Heating and combustion

Maximizar el rendimiento de la caldera: control del combustible no quemado para aumentar la eficacia y la seguridad del mantenimiento

La combusti贸n y la importancia del combustible no quemado


La combusti贸n tiene lugar cuando el combustible reacciona con el ox铆geno para producir energ铆a en forma de calor. La energ铆a generada cuando se quema el combustible se utiliza en el funcionamiento de diversos equipos, como calderas, hornos y motores. Adem谩s de calor, se crean CO (mon贸xido de carbono), CO2 (di贸xido de carbono) y H2O (agua) como subproductos de la reacci贸n qu铆mica.

La combusti贸n 贸ptima se produce cuando la energ铆a procedente de la quema de combustibles se aprovecha de la forma m谩s eficiente posible mediante una p茅rdida de calor limitada y un consumo completo del combustible. Sin embargo, puede producirse una combusti贸n ineficaz y potencialmente insegura cuando las condiciones dentro de un sistema de quemador/combusti贸n son inferiores a las 贸ptimas debido al desgaste normal derivado de la edad de la caldera o a un mal funcionamiento general, lo que provoca la liberaci贸n directa de combustible no quemado (hidrocarburos), como gas natural, metano, propano, etc., como subproducto. Las emisiones de combustible no quemado en la combusti贸n indican una p茅rdida de ingresos y una grave amenaza potencial para la seguridad.

驴Por qu茅 controlar los hidrocarburos?

Las emisiones de hidrocarburos son un indicador importante para determinar la calidad general de la combusti贸n y si un sistema es seguro o necesita mantenimiento inmediato, como se observa en las siguientes condiciones: combusti贸n perfecta, buena combusti贸n y combusti贸n insegura.

perfect combustion
good combustion
unsafe combustion

Combusti贸n perfecta (estequiom茅trica)

La combusti贸n perfecta se produce cuando en un sistema se da la proporci贸n ideal entre combustible y aire, con el tiempo de residencia y la turbulencia perfectos que no producen p茅rdidas y extraen toda la energ铆a del combustible. En realidad, la combusti贸n perfecta es te贸rica e inalcanzable debido a una serie de factores que hacen imposible un rendimiento del 100%. Aunque la combusti贸n perfecta es inalcanzable, es 煤til comprender las condiciones en las que se producir铆a para entender los sistemas de combusti贸n que funcionan sobre el terreno. Para que se produzca una combusti贸n perfecta, deben darse los siguientes factores.


Factores de combusti贸n en la combusti贸n perfecta:
鈥 La presi贸n del gas/flujo de combustible es ideal y constante para la carga a la que se dirige (Relaci贸n ideal combustible/aire)
鈥 Un Quemador perfectamente dise帽ado y el proceso de combusti贸n est谩n en perfecto estado
鈥 Las caracter铆sticas del combustible son constantes, no var铆an
鈥 La turbulencia es 贸ptima
鈥 El tiro de la caldera es ideal

Asumiendo estos par谩metros ideales, el ox铆geno (O2) y el combustible se introducen en un quemador en
perfecto funcionamiento que presenta una turbulencia correcta y est谩 inmerso en el nivel ideal de ox铆geno.
El consumo de aire y combustible es 100% eficiente y forma CO2, H2O y calor sin subproductos adicionales.

perfect combustion

Buena combusti贸n (segura y eficiente)


Se produce una buena combusti贸n cuando todos los factores de combusti贸n se aproximan al ideal, lo que permite un rendimiento de combusti贸n realista y 贸ptima.


