Cremador
En general, es coneix com a cremador a tot dispositiu que facilita la mescla d'un combustible i un comburente i en el que es produïx la combustió. En alguns aparats, generalment de poca potència, que utilisen combustible gaseós, el cremador pot reduir-se a un tubo o un disc, en perforació per les que fluïx el gas introduït a través d'un injector i que produïx per efecte Venturi l'inducció de l'aire comburente. La combustió s'inicia per mig d'una purna, o inclús manualment acostant una flama. A mida que aumenta la potència de combustió, la funció del cremador es va fent més complexa fins a convertir-se, en els cremadors industrials, en una màquina que posa en contacte el combustible en el comburente en la proporció, forma i condicions que permeten la combustió contínua, estable i controlada, en un rendiment màxim.
Classificació
Atenent al tipo de combustible, els cremadors es classifiquen en: cremadors de combustible líquit i cremadors de combustible gaseós. Encara que essencialment, pel que fa a la funció indicada, abdós tipos són iguals, els de combustible líquit tenen un mecanisme alguna cosa més complex per la necessitat de preparació prèvia del combustible.
Cremador d'una etapa
El tipo més senzill de cremador, és el que té funcionament a una etapa, també és conegut com On-Off. Este cremador té dos estats en el seu funcionament, Encés o Apagat. Quan el sistema alcança el punt de configuració (Set Point) de la variable, el control li envia la senyal al cremador, i este s'apaga.
Funcionament d'un cremador d'una etapa
La senyal de control que és enviada als cremadors industrials en un control de llaç tancat, modifica la seua capacitat tèrmica. Depenent del tipo de cremador és el canvi de la capacitat.El tipo més senzill de cremador, és el que té funcionament a una etapa, també és conegut com On-Off. Este cremador té dos estats en el seu funcionament, Encés o Apagat. Quan el sistema alcança el punt de configuració (Set Point) de la variable, el control li envia la senyal al cremador, i este s'apaga.
Cremador de combustible líquit
La primera tasca a realisar per un cremador de combustible líquit és la de posar el combustible en fase gaseosa, condició indispensable per a conseguir una mescla íntima combustible-comburente i seguidament la seua ignició. En funció de la forma d'alcançar esta fase gaseosa, els cremadors de combustible líquit es classifiquen en
- cremadors de vaporisació
- cremadors de pulverizaació
- pulverizaació mecànica per pressió directa
- pulverizaació mecànica per centrifugación, o de copa rotativa
- pulverizaació per decorregut auxiliar
- Per aire
- neumàtics
- baixa pressió
- mija i alta pressió
- Per vapor
- Per aire
- cremadors d'emulsió
pulverizaació mecànica per pressió directa
Sense dubte, actualment els, casi exclusivament, utilisats, són els de pulverizaació i dins d'estos, els de pulverizaació mecànica per pressió directa.
En ells, es tracta de trencar la tensió superficial del líquit combustible, per a aixina conseguir l'atomisació o fraccionament del líquit en millons de gotes d'un diàmetro comprés entre 5μ i 500μ. A açò s'aplega fent passar el combustible, baix pressió, per un orifici estret, que és lo mateix que es fa en l'injecció diésel, pero afegint un moviment de rotació, de manera que cada gota de combustible progressa en espiral cap a l'orifici d'eixida, formant-se a l'eixida del mateix, una fina capa de combustible que es va aprimant fins a trencar-se en gotes finíssimes.
Tot este procés es produïx en l'interior de la filtre o chicler[1] del cremador.
El chicler es constituïx, per tant, en un element fonamental en el funcionament d'un cremador de combustible líquit. El seu tamany es determina en base en tres característiques fonamentals: cabal, àngul de pulverizaació i forma del con de pulverizaació.
- Cabal: Ve expressat generalment en galons i és variable en la pressió d'injecció. El cabal nominal ve gravat com GPH en el cap de pulverizaació.[2] La potència de la llar o de la caldera dividida pel poder calorífic inferior del combustible, indica el cabalnecessari del mateix, que segons la pressió d'injecció, determinarà el número de GPH del chicler. Si es tracta d'un cremador de dos flames, es pot seleccionar cada chicler per a el % de cabal que s'estime oportú, sempre que la suma d'abdós done el total del cabal.
