COMBUSTIBLES Y COMBUSTION

ACCESORIOS DE GENERADORES DE VAPOR

Las calderas deben poseer una serie de accesorios que permitan su utilizacin en forma segura, los que son:

Vlvula de seguridad.la vlvula de seguridad es un elementos obligatorio, impuesto por ley, que limita la presin mxima del vapor en la caldera.

puede haber varias colocadas en la misma instalacin, y por lo menos una de ellas debe ser tipo "a contrapeso". El contrapeso se coloca a la distancia adecuada para que su "momento esttico" equivalga al momento de la fuerza efectuada por el vapor contra la vlvula. Si la fuerza ejercida por la presin del vapor crea un momento mayor que el contrapeso, entonces la vlvula se abre, aliviando las fuerzas creadas por el vapor, internas en la instalacin.

Manmetro:nos permiten tomar las lecturas de la presin interna de la caldera.Todas las calderas debern tener cuando menos un manmetro conectado a la cmara de vapor, colocado de tal manera que est exento de vibraciones, pueda ser convenientemente ajustado y ofrezca una visin clara y despejada.

VacumetroManmetro BourdonQuemadores.son medios para quemar econmicamente los combustibles y su diseo es una consecuencia de los principios fundamentales de una combustin.Industrialmente hablando, se entiende por combustin la combinacin violenta, con desprendimiento sensible de calor yluz, del oxigeno del aire con el carbono, hidrgeno y azufre, que constituyen los elementos activos de los combustibles slidos, lquidos y gaseosos.Ejemplo: quemador de petrleo

Condensador de superficie.Una vez que el vapor ha realizado su trabajo en la mquina (ya sea alternativa o turbina) se lo hace pasar por un elemento llamado "condensador", el cual consiste en una gran cantidad de tubos horizontales por los que circula agua fra, con un muy pobre tratamiento, generalmente de un ro, lago o mar vecinos; y por fuera de ellos, lamiendo los tubos, circula el vapor, que pierde temperatura, pierde volumen y se condensa, es decir vuelve a la forma de agua, para luego continuar el ciclo y reingresar a la caldera. Es la fuente fra de la instalacin.

Varios son los cuidados que deben tenerse con el agua de refrigeracin, en especial por los posibles depsitos de crustceos que empeoran la conduccin trmica del dispositivo.

Condensador de superficie.

Columna de nivel de aguaSe montanen la parte lateral del cuerpo cilndrico de la caldera.La parte alta del nivel de agua se ponen en comunicacin con la cmara de vapor del cuerpo cilndrico de la caldera, y el otro extremo, con la de agua.Las columnas de nivel forman parte de un control automtico de alimentacin de agua.Todas las calderas debern tener tres o ms grifos de prueba para comprobacin del nivel de agua, colocados a niveles visiblescomprendidos entre los extremos visibles del cristal de nivel

A.-nivel superior de agua:57 mm. (2-1/4) arriba de la tuerca inferior. la bomba de alimentacin de agua. para en este punto inicialmente llnese hasta este punto.B.- nivel inferior de agua:44 mm. (1-3/4) arriba de la tuerca inferior. La bomba de alimentacin de agua arranca en este punto hasta restablecer el nivel de agua a57 mm. (24/4).C.- corte por bajo nivel:32 mm. (1.1/4) arriba de la tuerca inferior. El quemador se debe apagar al llegar el nivel de agua en este punto

Regulador de agua de alimentacin.Suministran automticamente a la caldera la misma cantidad de agua que se transforma en vapor y, como consecuencia, mantener casi constante el nivel de agua.Todos suelen trabajar, por lo regular, en combinacin con dispositivos de control montados en las bombas de alimentacin.

Las calderas (especialmente las pirotubulares) que trabajan a una presin relativa inferior a 16 kg/cm2estn, por lo regular, protegidas por tapones fusibles.Estos consisten en manguitos de acero o bronce rellenados de una aleacin de estao que funde aproximadamente a 232 C, y se insertan en el cuerpo cilndrico de la caldera a la altura del nivel del agua mnimo permisible.El punto de fusin del estao es superior a la temperatura del vapor, e inferior a la temperatura de los gases calientes. El extremo pequeo del tapn esta en contacto con los productos de la combustin; cuando el nivel de agua es lo suficientemente bajo para dejar descubierto el tapn, la aleacin se funde y el vapor se escapa por el agujero.De esta forma se impide que la presin de la caldera se haga excesiva, y, por otra parte, el escape del vapor atrae la atencin del vigilante y pueden adoptarse las medidas oportunas para evitar que se recaliente el metal de la caldera.