Factores de una buena combusti贸n:
鈥 La presi贸n del gas/flujo de combustible es relativamente constante (relaci贸n correcta entre combustible y aire)
鈥 El quemador est谩 en buenas condiciones seg煤n el dise帽o del fabricante
鈥 Las caracter铆sticas del combustible son relativamente constantes
鈥 Turbulencia cercana a la 贸ptima
鈥 El tiro de la caldera es casi 贸ptimo
En estas condiciones, el aire y el combustible se combinan para formar agua (H2O), di贸xido de carbono (CO2) y calor con emisiones de mon贸xido de carbono (CO) inferiores a 100 ppm. Las emisiones de hidrocarburos son m铆nimas o nulas, ya que el sistema utiliza casi el 100% del combustible, lo que maximiza tanto el rendimiento de combusti贸n como la eficiencia del mantenimiento.

good combustion

Combusti贸n insegura o deficiente

La combusti贸n insegura o deficiente se produce cuando hay una disminuci贸n en la eficiencia del mantenimiento en forma de desgaste y/o mal funcionamiento dentro de uno o m煤ltiples aspectos de un sistema que conduce a la p茅rdida de energ铆a, combustible no quemado y emisiones excesivas. En este estado, se emiten hidrocarburos/combustible sin quemar (CxHy), lo que indica que el quemador es ineficaz, potencialmente inseguro y necesita una inspecci贸n y mantenimiento inmediatos. En resumen, se produce una reducci贸n significativa tanto del rendimiento de combusti贸n como de la eficiencia del mantenimiento.


Factores de combusti贸n en una combusti贸n insegura/deficiente:
鈥 La presi贸n del gas/flujo de combustible es inestable (proporci贸n incorrecta de combustible y aire)
鈥 El quemador est谩 defectuoso
鈥 Las caracter铆sticas del combustible son inconsistentes
鈥 Turbulencia inadecuada y mezcla incorrecta de combustible y aire
鈥 El tiro de la caldera no es ideal


En este estado, el aire y el combustible se mezclan para formar agua (H2O), di贸xido de carbono (CO2) y calor con emisiones adicionales de mon贸xido de carbono (CO) superiores a 100 ppm e hidrocarburos significativos (CxHy) en forma de combustible no quemado.

unsafe combustion

Ejemplos de combusti贸n insegura

unsafe combustion
total efficiency

Maximizar la combusti贸n: Supervisi贸n de la eficiencia y la seguridad del mantenimiento


La m谩xima eficiencia de mantenimiento se define como el rendimiento de un proceso de combusti贸n que est谩 en perfecto estado seg煤n el dise帽o del fabricante y que quema con una buena combusti贸n. La seguridad est谩 estrechamente vinculada a la eficiencia del mantenimiento y es motivo de preocupaci贸n en cualquier tipo de proceso de combusti贸n. A medida que los componentes del quemador y otras piezas del proceso de combusti贸n envejecen, se deterioran, corroen o rompen, la eficiencia del mantenimiento disminuir谩 y puede dar lugar a condiciones peligrosas. Para garantizar que la eficiencia del mantenimiento de una caldera sea casi 贸ptima y que el sistema sea seguro, es importante:
1. Realizar el mantenimiento y las inspecciones visuales pertinentes recomendadas por los fabricantes de calderas y quemadores.
2. Controlar de cerca los gases asociados a la combusti贸n, incluida la cantidad de O2 en exceso necesaria para lograr una buena combusti贸n y emisiones como el mon贸xido de carbono (CO) y cualquier combustible no quemado, o hidrocarburos (CxHy) en los gases de combusti贸n.

La supervisi贸n del rendimiento de combusti贸n es una pr谩ctica habitual entre los profesionales de la climatizaci贸n.
Sin embargo, la evaluaci贸n y el control de la eficiencia y la seguridad del mantenimiento de un sistema, dos par谩metros que influyen directamente en el rendimiento general de la caldera, es a menudo ignorada y potencialmente peligrosa. La instrumentaci贸n dise帽ada para abordar estos dos importantes par谩metros es imperativa para el profesional que aspira a proporcionar mejores y m谩s amplias capacidades de servicio a los clientes interesados en comprender la eficiencia global, el coste, la seguridad y la productividad de sus sistemas de combusti贸n.

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