TIRO ARTIFICIAL

1. GENERALIDADES:

El tiro artificial consiste en hacer llegar al hogar, el aire necesario para la combustión, utilizando un medio mecánico u otro cualquiera.

Con el tiro natural se consiguen grados de combustión moderados, alrededor de 100 Kg / m2 h como máximo. La chimenea de tiro natural utilizada como elemento para desplazar aire es de rendimiento muy bajo. Además la sobrecarga de la instalación generadora de vapor raramente puede sobrepasar el 150%, por la limitación que le impone la altura de la chimenea y la temperatura mínima que deben poseer los gases.

El tiro natural se recomienda por su simplicidad para ser utilizado en aquellas instalaciones de cargas relativamente constantes, su empleo no resulta satisfactorio para la combustión del petróleo y del carbón pulverizado.

Con el tiro artificial se tiene la posibilidad de variar la cantidad de aire que llega al hogar dentro de amplios límite, lo que permite hacer trabajar las calderas con sobrecargas mucho mayores.

El tiro artificial como el natural, están influenciados por las condiciones atmosféricas, pero en cambio se tiene con él, la posibilidad de contrarrestar toda escasez de aire actuando sobre los ventiladores o sobre los registros de la chimenea.

Sin el tiro artificial no se hubiesen alcanzado los grados de combustión actuales, ni tampoco se hubiesen podido instalar los aparatos recuperadores con que se dotan alas calderas modernas para aumentar su rendimiento, elementos que requieren tiros de 150 a 200 mm.c.a. y algunas veces hasta 300. Además éstos accesorios producen tal enfriamiento de los gases que para obtener tiros de esta magnitud por medio de chimeneas estas resultaran de alturas excesivas.

El tiro artificial presenta sobre el natural las siguientes ventajas:a) Suprime la chimenea que para asegurar el tiro en todas las circunstancias debe

calcularse para las condiciones más desfavorables, lo que conduce a dimensiones excesivas.

b) Permite la regulación sencilla c) Es independiente de las condiciones atmosféricas.d) Se adapta mas fácilmente a las variaciones de carga de la central aun cuando estas sean

bruscase) Se recomienda cuando los espesores del lecho del combustible son grandes, pues

permite vencer las resistencias que ellos oponen al paso del aire.f) Resuelven económicamente el problema de los picos de carga en las centrales

forzando la vaporización de las calderas de servicio normal.En cierta época se creyó que no era conveniente sobrepasar las actividades normales de

combustión (Kg. / m2h) y en cambio emplear calderas auxiliares para cubrir los picos, calderas que se encendían a medida que la demanda lo exigía o que se mantenían a fuego abierto. Los datos experimentales demostraron que el tiro artificial resolvió económicamente el problema.

El tiro artificial encuentra valiosa aplicación en las plantas con tiro natural, pues con su adopción se puede aumentar su capacidad, mas allá de lo que permite la chimenea, sin necesidad de instalar nuevas calderas.

De acuerdo con el método empleo para obtener el tiro artificial puede hacerse la siguiente clasificación:

a) tiro forzado, que a su vez se divide en:a.1- A cenicero cerradoa.2- Cámara cerradaa.3- Cámara cerrada con inyectores de vapor.

b) tiro aspirado o inducido, que a su vez se divide:b.1- Aspirado integral e inducido. , Este a su vez puede ser por medio de vapor, por

medio de aire o de gases productos de la combustión. c) tiro equilibrado

Máquinas Térmicas I Tiro artificial Pág 1 / 5

2. TIRO FORZADO:

Consiste en impulsar el aire aspirado de la atmósfera al cenicero o a la caja de aire de los quemadores según el tipo de hogar.

Mediante este tiro se logra que en varias zonas del generador, la presión del aire y de los gases puedan ser superior a la atmosférica.

En la figura VI-7 se observa una instalación de este tipo donde también se ve la variación de presión del aire y de los gases del sistema. También apreciamos que en el tiro forzado se utiliza para insuflar aire secundario por encima de la parrilla con el fin de crear una turbulencia favorable para la combustión total de los productos de la destilación del combustible.

Figura VI-7El tiro forzado puede a su vez ser:

2.1 TIRO FORZADO A CENICERO CERRADO:

Que consiste en impulsar el aire a presión al cenicero a través de conductos apropiados provistos de registros. Como la presión en el hogar es superior a la atmosférica, al abrir la puerta para su limpieza, se producirá el retorno de las llamas en la sala por eso deben existir mecanismos que interrumpan la llegada de aire en ese momento, con los inconvenientes que ello acarrea a la combustión.

La presión de los ventiladores varia entre 30 y 60 mm de columna de agua.