- Àngul de pulverisació: Determina la llongitut i esgambi de la flama, més llarga i estreta quant menor és l'àngul. Es deu elegir conseqüentment en la forma de la llar. També ve gravat en el cap del chicler.[3]
- Forma del con: Hi ha tres formes de con: buit, semihueco i ple que s'identifiquen en les lletres H, B i S, respectivament.[4] La forma del con deu estar en concordancia en la distribució d'aire que produïxca el deflector en el canó del cremador.
control automàtic i seguritat
Fins a 3500 kW de potència, els cremadors es construïxen formant un equip compacte i es denominen monobloc. A partir d'esta potència cal instalar separadament alguns elements, com el ventilador, en el cas del qual l'aire es conduïx per conducte fins al cabezal de combustió. Els conjunts bàsics d'un cremador de pulverizaació mecànica són:
Circuit de combustible
L'element fonamental del circuit de combustible és la bomba, que és l'encarregada de presurizar el combustible, en una pressió segons el seu tipo.[5] S'ampren bombes volumètriques, normalment d'engranages, que entreguen un cabal teòricament constant per a qualsevol pressió, encara que, en la pràctica, açò solament és cert per a altes viscosidades. La bomba impulsa el combustible a través d'una canonada que rep el nom de llínea o canya del cremador. En la llínea, immediatament despuix de la bomba, se situen l'o les electroválvules, depenent del número de flames del cremador.[6] Són vàlvules de solenoide, generalment tipo NC,[7] que donen pas al combustible fins al chicler corresponent.
Alimentació i distribució d'aire
L'element principal del circuit d'aire és el ventilador . En els cremadors monobloc, el ventilador ve estajat en la voluta o envolvente del cremador, que és lo que li dona la seua forma característica. El ventilador és de tipo centrífugo, aspirant l'aire pel centre de rotació i expulsant-ho tangencialment a través del canó. La turbina s'acopla a l'eix del motor, que també mou la bomba, acoplada al mateix per mig d'un mecanisme flector fàcilment desmontable. El diàmetro de la turbina i la seua velocitat de rotació en cada cas, garantisen el cabal d'aire i l'energia necessària per a véncer la pèrdua de càrrega del circuit de fums i crear la sobrepresión necessària en la llar.
No obstant açò, deu existir un mecanisme de reglage, que permeta regular el cabal d'aire necessari en cada cas. Este mecanisme sol ser de tipo comporta i la seua posició es regula; manualment i una sola volta en els cremadors chicotets, o be automàticament i en vàries posicions en funció del número de flames. En este últim cas, l'accionament de les comportes es fa per mig de pistón hidràulic o en servomotor elèctric. En qualsevol cas, un final de carrera obri l'electroválvula de combustible quan està garantisat que en la llar hi ha cabal d'aire suficient per a la combustió completa. En les parades es tanquen totalment les entrades d'aire per a evitar la ventilació paràsita que per tire natural es forma entre la llar i l'eixida de fums.
L'aire impulsat pel cremador a través del canó, es troba al final d'este, en un estabilisador o deflector, lo que configura un con d'alimentació d'aire la forma del qual deu estar en consonancia con la forma de con del chicler. L'aire impulsat a través dels recalats o orificis del deflector, junt en l'aire secundari que passa per l'espai circular entre el deflector i el canó, formen el buit necessari per a estabilisar la flama i per tant la temperatura necessària per a la vaporisació del combustible.
Circuit d'encés
Per al primer encés, es necessita la presència d'una flama o un atre sistema d'ignició. En els cremadors de pulverizaació mecànica, el sistema està format per un transformador que s'alimenta en baixa tensió, pero dona una eixida d'entre 10 i 15.000 volts, que s'aplica a dos varetes, cridades electrodos, envoltes en material ceràmic llevat les puntes, entre les quals, situades a la distància adequada, bota un arc de 25 a 50 mA d'intensitat,[8] suficient per a que l'arc inflame el líquit polvorisat. Quan es produïx la flama, la seua lluentor és detectada per una cèlula fotoeléctrica situada a l'entrada del canó, que talla la corrent al transformador. Si eventualment la flama cessa, la cèlula torna a produir purna per a un atre encés. Passat un temps establit sense que es forme la flama, el cremador es bloqueja i no tornarà a encendre's mentres no se solucione el problema.
Elements de seguritat, control i mando
El funcionament del cremador i el govern de tot lo descrit ho realisa el programador, que establix la seqüència en l'arrancada o posada en tensió de cada u dels elements, aixina com els temps de funcionament. Una targeta impresa en circuits llògics, controla que no es produïxca una posada en marcha o un funcionament irregular.
Cremadors de fuel-oli
Lo indicat anteriorment es referix a cremadors de combustibles líquits llaugers, generalment gasoils. Els fuelóleos són els combustibles líquits més pesats, que per la seua alta viscositat necessiten en els cremadors uns tractaments específics ademés dels indicats. Els fuelóleos molt pesats, pel seu alt poder contaminant s'utilisen cada volta menys en Europa. Alguns més llaugers, pel seu baix preu, se seguixen utilisant en l'indústria i en plantes de cogeneración.
En funció del grau de viscositat[9] pot necessitar precalentarse per a facilitar el seu bombeig.[10] En este cas s'utilisen tancs nodriça, de capacitat en funció del consum del cremador, que es mantenen a la temperatura adequada per a que el combustible fluïxca. Igualment ocorre en les canonades d'alimentació des del depòsit nodriça fins a l'entrada del cremador, que deuen estar calefactadas en resistències elèctriques o canonades d'acompanyament.
