Eficiencia de la combustión
La eficiencia de la combustión ηf describe el rendimiento de calor sensible durante la combustión de un combustible. Se determina calculando las pérdidas térmicas qA en los gases de combustión con referencia al nivel de temperatura ambiente. Los componentes no quemados del combustible no se tienen en cuenta para la combustión de aceite y gas, ya que en la práctica no deben producirse a una escala relevante.
Info sobre Poder calorífico neto, poder calorífico bruto y calor de condensación
El rendimiento de la combustión se basa en el valor calorífico neto de un combustible y se calcula deduciendo las pérdidas de gases de combustión del 100 % máximo alcanzable.
Exceso de aire
El exceso de aire es la relación entre la cantidad real de aire suministrada y la cantidad estequiométrica de aire necesaria.
La ecuación simplificada para la conversión del contenido de oxígeno de los gases de combustión sólo se aplica para una relación gases de combustión/aire de ~ 1.
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λ |
Exceso de aire |
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ṁL |
Calor real |
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ṁL, st |
Calor estequiométrico |
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O2 |
Oxígeno [% en vol.] |
Para calcular la pérdida de gases de combustión, se determinan el porcentaje de CO2 o O2 en los gases de combustión y la diferencia de temperatura entre la temperatura de los gases de combustión y la temperatura ambiente. También se necesitan los porcentajes máximos de CO2 los gases de combustión, que dependen del combustible utilizado en cada caso, y el factor f de Siegert, que depende del contenido de O2 medido.
Si sólo se mide el valor de CO2 en el gas de combustión seco, se aplica la siguiente conversión:
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Factor Sieger |
Factor Sieger |
||
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Combustible |
CO2,max |
f1 = f (O2 = 0 %) |
f2 = f (O2 = 5 %) |
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Gas natural L |
11.67 % |
0.4792 |
0.4530 |
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Gas natural H |
11.94 % |
0.4731 |
0.4469 |
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Fuelóleo EL |
15.31 % |
0.4535 |
0.4342 |
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Fuelóleo SA |
16.02 % |
0.4570 |
0.4389 |
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Propano |
13.69 % |
0.4575 |
0.4352 |
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Propano-Butano |
13.78 % |
0.4570 |
0.4349 |
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Butano |
13.99 % |
0,.563 |
0.4346 |
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Gas natural GZ35 |
11.12 % |
0.4871 |
0.4611 |
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Gas natural GZ41.5 |
11.67 % |
0.4604 |
0.4358 |
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Gas natural GZ50 |
11.67 % |
0.4835 |
0.4569 |
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Fuelóleo medio HL Schwechat |
15.72 % |
0.4534 |
0.4348 |
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Fuelóleo medio CLU 3 |
16.11 % |
0.4458 |
0.4285 |
Factores Siegert de varios combustibles
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Cálculo del factor Siegert para cualquier contenido dado de oxígeno en el O2de los gases de combustión secos:
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Correlación entre el contenido de oxígeno en los gases de combustión secos, el exceso de aire y el factor Siegert
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21 % (21 % – O2) |
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Gas natural L |
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Gas natural H |
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Fuelóleo EL |
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Fuelóleo SA |
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Gas natural L |
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Gas natural H |
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Fuelóleo EL |
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Fuelóleo SA |
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Propano |
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Propano-Butano |
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Butano |
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Gas natural GZ35 |
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Gas natural GZ41.5 |
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Gas natural GZ50 |
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Fuelóleo medio HL Schwechat |
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Fuelóleo medio CLU 3 |
Notas::
- Para el exceso de aire: gas natural GZ 41,5/50, propano, butano, propano-butano coincide prácticamente exactamente con el gas natural L y, por tanto, no se muestra.
- El fuelóleo medio CLU 3 y el fuelóleo medio HL Schwechat se encuentran entre las curvas del fuelóleo EL y SA, por lo que no se muestran.
El rendimiento de la combustión aumenta a partir de la plena carga hasta aproximadamente el 35 % de carga parcial con un sistema de caldera. El exceso de aire y, por tanto, el contenido de CO2 medido en los gases de combustión secos aumenta sólo ligeramente, mientras que la temperatura de los gases de combustión desciende debido a una utilización más eficiente de la superficie de calentamiento de la caldera. A una carga parcial de < 35 %, prevalece la mayor cantidad de aire en exceso necesaria y la eficiencia de la combustión vuelve a caer.
El rendimiento de la combustión se determina durante la medición de las emisiones realizada, por ejemplo, por el deshollinador o el servicio de atención al cliente. En este caso no se tienen en cuenta las pérdidas de calor por radiación y conducción en la superficie de la caldera.
La relación entre el rendimiento de la combustión y la temperatura de los gases de combustión con un exceso de aire variable se muestra en el siguiente diagrama para el combustible gas natural H. Cuanto mayor sea la temperatura de los gases de combustión, menor será el rendimiento.
El diagrama también muestra claramente que el aumento del rendimiento es especialmente elevado con menos exceso de aire, es decir, con valores λ bajos, sobre todo con temperaturas elevadas de los gases de combustión.
Curva de eficiencia con referencia al exceso de aire λ sin condensación, utilizando gas natural H como ejemplo
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λ = 1 (O2 = 0 %) |
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λ = 1.1 (O2 = 2.14 %) |
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λ = 1.15 (O2 = 3.09 %) |
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λ = 1.2 (O2 = 3.96 %) |
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λ = 1.25 (O2 = 4.77 %) |
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λ = 1.3 (O2 = 5.52 %) |