2.2. TIRO FORZADO A CÁMARA CERRADA:

Consiste en enviar el aire a presión a la sala de caldera herméticamente cerrada, dicho aire esta obligado a pasar por el hogar, puesto que es la única vía de escape disponible. Las entradas de dicha sala se hacen a doble puerta para evitar así la variación de presión.

Pág 2 / 5 Tiro artificial Máquinas Térmicas I

2.3. TIRO FORZADO CON INYECTOR DE VAPOR:

Se puede obtener en aparatos que utilizan chorros de vapor que arrastran aire para la combustión como lo muestra la figura VI-8. Este sistema se utiliza en pequeñas instalaciones, con parrillas especiales para quemar combustibles de mala calidad. Mediante este método se puede lograr una buena refrigeración de las parrillas y evitar que la escoria se pegue a ellas.

El rendimiento de los aparatos es muy bajo, (aproximadamente 2 % ) apenas superior al de la chimenea.

Figura: VI-8

3. TIRO ASPIRADO O INDUCIDO

En este caso los gases son aspirados por un equipo colocado al pie de la chimenea, reforzando así el tiro de la misma. Este tipo de tiro se aplica en pequeños generadores que necesita un refuerzo sobre el tiro producido por la chimenea. Tiene la ventaja que no ofrece riesgos o retroceso de la llama o de los gases calientes, pero como la presión en todo generador es inferior a la atmosférica, existe la posibilidad que se produzca entrada de aire por fisuras en las paredes del refractario, en las mirillas de hogar, etc.

Esto se denomina “aire falso” que da como resultado una disminución en el rendimiento del hogar y un aumento de perdida por calor sensible. Además como debe aspirar un mayor volumen de gases y por lo tanto es necesario un equipo de mayor tamaño y también de mayor consumo de energía, que el equipo de tiro forzado.

Además las condiciones de trabajo de estos equipos son mas severas, ya que deben estar ubicados en zonas de mayores temperaturas, es decir , gases de 250 a 350 C .

El tiro aspirado puede ser de 2 tipos:

3.1. TIRO ASPIRADO INTEGRAL:

Consiste en colocar un ventilador en los conductos de humo al pie de la chimenea y paralelo con el conducto principal ( figura VI-9 ), en ella se observa una instalación de este tipo como así también la variación de presión del aire y los gases del sistema. Contiene 3 compuertas C1, C2 y C3 que combinándolas en forma conveniente se puede lograr el tiro necesario. Sus ventajas en instalaciones nuevas cualquiera sea el tipo, permite reducir la chimenea a un simple difusor de chapa. Permite también reforzar la acción de una chimenea existente cuando ésta, debida a la instalación de nuevos aparatos recuperadores, ya no proporciona el tiro requerido. El inconveniente consiste en la energía que absorbe.

Máquinas Térmicas I Tiro artificial Pág 3 / 5

Figura VI-9

3.2. TIRO INDUCIDO:

En este caso la aspiración de los gases no la produce un ventilador, sino un eyector que funciona con aire, vapor o con parte de los productos de la combustión.

Figura: VI-10

Pág 4 / 5 Tiro artificial Máquinas Térmicas I

En la figura VI-10 se puede observar el funcionamiento de unos de estos sistemas. Consume menos vapor que el tiro forzado con eyector de vapor, pues solamente es necesario comunicar la energía suplementaria a los gases que llegan por efecto del tiro natural. Al pasar por los Venturi, el vapor se acelera y produce una depresión que aspira a los gases de la combustión. La mezcla de gases es eliminada directamente en la boca de la chimenea.

La depresión se regula sobre la válvula de vapor.

3.3 TIRO EQUILIBRADO

Se consigue mediante la combinación del tiro forzado y el aspirado integral . En la figura VI-11 podemos observar que el ventilador A sopla el aire por debajo de las parrillas reduciendo así a cero el tiro en el hogar (4 a 5) . El ventilador C asegura el tiro necesario desde el hogar hasta la base de la chimenea. Estos sistemas reúnen las ventajas de ambos tiros.

El ventilador A debe vencer la resistencia del aire, el precalentador, los conductos de accesos al hogar, el emparrillado y finalmente el lecho de carbón. En instalaciones de importancia se debe insuflar el aire a la presión de 120 mm de columna de agua; en cambio el aspirador C instalado en la base de la chimenea debe trabajar con depresión capaz de vencer resistencias opuestas por los recuperadores de calor y comunicar a los gases la energía necesaria para abandonar la chimenea a una velocidad conveniente para penetrar en la atmósfera. Éste sistema de tiro se utilizan en generadores de mediana y gran capacidad, ya que permiten vencer grandes perdidas de carga.

La regulación para mantener el tiro adecuado a cada carga se hace actuando sobre el tiro forzado o el tiro aspirado tratando de mantener constante la depresión en el hogar.

Figura: VI-11

Máquinas Térmicas I Tiro artificial Pág 5 / 5