Purgas.Van en la parte ms baja de la caldera y algunas veces tambin en el cuerpo cilndrico; se utilizan para sacar una cierta cantidad de agua con el fin de extraer de la caldera los lodos, sedimentos y espumas.Las impurezas de las grandes cantidades de agua vaporizada se van precipitando constantemente.En ocasiones se emplea un purgado (por el fondo) continuo, por medio de un tubo pequeo, para sacar las impurezas a medida que se precipitan.No obstante, cuando se sigue este procedimiento, los purgadores grandes hay que abrirlos de vez en cuando para sacar ms completamente los lodos acumulados

Calentadores de aire.tienen dos importantsimas funciones: enfriar los gases antes de entrar a la atmsfera y por lo tanto incrementar la eficiencia en el quemado de combustible, y al mismo tiempo incrementan la temperatura del aire para la combustin. Dependiendo de la presin y temperatura del ciclo, el tipo de combustible, y el tipo de caldera, una de las funciones tendr mayor importancia.En el caso de quemado de combustibles slidos con un alto contenido de humedad (como la madera, el bagazo, etc.) el uso del calentador de aire es sumamente importante para tener una buena combustin y un buen funcionamiento del sistema de quemado.Los calentadores de aire reducen la temperatura de los gases de combustin desde los rangos de 600a800 Fhasta rangos de275 a350 F.En estas unidades el aire es calentado desde temperatura ambiente (80 F) hasta temperaturas entre500 a750 F, dependiendo del poder calorfico del combustible y el contenido de humedad.

Los calentadores de aire pueden ser de los tipos deconveccinyregenerativos.El tipo deconveccinse subdivide entubulary deplaca.LA siguiente figura representa una vista del calentador de aire tubular, en el cual se establece el principio de contracorriente.Los gases calientes entran en los tubos por la parte alta y salen por le fondo.El aire fro entra por la parte derecha del fondo, fluye lamiendo la superficie externa de los tubos y sale tal como aparece en la figura.Un calentador de aire tiporegenerativose presenta en la siguientefigura.Consiste en un laberinto metlico en forma de tambor que gira lentamente, de manera que alternativamente es calentado por los gases y enfriado por el aire.Los gases que van a la chimenea fluyen en sentido ascendente a travs de la mitad del laberinto, y el aire inyectado por un ventilador desciende a travs de la otra mitad.Una junta divisoria evita todo lo posible que el aire y los gases se mezclen.

Economizadores.Los economizadores ayudan a mejorar la eficiencia extrayendo el calor de los productos de combustin. En el economizador, el calor es transferido al agua dealimentacin, la cual entra a una temperatura apreciablemente menor que la del vapor saturado.Generalmente los economizadores son diseados para operar en contra flujo, con el sentido de flujo de los gases hacia abajo y el del agua hacia arriba.

Recalentadores.Los recalentadores son simples intercambiadores de calor destinados a comunicar energa adicional al vapor adems de la que posee en el estado de saturacin a una presin dada.Las calderas modernas de alta presin suministran vapor recalentadoa temperaturas del orden de621 C(1150 F).Los recalentadores que toman su energa de los gases de la chimenea se denominan deconvecciny los que quedan expuestos a la energa radiante de las llamas se conocen con el nombre de recalentadores deradiacin.16Saturadores.En muchos procesos industriales se necesita disponer de vapor saturado en lugar de vapor recalentado.Si entales industriase necesita tambin disponer de energa, la cual puede ser generada ms econmicamente mediante vapor recalentado, ser preciso producira la vez vapor recalentado y vapor saturado.Las centrales industriales modernas recalientan el vapor y se sirven de aparatos denominadossaturadores para quitar el recalentamiento de la posicin del vapor requerida por los aparatos y procesos.

