El incremento de todo tipo de combustión es un agente contaminante del ambiente con concentraciones siempre mayores de polución. La formación de humos, la lluvia ácida y el aumento del número de alergias son consecuencias directas de este desarrollo. La solución para una producción de energía que no perjudique el medio ambiente debe, por lo tanto, suponer una reducción de las emisiones contaminantes. Los contaminantes en los gases de combustión sólo pueden reducirse eficazmente si las plantas existentes operan con el máximo rendimiento posible o si se cierran las calderas nocivas. El análisis de los gases de la combustión ofrece un medio para determinar las concentraciones de contaminantes y para ajustar al máximo rendimiento las instalaciones de calor.

Productos en estado gaseoso (CO2, H2O, N2, O2 y CO), normalmente a temperaturas superiores a 80ºC, resultado de la combustión del gas con el aire

Es importante destacar que una correcta combustión producirá un porcentaje de CO en los productos de la combustión muy bajo. Sin embargo, si la combustión no es correcta, se pueden producir valores no aceptables de CO no diluido en los productos de la combustión

Combustión correcta

Combustión incorrecta

La toma de muestras se debe hacer en el punto preparado a tal efecto.

Si no existe, se puede optar por practicarla en un punto que esté 15 cm después del collarín de unión del tubo de evacuación de los PdC con el aparato (Analizador de combustión) para lo cual se deben utilizar los útiles apropiados que existan en el mercado, salvo en el caso de sistemas de tubos radiantes de evacuación colectiva, consistente en la confluencia en un solo conducto final de los conductos de diferentes tubos radiantes, en los que la toma se debe practicar sobre el conducto general después de la incorporación del conducto de evacuación del último aparato en el sentido de la salida de los productos de la combustión.

La sonda se debe introducir perpendicularmente al conducto de evacuación de manera que, en lo posible, su extremo quede en el eje de la vena de los PdC. Según la figura que les mostramos a continuación.

Los componentes de los gases de combustión se listan a continuación ordenados según la concentración en el gas.

Nitrógeno (N2)

El nitrógeno (N2) es el principal componente (79% en vol.) del aire que respiramos. Este gas incoloro, inodoro y sin sabor no interviene en la combustión. Entra en la caldera como un lastre, se calienta y sale por la chimenea.

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas gasoil/gas: 78 % – 80 %

Dióxido de carbono (CO2)

El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro con un ligero sabor agrio. Bajo la influencia de la luz solar y el verde de las hojas, la clorofila, las plantas convierten el dióxido de carbono (CO2) en oxígeno (O2). La respiración humana y animal convierte el oxígeno (O2) otra vez en dióxido de carbono (CO2). Esto crea un equilibrio que los productos gaseosos de la combustión distorcionan. Esta distorción acelera el efecto invernadero. El valor límite de efecto es de 5000 ppm. A concentraciones superiores al 15% en volumen (150.000 ppm) en la respiración, se produce una inmediata pérdida de consciencia.

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas de gasoil: 12,5 % – 14 %

Calderas de gas: 8 % – 11 %

Vapor de agua (humedad)

El hidrógeno contenido en el combustible se combina con el oxígeno para formar agua (H2O). Este agua sale del combustible y del aire combustionado, dependiendo de la temperatura de los gases de combustión (TH), en forma de humedad del gas de combustión (a una temperatura de los gases de combustión TH elevada) o como condensado (a una baja temperatura de los gases de combustión).

Oxígeno (O2)

El oxígeno restante no utilizado en la combustión en el caso de utilizar aire en exceso aparece como componente de los gases de combustión y se utiliza para medir el rendimiento de la combustión. Se utiliza para determinar las pérdidas por chimenea y el contenido de dióxido de carbono.

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas de gasoil: 2% – 5%

Calderas de gas: 2% – 6%

(Nota: calentador )

Monóxido de carbono (CO)

El monóxido de carbono es un gas venenoso al respirar, incoloro, inodoro y es el producto de una combustión incompleta. En

concentración demasiado alta, no permite que la sangre absorba oxígeno. Si, por ejemplo, el aire de una habitación es de 700 ppm de CO, una persona respirandolo durante 3 horas morirá. El valor límite es de 50 ppm.

