Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108
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%.
3. Combustibles
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.
3.1. Combustibles sólidos. Tipos de instalaciones: biomasa
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).
| Clasificación de combustibles sólidos | |||
| Maderas y residuos vegetales | |||
| SÓLIDOS | NATURALES | Carbón | Turbas |
| Lignitos | |||
| Hullas | |||
| Antracita | |||
| ARTIFICIALES | Coques (carbón y petróleo) | ||
| Aglomerados y briquetas | |||
| Carbón vegetal | |||
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.
Las calderas y estufas de biomasa son una evolución de las calderas de leña o carbón, que aprovecha los desechos naturales procedentes de actividades agrícolas (hueso de aceituna, cáscara de almendra, desechos de madera, etc.) para generar calor de forma eficiente. El uso de calderas de biomasa se está implantando cada vez más debido al bajo coste del combustible y el buen rendimiento del proceso de combustión.
Estufa de biomasa
Actividades
5. Cite tres ejemplos de instalaciones de su entorno donde se empleen combustibles sólidos como elemento de combustión.
3.2. Combustibles líquidos. Tipos de instalaciones: gasóleo
La mayoría de los combustibles líquidos que se emplean en la actualidad provienen del petróleo, sin embargo también podemos encontrar alcoholes y residuos que pueden ser utilizados como combustibles en algunos procesos.
| Clasificación de combustibles líquidos | ||
| ALCOHOLES | Naturales (fermentación e hidrólisis) | |
| Artificiales | ||
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