Combustion del dodecano
COMBUSTIÓN
Definimos la combustión como una reacción química rápida exotérmica en la que se realiza la oxidación de una sustancia y la reducción de otra. Las temperaturas de combustión oscilan entre 1000 ºC y 1650 ºC.
Para que se produzca la combustión es necesario que haya tres elementos fundamentales:
Comburente
Es la sustancia que se reduce. El comburente más habitual es el oxígeno contenido en el aire atmosférico.
Combustible
La sustancia que se oxida, es decir, el elemento que se quema. Los más habituales son C, H, O y a veces, N y S.
Temperatura de ignición
Debe ser lo suficientemente elevada como para producir el encendido.
TIPOS DE COMBUSTIÓN
Se pueden dividir en dos apartados:
Según los productos que se obtienen:
Combustión con exceso de aire, Combustión con defecto de aire, Combustión completa Combustión incompleta
Según su desarrollo
Combustión generalizada o autoencendido, Combustión localizada, Combustión localizada con discontinuidad de presión, Combustión localizada con discontinuidad de temperatura
PROCESO DE COMBUSTIÓN
En el proceso de combustión, las sustancias que intervienen reaccionan químicamente y tienen que cumplir:
a) El Principio de Conservación de la Materia, de forma que conocidas las cantidades de combustible y de aire necesario para la combustión, sea posible hallar la cantidad resultante de productos de combustión.
b) El Primer Principio de la Termodinámica, por cuanto las reacciones químicas, y en particular las combustiones, son transformaciones energéticas.
c) El Segundo Principio de la Termodinámica, que permite obtener el rendimiento termodinámico de la transformación de energía que tiene lugar durante la reacción química, y conocer en qué dirección y en qué proporción se desarrollará, (equilibrio químico).
QUEMADORES
La finalidad de un equipo de combustión es el desarrollo de una reacción química. Todo proceso de preparación del combustible, y el que se ha desarrollado de manera íntima en el quemador, tiene por objeto el conseguir que esta reacción de oxidación tenga lugar de la manera más perfecta.
El cometido principal de un quemador es que el combustible atomizado se inyecte en el punto idóneo para que se mezcle íntimamente con el comburente, que se debe inyectar siempre circundándolo y perfectamente equilibrado.
Para realizar la pulverización se deben vencer las fuerzas de atracción y de tensión superficial que mantienen la cohesión entre las moléculas.
Los criterios que se deben seguir en la elección de un quemador dependen del tipo de caldera elegida y de la función que deseamos dar a dicha caldera.
CONSTITUYENTES DE UN QUEMADOR
Normalmente los quemadores están constituidos por un tubo, dentro del cual se alojan los conductores de aire, combustible y fluido auxiliar, deflectores y estabilizadores, etc.
En el extremo del tubo se encuentra la tobera o chicler, también llamado atomizador.
Como elementos auxiliares del quemador se pueden considerar los siguientes aunque normalmente no son necesarios todos:
– Ventilador de aire de combustión, Bomba de combustible, Precalentador de combustible, Sistema de encendido, Electro válvulas Equipos de control, como los aparatos de regulación y vigilancia de la llama.
CLASIFICACIÓN DE LOS QUEMADORES
Aunque los objetivos de un quemador son claros existen varios de ellos que ofrecen soluciones diferentes, también en lo que respecta al aire de combustión tanto primario como secundario y hasta 9 terciario. También hay que tener en cuenta la dirección del aire del comburente y el sentido e le que se inyecta sobre la llama, ya que si se realiza incorrectamente el aire puede apagar dicha llama. Otro aspecto que hay que considerar es el sistema de pulverización ya que el combustible tiene multitud de formas de fluir.
Por último existen otros factores como el modo de regulación o el equipo en el que se instalan.
Por la forma en que toman el aire de combustión se distinguen dos tipos de quemadores:
Quemadores atmosféricos, Quemadores mecánicos.
Quemadores Atmosféricos Únicamente se emplean para combustibles gaseosos. Una parte del aire necesario para la combustión (Aire Primario) se induce en el propio quemador por el chorro de gas salido de un inyector (efecto Venturi); el aire restante (Aire Secundario). La principal ventaja de este sistema es su simplicidad y bajo coste. Aunque se pueden fabricar para potencias unitarias altas (unos 1.200 kW), los empleados habitualmente en climatización no superan los 300 kW.
La energía de activación se logra mediante llama piloto, que debe estar permanentemente encendida, o con encendidos automáticos (electrónicos, tren de chispas, etc). La regulación del gas se obtiene por variación de la presión en el inyector (abriendo y cerrando progresivamente la válvula de gas); esto permite que el quemador pueda ser modulante con relativa facilidad.
La regulación del aire (con gas a presión constante) se puede conseguir:
– Variando la sección de entrada de aire, por obturación de los orificios por donde entra, mediante discos roscados, anillo móvil o capuchón deslizante.
– Por deslizamiento de la boquilla del inyector respecto del Venturi.
Quemadores de pulverización mecánica
Las ventajas de la pulverización mecánica son las siguientes:
– Combustión homogénea, Poca potencia eléctrica absorbida, Funcionamiento silencioso 10, Construcción sencilla, Llama homogénea, silenciosa y prendida a la cabeza del quemador, Alto rendimiento de la combustión, Posibilidad de obtener una combustión excelente, Posibilidad para evitar la construcción de una chimenea costosa o el empleo de un ventilador para el tiro , Elevado coeficiente de transmisión del calor por convección, entre la llama y las paredes del hogar.
Para que realice la pulverización es imprescindible que el combustible entre a la caña o tobera con una presión que oscilará entre 16 y 20 bar según el fabricante y el tipo de combustible utilizado