Quemadores

67.30 Combustión – Unidad XI Unidad XI: Quemadores de difusión

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11.1 General Son aquellos dispositivos utilizados para los procesos de combustión, en los cuales el gas combustible y el aire penetran en la cámara de combustión en forma separada. La mezcla se produce por difusión turbulenta en el espacio previsto para la combustión.

Fig. 11. 1 Esquema de quemadores a gas con mezcla enel hogar Los quemadores de difusión dan llamas largas, poco intensas y de temperaturas relativamente bajas. En la Figura 11.2 se esquematiza la aplicación de un quemador a gas con llama de difusión típico de la industria del vidrio utilizados para su fusión en hornos a cubeta.

Fig. 11.2: Quemador para horno de vidrio 11.2 Quemadores con mezcla en el hogar, para hornos utilizados en la industriadel vidrio Las toberas del gas se ubican próximas al ingreso de la cámara de combustión, mientras que el aire precalentado proviene de un conducto lateral. Variando la inclinación del chorro, es posible obtener diversas velocidades de combustión; un ángulo de 45 grados produce una combustión rápida, mientras que con el flujo de gas paralelo al del aire se obtiene una reducción de la velocidad dela combustión y por lo tanto una llama larga y luminosa. El dispositivo precedente, modificado según el esquema reproducido en la Figura 11.3 está en condiciones de producir llamas de luminosidad variable.

Dr. Ing. E. Brizuela, Ing. J. C. Loza

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Fig. 11. 3: Quemador de luminosidad variable 11.3 Quemador con craqueo, para hornos utilizados en la industriadel vidrio (Figura 11.4) El gas se introduce a baja presión en las toberas A y a alta presión en las toberas D. El flujo de aire precalentado encuentra primero el gas proveniente de A y en esa zona se inicia la combustión. La radiación provocada por esta combustión craquea el gas proveniente de D, dando lugar a una llama luminosa. Si el caudal total de gas proviene de A, no se tiene craqueo y porlo tanto se tiene una llama larga pero poco luminosa; si el gas fluye solo de D la llama se vuelve violeta y alcanza alta temperatura. Por lo tanto, variando la relación entre los caudales provenientes de A y D, se puede obtener fácilmente el grado de luminosidad requerido para un buen comportamiento del horno. El dispositivo descripto forma parte integral del horno; existen quemadoresindustriales construidos en versión monoblok que utilizan el mismo principio. En la figura se reproduce el esquema simplificado de funcionamiento, y en la Figura 11.5 un prototipo producido industrialmente.

Fig. 11. 4. Esquema de quemador con craqueo El gas se mezcla con una fracción del aire necesario y la combustión viene encauzada en un tubo circundado de otro tubo concéntrico, desde el cual penetra lamayor parte del aire. La combustión parcial que se produce en el tubo interno provoca un fuerte recalentamiento, que a su vez, produce el craqueo de los hidrocarburos. Dr. Ing. E. Brizuela, Ing. J. C. Loza

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Fig. 11. 5: Quemador con craqueo 11.4 Quemador a llama larga y luminosa Las partículas de carbono se vuelven incandesentes y producen radiación;cuanto mayor es la concentración de carbono, mayor es la emisividad de la llama. La luminosidad del quemador es función de la relación volumétrica entre los dos flujos de aire, del diámetro del tubo interno y de las longitudes de las partes internas del quemador. Una vez estabilizado el mejor valor de luminosidad, es necesario mantener constante la relación entre las dos fracciones de aire al variar lacapacidad del quemador. Para tal fin viene instalada una válvula que regula el flujo del aire en el interior del tubo. La entrada del gas y del aire externo al tubo tiene regulaciones no indicadas en la figura. El craqueo también puede ocurrir en la boca del refractario del quemador como es visible en la Figura 11.6. En este quemador hay un collar adjunto al tubo central, que tiene el objeto de...