Quan la bomba es posa en marcha aspira el combustible a través d'un filtre i ho fa aplegar a un depòsit, cridat comunament barrilete o precalentador, a on en resistències elèctriques s'eleva la seua temperatura fins a alcançar l'òptima per a la seua pulverizaació. Del precalentador, el fuel aplega a la electroválvula de prelavado, que estarà oberta i farà retornar el combustible al barrilete. Esta trascolada es manté durant 10 o 15 segons, lo que permet desplaçar el combustible fret contingut en el circuit i remplazarlo per combustible calent, aixina com evacuar els possibles gasos formats en el precalentador. Al mateix temps, el ventilador ya està introduint aire fret en la llar i expulsa els gasos residuals que pogueren quedar, procés que es coneix com prebarrido. També durant este temps bota la purna entre els electrodos, de tal forma que quan es tanca l'electroválvula de prelavado, s'obri la de primera flama i si tot és correcte, s'encén el combustible.
Els cremadors de gasoil carixen de precalfament, ya que pel seu viscositat no ho necessiten i la seqüència de funcionament comença en el prebarrido.
Cremadors de gas
Els cremadors de gas són també iguals en el seu funcionament, salve; que en ells s'omet, per raons òbvies, tot lo concernent a la preparació del combustible i que els òrguens de control i seguritat són específics per a este tipo de decorregut.
L'arribada del gas al cremador es realisa a través d'un conjunt que es coneix com a rampa de gas, formada essencialment per un filtre de gas i un regulador que ajusta la pressió d'entrada, procedent de l'armari de Regulació i Mida, a la necessària en el cremador. El gas entra en el cremador i despuix de passar un nou filtre, aplega a la vàlvula de seguritat proveïda de presostato de mínima,[11] passa despuix per un control de estanqueitat i finalment per una vàlvula de regulació en estabilisador abans d'alcançar el cabezal de combustió en el canó del cremador.
El cabezal , com el descrit anteriorment, està format pel deflector i el sistema d'encés. La detecció de flama es pot fer per mig d'un electrodo d'ionisació que es pot utilisar simultàneament per a l'encés, o per mig de cèlula fotoeléctrica per a radiació UV.
Referències
- ↑ En el diccionari de la R.A.E. s'arreplega la paraula chiclé, en el text s'ha preferit chicler per ser lo més comú en l'argot professional
- ↑ 1 galó = 3,78 litros a una pressió de 700 kPa . Els cabals normalisats per a chiclers, són : 0,4, 0,5, 0,65, 0,75, 0,85, 1, 1,25, 1,35, 1,5, 1,75, 1,85, 2, 2,25, 2,5, 2,75, 3, 3,5, 4 , 4,5 i 5 com més comuns, pero apleguen fins a 24 GPH
- ↑ existixen 6 ànguls de pulverizaació estandardisats (90, 80, 70, 60, 45 i 30). El més comú, sobretot en calderes, és el de 60º
- ↑ Estes lletres corresponen al fabricant Danfoss. Monarch utilisa A,W,B i Steinen PH,H,Q , com a marques més esteses
- ↑ Per al gasoil la pressió sol estar entre els 70 kPa i 140 kPa, per als fuelóleos entre 170 kPa i 250 kPa
- ↑ Segons la reglamentació espanyola, fins als 70 kW el cremador pot ser d'una flama, a partir de 70 i fins a 400 kW serà de dos marches i més de 400kW tres marches o modulante. Açò possibilita la regulació de potència i el funcionament del cremador a marcha parcial.
- ↑ NC= Normalment Cerrada, és dir, necessita que se li suministre corrent per a obrir. Lo contrari és NA= Normalment Abierta, quan se li aplica corrent, la vàlvula tanca.
- ↑ Esta chicoteta intensitat, a 10.000 volts és altament perillosa, per lo que no deu manipular-se mai l'interior d'un cremador sense haver tallat prèviament la corrent
- ↑ En les especificacions dels combustibles es dona la viscositat cinemàtica, regularment en centiestokes (cSt) per al gasoil i en graus Engler (ºI) per als fuelóleos. El gasoil a 37,8ºC té una viscositat cinemàtica de 7,4 centistokes que equivalen a 1,64ºI a la mateixa temperatura. En el S.I. l'unitat de viscositat dinàmica és el Pa.s i la de viscositat cinemàtica el m²/s
- ↑ La màxima viscositat a la que es puga bombejar és de 350 cSt. El combustible marí, per eixemple, pot tindre 380 cSt a 50ºC i es reduïx a 25 cSt als 100ºC
- ↑ La vàlvula de seguritat actua quan la pressió d'eixida, descendix per baix d'un valor determinat, tallant el fluix de gas. S'utilisen també en presostato de màxima o en abdós
Bibliografia
- Campsa.-Manual de manteniment d'instalacions de calefacció i A.C.S..- 1987
- Giuliano Salvi.-La combustió.-Editorial Dossat.-isbn 8423704254
- Félix González Olmedo.- combustibles, cremadors, ventiladors, forns industrials.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Quemador» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.