Читать книгу Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108 - Francisco José Entrena González - Страница 21

Desde el punto de vista de la eficiencia se debe conseguir reacciones de combustión completas, cercanas a la combustión neutra o estequimétrica.

La relación entre la cantidad de aire introducida en el proceso de combustión y la necesaria, es el “coeficiente de exceso de aire” (n):

Donde:

 n = 1 Combustión estequiométrica.

 n < 1 Mezcla rica (falta de aire).

 n > 1 Mezcla pobre (exceso de aire).

Como puede suponerse, la mayoría de las combustiones se producen fuera de la relación estequiométrica entre combustible y aire, por lo que se puede clasificar la combustión de una mezcla en función del nivel de aire existente.

Combustión con exceso de aire

Cuando la cantidad de aire aportada supera a la necesaria para la combustión estequiométrica se produce una combustión con exceso de aire. En estas condiciones la combustión puede ser completa o incompleta y recibe el nombre de mezcla pobre, puesto que la cantidad de combustible es insuficiente.

Ejemplo

En los motores diésel de combustión interna alternativos (motor de un coche) se buscan combustiones con excesos de aire, es por ello que algunos motores incorporan un eje llamado turbo que introduce una cantidad de aire mayor que la necesaria, con el fin de aportar una mayor potencia sin aumentar excesivamente la cantidad de combustible.

Combustión con defecto de aire

Cuando la cantidad de aire es insuficiente para poder realizar la combustión estequiométrica de la mezcla, se produce una combustión rica, ya que la cantidad de combustible empleada es mayor de la necesaria.

Ejemplo

Si realizamos la combustión del metano con defecto de aire:

Se producen residuos inquemados como el hidrógeno (H₂) y el monóxido de carbono (CO) y, por lo tanto, una pérdida de producción de calor.

Lo ideal es realizar una combustión estequiométrica, sin embargo esto es técnicamente muy complicado, por lo que opta por realizar combustiones completas con exceso de aire y lo más cerca al punto de combustión estequiométrica. Debe tenerse en cuenta que cuanto mayor es el exceso de aire menor es el calor aprovechado, puesto que una parte del calor de la combustión se emplea en el calentamiento de humos, los cuales aumentan con el exceso de aire.

Importante

Es muy importante realizar correctamente la puesta a punto de la caldera de un edificio para evitar combustiones con exceso de aire que producen grandes cantidades de humos además de combustiones incompletas, las cuales contribuyen a un aumento innecesario de consumo de combustible.

Puesta a punto de una caldera

Lo más importante para lograr una correcta combustión es diseñar correctamente la cámara de combustión y el sistema de inyección, de manera que se consiga una correcta mezcla del combustible-aire. Los combustibles gaseosos son más flexibles a la hora de mezclarse con el aire, en cambio combustibles líquidos y sólidos realizan combustiones generalmente muy lejos de los puntos estequiométricos.