Cap4 Quemadores Gas

8/9/2019 Cap4 Quemadores Gas

http://slidepdf.com/reader/full/cap4-quemadores-gas 1/25

1

Quemadoresde Gas

Profesor: Oscar FARIAS F.

Quemadores de Gas

Quemadoresforzados

Quemadoresatmosféricos



2

Condición 1• Flujo gas: 8.6E-5 ft

3/s

• Altura llama: 2 cm• O2: 20.3%

• CO: 4 ppm

• NO: 1 ppm


3/s

• Altura llama: 3 cm

• O2: 19.9%• CO: 3 ppm

• NO: 2 ppm


3/s

• Altura llama: 5.5 cm

• O2: 19.6%• CO: 4 ppm

• NO: 2 ppm


3/s

• Altura llama: 8.5 cm

• O2: 18.9%• CO: 6 ppm

• NO: 4 ppm

Condición 5• Flujo gas: 5.88E-4 ft3/s

• Altura llama: 11.5 cm• O2: 18.3%

• CO: 6 ppm

• NO: 6 ppm


3/s

• Altura llama: 22 cm• O2: 14.8%

• CO: 11 ppm

• NO: 18 ppm

Evolución temporal y

espacial de Llamas

de difusión CH4-aire

Cálculo de inyectores

Corrección por temperatura

Coeficiente de flujo C1

0)(0

T

T qq calculadavv ×=

La convención es de asumir un valor de C = 0.8. Este valor corresponde aun orificio de pared espesa de espesor igual al diámetro y unido al conductoanterior por un cono de ángulo comprendido entre 60 y 120º.



3

Cámaras de mezcla

Principios físicos

Cantidad deMovimiento

Continuidad

Relación aireprimario/gas

Factor aireprimario

cuelloagaagg cmmcmcm ⋅

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛ +=⋅+⋅

....

..

V m ⋅= ρ 4

2

.

DV c

π =

( ) ( )

2

11412

2

.

. G D

DGG

R

V

V i

c

ag

g

a

+−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ −⋅⋅−+

==

estq

ag

a AFR

Rn 100=



4

Recomendaciones de diseño para losparámetros geométricos del mezclador

Dc Lc 5.2=

Dc Ld 9=

Dc Ds Dc 48.13.1 ≤≤

Dc Dmax 7.1=mm Dc Lic ..........152.2 +=

Porcentajes de aire primario

según R.Vignes (Guerra, ‘99)

Gas Dc/Di Ra-g AFRestq Na

m3(a. prim.)/m3(g) m3(a)/m3(g) (%)

GC 6 3,43 3,587 95

PD 4,2 3,41 4,879 70

MD 4,2 2,87 4,427 65

GN 9 6,17 9,505 65

LPG 14 16,16 23,067 70



5

Componentes de un quemadorde tiro forzado

Componentes de un quemadorde tiro forzado

Componente Función

Caja de control Recibir y emitir señales de control

Ventilador Proveer el aire a combustión

Damper Regular el aire a combustión

Conexión monofásica Alimenta eléctrica circuitos internos y motor del ventilador

Tren de gases Proveer combustible (gas) desde la red en forma controlable

Válvula de corte Aislar la unidad de la red, para montajes y reparaciones

1era válvula deseguridad

Cerrar paso de gas ante señal de falla emitida por caja de control

2da válvula de seguridad Igual a la anterior, se exige en instalaciones de calderas

Toma de presión Permite medir presión de gas antes y después de la válvula deseguridad

Brida de anclaje Fija la unidad a caldera u horno

Barra de ionización Detecta la presencia de llama y emite señal a la caja de control

Presóstato de aire Detecta presión de aire del ventilador y emite señal a caja de control

Cabeza del quemador Contiene las partes que participan directamente en la combustión



6

Quemador encendido directo(chispa)

Quemador encendido indirecto(llama piloto)



7

Cálculo Placa Orificio



8

CALCULO DE FLUJOS - Coeficientes dedescarga para varios tipos de orificios.

