Rendimiento de la combustión

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El rendimiento de la combustión máximo se consigue, por consiguiente, donde hay un exceso de aire u oxígeno mínimo, es decir, donde l > 1 (atmósfera oxidante).

  • Un exceso de aire innecesariamente alto reduce la temperatura de combustión y aumenta la cantidad de energía sin utilizar disipada a través del mayor volumen de gases de combustión.
  • Si la cantidad de exceso de aire escogida es muy pequeña, además de un bajo rendimiento de utilización del combustible, esto incrementará el impacto medioambiental nocivo de los residuos inquemados en los gases de combustión.

Atmósfera oxidante:

Aquí hay mayor presencia de oxígeno de la que es necesaria para oxidar las sustancias oxidables en el combustible. Por consiguiente, es posible la oxidación (combustión) completa.
En términos sencillos: Oxidación = adición de oxígeno (el CO se oxida para formar CO2)

Atmósfera reductora:

En este caso hay muy poco oxígeno para oxidar todas las sustancias oxidables. Se produce lo contrario de una oxidación: una reducción.
En términos sencillos: Reducción = eliminación de oxígeno (el SO2 se reduce a S).

Determinación del coeficiente de exceso de aire:

El coeficiente de exceso de aire se puede determinar a partir de las concentraciones de los componentes de los gases de combustión CO, CO2 y O2; las correlaciones se muestran en lo que se denomina como el diagrama de combustión. Si el combustible y el aire se mezclan lo más perfectamente posible, hay un determinado contenido de CO (en el rango Lambda < 1) o un determinado contenido de O2 (en el rango Lambda > 1) para cada contenido de CO2. El valor de CO2 por sí solo no es claro debido a que el perfil de la curva va más allá del máximo, lo que significa que se requiere un ensayo adicional para establecer si el gas también contiene CO u O2 además del CO2. Para trabajar con exceso de aire (es decir, las condiciones normales), se prefiere ahora, en general, una medición de O2. Los perfiles de la curva son específicos del combustible, es decir, hay un diagrama individual y en particular un valor máximo específico de CO2 para cada combustible. Las relaciones entre estos numerosos diagramas se resumen frecuentemente en la práctica en forma de un ábaco ("triángulo de colores", no mostrado aquí).
Este se puede aplicar a cualquier tipo de combustible.

 

La tabla que sigue da los intervalos típicos del coeficiente de exceso de aire para determinadas instalaciones de combustión. En principio: cuanto menor es la superficie de reacción del combustible en relación con la unidad de masa (combustible de grano grueso), mayor es la cantidad de exceso de aire que se debe escoger para garantizar la combustión completa. Lo contrario también es cierto, y por esta razón los combustibles sólidos se muelen finamente y los combustibles líquidos se atomizan. Sin embargo, procesos especiales tales como el tratamiento térmico superficial se completan deliberadamente donde hay falta de aire, Lambda < 1, ya que esto es necesario para garantizar el proceso deseado.

Las dos fórmulas que siguen se aplican aproximadamente al cálculo teórico del coeficiente de exceso de aire a partir de las lecturas de CO2 o de O2:

Fórmulas para determinar el coeficiente de exceso de aire:

 

 Rangos típicos del coeficiente de exceso de aire: