Francisco José Entrena González - Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108

Ejemplo

Mediante el diagrama anterior se va a analizar la clase de combustión que se lleva a cabo en un proceso, que como resultado de la medición se ha obtenido un 7% de CO2 y un 10% de O2.

RESULTADO

Si trazamos dos líneas con los datos aportados, el punto de corte nos indicará qué clase de combustión se está realizando.

En este caso, tenemos:

Como podemos ver en el punto de corte, la combustión se está realizando de forma incompleta con un exceso de aire.

Recuerde

“n” es el coeficiente de aire, donde su valor 1 indica que se realiza una combustión estequiométrica; mientras que en valores mayores de 1 se realizan combustiones con exceso de aire, y para valores inferiores a 1, combustiones con defecto de aire.

Diagrama de Keller

El diagrama de Keller se emplea para combustiones incompletas. En este diagrama, además de aparecer la cantidad de CO producida, también recoge la cantidad de hidrógeno (H 2), así como algunos productos inquemados dependiendo del tipo de combustible. Se emplea para el cálculo de combustibles con alto contenido en H 2y cuando el índice de exceso de aire es relativamente bajo.

La forma de proceder al cálculo de una combustión con el diagrama de Keller es similar al proceso descrito en el cálculo del diagrama de Ostwald.

Diagrama de Kissel

El diagrama de Kissel se emplea para combustiones incompletas de gases, como puede ser el butano, el propano o el gas natural. El modo de trabajar con el diagrama de Kissel es similar al de Ostwald o Keller, donde introduciendo los valores de O 2y CO 2podemos obtener el punto de combustión de la mezcla.

Diagrama de Bunte

A diferencia de los diagramas de Ostwald y Keller, el diagrama de Bunte se emplea para procesos de combustión completa donde, gracias a la medición de los productos como el CO 2y el O 2, puede obtenerse el grado de exceso de aire que se produce.

El diagrama de Bunte es muy útil a la hora de analizar el proceso de combustión completa, ya que permite identificar las posibles mejoras para conseguir una combustión estequiométrica.

Actividades

4. Según lo estudiado, ¿puede realizarse una combustión completa con defecto de aire? Argumente su respuesta.

Aplicación práctica

Está realizando el análisis de la combustión de una caldera; para establecer unos valores de combustión óptimos en el funcionamiento, debe ajustar la entrada de aire. Ha realizado la medición de los gases de escape y mediante el siguiente diagrama aportado por el fabricante obtiene unos productos de la combustión de 8% CO2 y 10% O2. Indique de qué tipo de combustión se trata y la cantidad de exceso o defecto de aire, así como el porcentaje de CO generado.

SOLUCIÓN

Trazando las rectas, se obtiene el siguiente punto de corte:

En este punto se observa lo siguiente: se trata de una combustión incompleta con exceso de aire donde el coeficiente n = 1,8 y la cantidad de CO producido es de 1%.

Los combustibles están constituidos por mezclas o combinaciones de varios elementos, sin embargo elementos que se encuentran en mayor proporción son el carbono y el hidrógeno; en algunos casos el azufre, tiene una presencia importante en la reacción. El carbono en contacto con el oxígeno del aire y el hidrógeno realiza una combustión exotérmica (desprendimiento de calor) que genera calor para ser transformado en muchos casos en trabajo.

El nitrógeno, el agua y las cenizas también forman parte de los elementos que intervienen en la reacción de combustión, siendo su presencia no deseada por causar pérdidas en el rendimiento del proceso.

Los combustibles convencionales pueden clasificarse según su origen (fósil o no fósil), según procedan de fermentaciones, según su utilización (de forma directa o manufacturada), pero su clasificación más importante se debe a su estado, donde pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.

La fase en la que se encuentra el combustible es uno de los factores más importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar el proceso de combustión, así como todos los dispositivos necesarios.

Dentro de los combustibles sólidos se puede diferenciar entre naturales, como la biomasa, el carbón o la madera, o artificiales como el coque, el carbón vegetal o los aglomerados, que se obtienen mediante la aplicación de calor sin existencia de aire (piro-generación).

Sabía que...

El carbón es el combustible sólido más empleado en la actualidad. Además, el carbón se usa como materia prima para la obtención de combustibles líquidos y gaseosos.

Tipos de instalaciones. Biomasa

Los combustibles sólidos se emplean tanto para la obtención de calor como para la transformación de este en energía o trabajo útil. Las instalaciones más usuales para la combustión de elementos sólidos son las calderas. Podemos encontrar los siguientes tipos:

1 Calderas de carbón.

2 Calderas de leña.

3 Calderas de biomasa.

Las calderas para combustibles sólidos presenta la desventaja de la necesidad de limpiar las cenizas producidas, además de la dificultad de controlar el proceso de combustión.