EJEMPLO: Determine el flujo de gas natural através de una placa orificio plana de 7/32” dediámetro para una caída de presión de 6” w.c.

cfhQ

C

piDpi

d

1186,0

66,00376,05,1658

6,0

0376,04

)32/7(

4 A

22

=⋅⋅=

=

=⋅

=⋅

=

Q=200 m3/h



9

Selección simplificada de cañerías paraaire, gas y mezcla.



10

EJEMPLO: Un quemador requiere 10000 cfm a

una presión estática de 13”cw. Si el ventiladorproporciona una presión de 15”cw. El trazadocontiene 4 codos de 90º.

Solución: La presión total disponible para laspérdidas de la tubería es de 15”cw-13”cw=2”cwEsto conduce a una velocidad de caída depresión de: 2”cw /4 codos= 0,5” por cada codo.Bajo la columna de “Air” del lado izquierdo delgráfico pv, ubique la caída de presión 0,5”cw:Esta es equivalente a una velocidad del aire de2800 ft/min. Localice la intersección de éstavelocidad con la línea de 10000 cfh Diámetrode 4”.

Quemadores atmosféricos(tubo venturi y perforación)



11

Quemadoresatmosféricosde premezcla(estabilizadores)

Premezcla sin estabilizador Re = 1829

Premezcla con estabilizador de anilloRe = 2110

Calderas Murales para Gas

1.Intercambiador

primario

2.Encedidoelectrónico

3.Intercambiador

secundario

4.Válvula de tres

vías



12

Esquema HidraúlicoCALDERAS MURALES

1. VASO DE EXPANSION

2. CIRCULADOR

3. INTERCAMBIADOR SANITARIO

4. FLUSOSTATO

5. BY-PASS INSTALACION

6. VALVULA DE SEGURIDAD

7. HIDROMETRO

8 y 9. LLAVES DE VACIADO Y

LLENADO

10. PURGADOR AUTOMATICO

11. VALVULA DE 3 VIAS

12. INTERCAMBIADOR PRIMARIO

13. QUEMADOR

14. FILTRO

15. VALVULA DE GAS

Características InyectoresCALDERAS MURALES



13

Potencia útil vs presión gas

Quemadoresdifusión

Difusión sin estabilizador Re = 4079

Difusión con estabilizador Re = 4113



14

Ejercicio propuesto clase 29/10

Considere las mediciones de presióndiferencial dadas en clases, para quemadoresde un horno de proceso, realizadas en el flujode gas natural y aire, usando placas orificiode diámetro 10,8 y 37 mm respectivamente.

Determine flujos de aire y gas, la potenciaconsumida y el exceso de aire para cadaquemador.

Revisión: lunes 5 de noviembre.



15

Corrección de flujos acondiciones reales

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =

0

00

T

T

p

pVV R

R

R



16



17

Quemadores Industriales

Quemadores con mezcla en cabezalQuemadores con mezcla en cabezal.Pequeñas dimensiones para uso en hornosdonde pueden existir contrapresiones. Regulación con válv. proporcional en línea gas Regulación con válvulas de mariposa intercaladas

en líneas de aire y gas

Quemadores con mezcla preformadaQuemadores con mezcla preformada.Se utiliza en hornos donde no existacontrapresión o la presión sea negativa.

QuemadoresQuemadores multimulti--combustiblescombustibles

Quemadores aplicaciones especialesQuemadores aplicaciones especiales.



18

Quemadores con mezcla en cabezal:

Regulación con válvula proporcionalen la línea de gas

V: Válvula proporcional, controla el paso de

gas, dejando pasar un caudal proporcional al

caudal de aire (ver detalle). Está provista de una

membrana (m), suspendida de un muelle (n) al

que se articula el sistema de cierre del paso

del gas (p).t: Piloto desde la

línea de aire que

actúa sobre la válvula

proporcional del gas.

M: Válvula de mariposa, modifica la

presión de aire en el conducto. Si se cierra

M, baja la presión y la membrana sube por

efecto del muelle, cerrando

proporcionalmente el paso del gas.

