Quemadores, la chispa de los procesos

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Los quemadores industriales son herramientas utilizadas para llevar a un nivel de temperatura adecuado ciertas herramientas, compuestos o sistemas de cocción. También son utilizados en la quema de combustibles sólidos, líquidos, gaseosos o sus combinaciones y en el secado de algunos productos.

En este post hablaremos de los quemadores para quema de combustibles, la forma en que funcionan y sus aplicaciones.

En esencia los quemadores se clasifican de acuerdo con la forma en la que toman el aire: atmosféricos y mecánicos. En los primeros están incluidos los quemadores de combustibles gaseosos, en la segunda clase se encuentran los de combustibles líquidos.

También existen los quemadores de combustibles sólidos y los de combustibles mixtos.

De todos ellos se derivan varios modelos conforme al fabricante y al tipo de industria para la que fueron diseñados. Destacan en especial los de bajo índice de NOx, pues una de las características principales es que cumplan con normas medioambientales.

Debido a que en los quemadores se lleva a cabo la combustión para la generación de calor, los equipos están diseñados de tal forma que se logre la mezcla exacta cuando entran en contacto los tres elementos vitales de la combustión: combustible, aire y energía de activación. El quemador regula las cantidades del combustible y el comburente (aire) que entran por separado.

Quemadores de combustibles gaseosos

Este tipo de quemadores pertenecen a los atmosféricos y son los que menos problemas presentan en la combustión. No requiere que se prepare la mezcla previamente, pues los gases normalmente vienen limpios de impurezas y ya se encuentran atomizados. Las partículas de gas que se mezclan con el aire dan una buena combustión con una mínima cantidad de aire.

A su vez, este tipo de quemadores se clasifican de acuerdo con el lugar donde se mezclan el aire y el combustible: quemadores de premezcla, cerrados y abiertos.

Los gases comúnmente utilizados para este tipo de quemadores son: gasóleo, propano, butano y metano.

Quemadores de combustibles líquidos

Los quemadores de combustibles líquidos son del tipo mecánico. Se requiere vaporizar previamente el combustible antes de la combustión.

Los quemadores industriales de líquidos realizan la vaporización en dos etapas: atomización en finas partículas y vaporización de las partículas por medio de calentamiento.

Los quemadores de combustibles líquidos están clasificados de acuerdo con su mecanismo de atomización; existen en el mercado los siguientes tipos: 1) quemadores de atomización con aire a baja presión, 2) atomización con aire o vapor a alta presión, 3) atomización mecánica y 4) centrífugos o de copa rotatoria.

Los combustibles más comunes que se emplean son el petróleo, diesel y aceite.

Quemadores de combustibles sólidos

Uno de los combustibles que se utiliza en los quemadores de combustibles sólidos es el carbón, a pesar de que este elemento es una fuente importante de energía tiene la desventaja de producir emisiones contaminantes como azufre y ceniza.

Se usa carbón bruto o pulverizado. El primero se emplea para calderas de hasta 50 t/h (parrilladas) y el segundo para calderas superiores a 50 t/h.

Con el fin de disminuir la emisiones a la atmósfera de NOx y SO2 se utiliza la técnica de lecho fluidificado, que consiste en agregar material inerte como arena, sílice o alúmina. El lecho se mantiene en suspensión empleando aire primario.

Una aplicación relevante de los quemadores de sólidos en nuestros días es la combustión de la biomasa.

Se han desarrollado tecnologías que ofrecen soluciones sostenibles para la obtención de energía renovable y eficiencia energética. De esta forma se cuenta con sistemas de calderas de biomasa que pueden reducir los costos de energía y de disposición final de residuos, ya que es posible quemar combustibles renovables y sustentables (biomasa).

Quemadores mixtos

Los quemadores mixtos funcionan quemando de forma simultánea o alternativa dos combustibles: sólido-líquido, sólido-gas y líquido-gas.

Se emplean en industrias que requieren generar cantidades robustas de calor para sus procesos.

Uno de los factores de vital importancia es la reducción de emisiones a la atmósfera, de forma que se han diseñado quemadores que cumplen con las normativas medioambientales, por ejemplo, los quemadores de emisión reducida de NOx que cuentan con distintos modelos (quemadores lineales, de mariposa, de ultrareducción de NOx). Asimismo se han desarrollado sistemas de combustión completos que integran bastidores y alimentadores de combustible, paneles de control y quemadores en paquetes personalizados de acuerdo con la necesidad del cliente.

Para poder contar con una instalación satisfactoria se requiere considerar los siguientes factores determinantes: rendimiento, emisiones, optimización de proceso y prevención de pérdidas. Por ello, los fabricantes de esta clase de equipos en cualquiera de sus modalidades cuentan con una opción adecuada al tipo de procesos y calderas que sus clientes necesiten.

Aplicaciones

Las aplicaciones generales de los calentadores abarcan: procesos oxidantes, hornos, calderas, secadores, incineradores de basura, calentadores de proceso y máquinas de papel, entre otras.

Dentro de los quemadores que resultan más interesantes y novedosos se encuentran los quemadores radiantes que eliminan la humedad en hornos textiles y de papel, otros secan pintura y aplican revestimientos en polvo, algunos apoyan en operaciones de precalentamiento, en operaciones de moldeado de plásticos y en tratamiento de calor y recocido.

Los quemadores son equipos adecuados para quemar combustibles y son una solución para procesos que requieren calor. El mercado ofrece quemadores atmosféricos de combustibles gaseosos, mecánicos de combustibles líquidos, de combustibles sólidos y de combustibles mixtos. De estos se han diseñado varios modelos adecuados para cada cliente.

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