Читать книгу Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108 - Francisco José Entrena González - Страница 22

Los diagramas de combustión se emplean a la hora de realizar los cálculos de combustión de una forma precisa y rápida. El proceso de combustión genera gases cuyas proporciones dependerán de las concentraciones de aire y combustible en la mezcla. La composición de una combustión se puede representar mediante diagramas, además de ellos podemos obtener la relación de humos o productos de desecho de la combustión.

Diagrama de combustión

Los diagramas de combustión permiten calcular el exceso de aire del proceso, así como la composición de los humos, además de las proporciones de CO₂ y oxígeno necesarios.

Diagrama de Ostwald

El diagrama de Ostwald determina el exceso de aire mediante el porcentaje de los gases que intervienen en la combustión.

En este diagrama podemos diferenciar los siguientes elementos:

1 Línea de combustión completa: es la línea que representa el proceso de combustión completa donde todo el carbono se transforma en CO2.

2 Rectas equivalentes en CO: son un conjunto de rectas paralelas a la línea de combustión completa que determina la cantidad de monóxido de carbono que se genera en una combustión incompleta.

3 Paralelas de exceso o defecto de aire: son un conjunto de líneas paralelas que indican el coeficiente de exceso de aire de la combustión.

Nota

La línea de aire o línea estiquimétrica divide el diagrama de Ostwald en dos zonas: una para las combustiones con exceso de aire y otra para las combustiones con defecto de aire.

El diagrama de Ostwald es muy útil para determinar el tipo de combustión que se lleva a cabo de una forma rápida y sencilla. Cada combustible presenta un diagrama distinto, por lo siempre debemos comprobar que se está empleando el diagrama correcto. Como limitación, el diagrama de Ostwald solo muestra las cantidades de CO producidas y no el resto de posibles productos inquemados.

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 (H₂), así como algunos productos inquemados dependiendo del tipo de combustible. Se emplea para el cálculo de combustibles con alto contenido en H₂ y 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 O₂ y CO₂ podemos 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 CO₂ y el O₂, 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%.