Quemadores con mezcla en cabezal:Regulación con válvula de mariposaintercaladas en línea de aire y gas.

M: Válvulas de mariposa

intercaladas una en la

línea de aire y otra en la

línea de gas. El sistema

articulado da a las

válvulas M las aperturas

para proporcionar los

caudales de aire y gas

necesarios, manteniendo

la relación aire-

combustible fijados.

Un elemento de control (termostato) cierra un circuito eléctrico que pone en marcha el

motor (m) (ver detalle) que por medio de la palanca (p), en su giro de 90º empuja la

varilla de transmisión (t) que, a su vez, al hacer girar el sector (S) acciona,

simultáneamente a las dos válvulas de mariposa (M).



19

Quemadores con mezcla Preformada.

Q: Quemador.

Control del aire: puede ser

a través de una válvula de

mariposa (M), manual o

motorizada, una válvula de

control de temperatura, etc.

m: El mezclador proporcional de aire ygas se encarga de mezclar de una forma

exacta y graduable ambos fluidos y cuya

mezcla se envía al quemador.

U R: regulador de cero

para suministrar el gas a

presión nula o

atmosférica.

Líneas independientes

de aire y gas para

alimentar el quemador

piloto (p) provisto de su

mezclador (m’) y

regulador de cero (R’).

Quemadores Multicombustibles.La utilización de gas con otro combustibleofrece diferentes posibilidades:

La combustión simultánea de petróleo y gases una solución simple para obtener unallama luminosa.

El uso de petróleo con una pequeña porciónde gas, permite mejorar la combustión.

Consideraciones económicas y técnicasdeterminan la posibilidad de operaciónsimultánea o alternada de los combustibles. Aspectos tarifarios

Sistemas de respaldo

Régimen operacional del sistema.



20

Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento alternado.

Arriba: Sistema

donde es necesariocambiar piezas.

Izquierda: No serequiere cambio depiezas.

Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento simultánea para hornos.

Arriba izquierda: Marcha mixtasimultánea o alternada

Arriba: Pulverización con gasnatural a alta presión.

Izquierda: Pulverizacióncombinada con vapor y gasnatural.



21

Quemadores Multicombustibles.Funcionamiento simultánea para hornos.

Ejemplo de cabezalde un horno Martinequipado de unquemador mixto.

Métodos de Control

1. Control Modulante.1. Control Modulante.a) Modulación del gas y el aire, control

proporcional o exceso de aire en fuegobajo.

b) Modulación del gas con control de airefijo.

2. Control todo/poco.2. Control todo/poco.a) Control todo/poco de aire y gas.

b) Control todo/poco del gas con aire fijo.



22



23



24

Mezcladores con aire inductory gas inducido.

Estos mezcladores son muy empleadospara la alimentación de quemadores enhornos que requieren una regulaciónfácil de la potencia en una amplia gama(1 a 5) con una relación aire-gas

constante.

Ejemplos de Mezcladores conaire inductor y gas inducido.

A) El aire utilizado viene a unapresión de 70 mbar. La regulaciónde la relación aire/gas, se realiza através de un tornillo.

B) El regulador de cero proporciona el gas a presiónatmosférica o levemente superior a la de mezcla según eltipo de utilización. El inyector de aire es intercambiable, loque permite utilizar una presión de aire entre 8 y 200 mbar.La regulación de la relación aire/gas se realiza en C.



Ejemplos de Mezcladores conaire inductor y gas inducido.C) Mezclador de forma compacta. Elregulador incluye una membrana pilotosometida a presión atmosférica, mientras lamembrana del obturador de gas está a lapresión del gas.

D) Mezclador con gas a una presión parcial deaquella de la toma de aire en una cámara deregulación con fuga controlada. Unaparticularidad de este sistema reside en lallegada anular del aire que produce unaaspiración axial del gas.

Resumen de los Sistemas de Control derelación aire/gas para quemadores conmezcla en cabezal.

Documents

Cap4 Quemadores Gas