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas de gasoil: 80 ppm – 150 ppm

Calderas de gas: 80 ppm – 100 ppm

Óxidos de nitrógeno (NOX)

A altas temperaturas (combustión), el nitrógeno (N2) presente en el combustible y en el aire ambiente se combina con el oxígeno del aire (O2) y forma el monóxido de nitrogeno (NO). Después de algún tiempo, este gas incoloro se oxida en combinación con el oxígeno (O2) para formar dióxido de nitrogeno (NO2). El NO2 es soluble en agua, tóxico si se respira (produce daños irreversibles en el pulmón) y contribuye a la formación del ozono en combinación con la radiación ultravioleta (luz solar). El NO y NO2 en conjunto se llama óxidos de nitrógeno (NOX).

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas de gasoil/gas: 50 ppm – 100 ppm

Dióxido de azufre (SO2)

El dióxido de azufre (SO2) es un gas tóxico incoloro con un olor fuerte. Se forma a partir del azufre del combustible. El valor límite es de 5 ppm. El ácido sulfúrico (H2SO4) se forma en combinación con agua (H2O) o condensados.

Valores típicos en los gases de combustión:

Calderas de gasoil: 180 ppm -220 ppm

Principio de funcionamiento

Un quemador junto con un intercambiador de calor genera calor. Esto significa que los residuos gaseosos calientes que produce la llama del quemador calientan el agua de un circuito, que circula a través de tuberías como un “transporte de calor” (fluido transmisor de calor) hasta los “consumidores”

(ej. radiadores)

Calderas de combustibles sólidos

En el caso de las plantas con calderas de combustibles sólidos, se hace una distinción entre los que queman madera, y los de carbón, coque o briquita. En calderas de combustibles sólidos, el 80% del aire de combustión se utiliza para el proceso de la combustión. El 20% restante (aire secundario) alimenta a los gases residuales que se producen durante la combustión, garantizando una combustión completa. Este aire secundario debe precalentarse para evitar que se enfríen los gases residuales (combustión incompleta).

Calderas atmosféricas de gas

La principal ventaja de las calderas de gas es que la combustión no genera residuos y se elimina el espacio para la cámara de alimentación de combustible. En el caso de las calderas atmosféricas de gas, la combustión del aire está provocada por la capacidad de los gases residuales y la mezcla aire/combustible quemada en la cámara de combustión fluyan a través de un extractor de humo. El papel del extractor es evitar un tiro demasiado grande o revoco que afecte la combustión en el quemador.

Interpretar un análisis de combustión.

  1. En el ticket aparecerá la fecha/hora del análisis, así como la empresa y código del técnico que nos realiza el análisis, sin olvidarnos del número de serie del aparato, garantía de que el aparato ha pasado las revisiones de calibración que certifican que la medida que nos realizan es correcta.
  2. El tipo de combustible utilizado !!! muy importante, ya que los valores varían según utilicemos uno u otro combustible. En tu analizador  podrás seleccionar una lista variada de combustibles, desde Gas Natural hasta Biomasa…
  3. Mediciones

 

TEMPERATURA HUMOS: Temperatura de humos, para que la prueba tenga valor, la temperatura de humos en calderas sin condensación se sitúan entre 90 y 150ºC. Para calderas de condensación los valores habituales comprenden entre 50 y 165ºC


DIÓXIDO DE CARBONO:
Porcentaje de Dióxido de Carbono, (CO2) que ha de estar entre 8% y 11% para el gas Natural, 11% y 14% para el Gasóleo.

El porcentaje de CO2 está inversamente relacionado con el O2 e incluso podría estar por debajo de estos valores de referencia con un O2 alto, pero nos denotaría un muy bajo rendimiento de la caldera.
Porcentaje de Oxígeno en los productos de la combustión, que ha de estar comprendido entre un 2% y un 6% (para Gas Natural) y entre el 2% y el 5% (para Gasóleo) teniendo en cuenta el dato de relación, mencionado en el apartado anterior.
Las partes por millón (ppm) que nos podemos encontrar en el parámetro de CO (CO de la combustión) comprende entre 80 a 100 ppm para Gas Natural y 80 a 150 para Gasóleo.

MONÓXIDO DE CARBONO: Contenido de CO no diluido en los demás productos de la combustión, es llamado CO (corregido) y se mide en ppm (partes por millón) el limite legal en España, son 1.000ppm excepto en la Rioja donde el límite está en 200ppm. Este es el dato MÁS IMPORTANTE DE TODOS, ya que por encima de estas medidas, la caldera ha de quedar precintada por los riesgos que entraña una mala combustión.

Si supera los 500ppm la caldera necesita un mantenimiento (3% de O2)

El CO corregido se calcula en relación al % de O2 que nos hace referencia el fabricante en el manual de instrucciones de la caldera (Indicado en el ticket) Normalmente utilizamos el 0%

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