de la llama y vara su longitud, que en algunos casos

ocasiona un mayor aprovechamiento para la transferencia de caloras dentro del hogar.

De la misma manera, el largo y forma de la boca produce diferentes tipos de llama para distintos

usos.

Influencia del combustible

Cuando se quema combustible lquido, la llama es altamente luminosa (llama radiante). Esto

beneficia el rendimiento de tranferencia porque adems de las caloras que absorbe la chapa por

conveccin, tambin estn las caloras entregadas por radiacin.

Por el contrario, la combustin del gas natural produce un llama transparente y muy poco luminosa,

por lo que casi no tiene transferencia de caloras por radiacin. Sin embargo, se debe tender a

regular la llama lo ms radiante posible sin que se produzcan incrementos de monxido de

carbono y holln (puntas fuertemente amarillas).


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AN LISIS DE GASES DE COMBUSTI N

COMPONENTES DE LA COMBUSTIN

La combustin terica de un hidrocarburo es:

Oxgeno Agua

CXHY + O2 = CO2 + H2OHidrocarburo Dixido de carbono

Pero en la combustin real se encuentra:

Monxido de carb. xidos de nitrgeno

CXHY+ Az + Vn + Cenizas + O2+ N2= CO + CO2 + SOX + NOX+ Cen.+ CXHY+ H2OAzufre Vanadio Nitrgeno xidos de azufre no quemados

Para lograr una buena mezcla estequeomtrica, es necesario realizar un anlisis de gases decombustin. Este es el punto de partida de toda regulacin fina de un quemador, y permiteajustar el exceso de aire para lograr mxima eficiencia y mnima emisin de contaminantes.


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PARMETROS OBTENIDOS DEL ANLISIS DE GASES

SMBOLO DENOMINACIN UNIDAD VALORESRECOMENDADOS

TOXICIDAD

CO monxido de carbono ppm lo ms bajo posible venenosoCO2 dixido de carbono % lo ms alto posible noNO monxido de nitrgeno ppm lo ms bajo posible venenoso

NO2 dixido de nitrgeno ppm lo ms bajo posible corrosivo - muy venenosoSO2 dixido de azufre ppm lo ms bajo posible corrosivo - muy venenoso exceso de aire /1 1,05 1,20 ------

O2 oxgeno % 1 4 noO3 ozono ppm lo ms bajo posible siTch temper. de chimenea C depende del equipo ------Ta temp. ambiente C ------ ------

rendimiento % lo ms alto posible ------

P presin de tiraje mbar ------ ------MP material particulado mg/m3 lo ms bajo posible si


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