Los saturadores pueden ser del tipopulverizador y del tipo de superficie. En los primeros se quita el recalentamiento inyectando agua de alimentacin de la caldera (figura).En los segundos, mediante un intercambiador de calor, en el cual el agua y el vapor no se mezclan.Cada uno tiene una regulacin automtica

COMBUSTIBLES Y COMBUSTION

CombustiblesEs toda sustancia que combinada con el oxigeno del aire, produce luz, calor y desprendimiento de gases, y es obtenido de la naturaleza con diferentes formas fsicas.

Los combustibles presentan 3 elementos qumicos principalmente: Carbono, hidrogeno y azufre.

Algunas de las caractersticas de los combustibles son: contenido de humedad, densidad, viscosidad, poder calorfico, punto de combustin, contenido de azufre y cenizas,

Combustin.Es una forma especial de oxidacin, en la cual las partculas del combustible y el oxigeno se combinan rpidamente y producen calor.

El objetivo de una buena combustin es liberar todo este calor minimizando las perdidas por combustin imperfecta y exceso de aire innecesario.Ecuaciones de combustin.La mayora de los combustibles contiene uno o mas de los siguientes elementos: carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrgeno, cenizas.Las reacciones de oxidacin son las siguientes:

ElementosmboloPeso atmicoPeso molecularCarbonoC1212HidrgenoH212OxigenoO21632AzufreS3232NitrgenoN21428EjemploCalcular la cantidad de gases producidos por Kg. de combustible durante su combustin en una caldera

ElementoPeso (%)C83.39H24.56S0.64O25.05N21.03Cenizas5.33elementopesoRelacin (O2/elemento)Oxigeno requeridoC0.83392.672.2237H20.04568.000.36480.0505Disminuye O2 requerido-0.05050.0103Inerte, no reacciona--------S0.00641.000.0064cenizas0.0533Inerte, no reacciona-------TOTAL=2.5444 Partes de O2Parte de combustible (en peso)- Esto quiere decir que para quemar 1 kg de este combustible se requieren 2.5444 kg de oxgenoProductos de la CombustinDurante la combustin varios productos gaseosos se forman, de los cuales es necesario determinar sus propiedades, como el volumen.Ocupamos la Ley General de los Gases para calcular la expansin y contraccin de los mismos.

Presin x Volumen = Constante = PVTemperatura Absoluta T

Ejemplo:Si tuviramos 3.05 grs de CO2 a 300C, su volumen sera:

V=22.4/44 x 3.05 x (300+273)/273 = 3.26 litros(Dm3)

Ejemplo:producto: Peso molecular: 0.8333+2.2237=3.057 grs.Volumen a 300c : 22.4/18*3.057*273+300/3003.26 l.

Producto:Peso molecular: 0.0456+0.3648=0.4104 grsVolumen a 300c: 22.4/28*0.4104*273+300/273=1.07 l.

Producto:Peso molecular: 0.0103+(10.966*0.768) = 8.4332 grsVol. A 300c: 22.4/64*0.128*273+300/273=0.09 L.

Producto:Peso molecular:0.0064+0.0064=0.128 grs.TOTAL= 18.57 l/grs.

Combustibles Lquidos y GaseososCombustible Lquido. El anlisis de stos combustibles puede manejarse exactamente de la misma manera que si el anlisis se hace en base a pesos.Si un combustible gaseoso se va a usar debemos proceder de la siguiente maneraEjemplo: BUTANO (C4H10)PM: 58 g/mol.Ecuaciones de combustin.combustiblereaccinPeso molecularCalor liberado. (KJ/KG)Carbono

12+32-4432767.159*

24+32-569202.6911Hidrogeno.4+32-36141758.6Azufre.32+32-649295.6476

*El monxido de carbono es un producto indeseable formado por una ineficiente combustin del carbono. El monxido de carbono adems de que significa perdida de energa es tambin causante del ensuciamiento del generador de vapor.

Bibliografia.http://www.aeok.org.ar/museo/elmuseo/recorrido/calderas.htmFundamentos sobre el ahorro de energa. Juan Jos Soto Cruz.http://www.fim.umich.mx/licenciatura/maestros/raul/capitulo2/cap2.htmproyecto examen.Un tutorialUn caso o sea datos calcular