Quemadores de gas

Cerámica y Vidrio

Materiales y estructuras cerámicas para el diseño de quemadores de gas
R. MaRin
Ikerlan Energía, Centro de Investigaciones Tecnológicas, Juan de la Cierva 1, Parque Tecnológico de Álava, Miñano Menor, Álava, España.

Los materiales cerámicos han sido utilizados en la fabricación de quemadores radiantes desde largo tiempo atrás. Ello se debe a que las propiedades de losmateriales cerámicos resultan muy adecuadas para el desarrollo de quemadores: - Elevado punto de fusión, adecuado para soportar las elevadas temperaturas de la llama. - Elevada resistencia a la oxidación, que confiere a los quemadores larga vida sin degradación. - Muy bajo coeficiente de expansión térmica, que reduce las tensiones termomecánicas. - Muy baja conductividad térmica, con fuertesgradientes de temperatura a través del quemador que evitan el retroceso de llama. - Elevada eficiencia radiante, que reduce la temperatura de los humos y minimiza la producción de NOx. - Facilidad de conformado en diferentes estructuras: esponjas, placas con orificios, empaquetaduras de fibras, etc., cada una adecuada para un tipo de quemador. Todo ello ha provocado una gran expansión de los materialescerámicos para el diseño de quemadores de gas en los sectores doméstico, comercial e industrial de baja potencia. Desde los quemadores radiantes de superficie hasta los quemadores para hidrógeno, pasando por los quemadores volumétricos porosos, el abanico de posibilidades es inmenso. Solo hay que encontrar la combinación material-estructura adecuada. Palabras clave: gas, quemadores cerámicosradiantes porosos. Ceramic materials and structures applicable in gas burners design. Ceramic materials have been extensively used in the production of radiant gas burners since decades. The properties of these materials are well adapted for the development of burners: - High melting temperature, adequate for the high flame temperatures. - Good oxidation resistance, producing a long burner lifetime. -Extremely low thermal expansion coefficient, thus reducing thermo-mechanic stress. - Very low thermal conductivity, with strong temperature gradients through the burner head, thus avoiding flame flashback. - High radiant efficiency, lowering the fumes temperature and NOx production. - Variety of burner shapes and structures: foams, holed plaques, fibres, etc. allowing to produce different burnertypes. As a consequence, a strong expansion of the ceramic materials application in the development of gas burners for the domestic, catering, and industrial sectors, has been experienced. From the surface radiant burners to the burners for hydrogen or the porous radiant burners, there is a wide range of possibilities for the design of ceramic gas burners. There is a sole requirement: to find outthe proper combination material-structure. Keywords: gas, ceramic, porous radiant burners.

1. INTRODUCCIÓN Los materiales cerámicos han sido utilizados en la fabricación de quemadores desde largo tiempo atrás. En la memoria de todos están las estufas de butano o los asadores de pollos, equipados ambos con placas cerámicas con orificios. El elevado punto de fusión que estos materiales presentan,unido a su baja conductividad térmica, muy bajo coeficiente de expansión térmica y muy elevada resistencia a la oxidación, les hacen candidatos idóneos para esta aplicación (1). Además, estos materiales presentan una gran flexibilidad en cuanto a su conformado, con muy variadas estructuras: esponjas,
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placas con orificios, empaquetaduras de fibras, etc., cada una de las cuales adecuada paraun tipo específico de quemador o aplicación. Finalmente, los quemadores fabricados con materiales cerámicos presentan una muy elevada eficiencia radiante, junto con un espectro de emisión radiante muy ajustado al espectro de absorción del agua, lo que hace a los quemadores cerámicos muy adecuados para procesos de secado, curado, tratamiento térmico, etc. Esto ha provocado una gran expansión en...