Sistemas "Rooftop" con calefaccin de gas (YCD-YCH)Principio y funcionamiento del quemador de gas

T50 UG 001 ES

Sistemas "Rooftop" con calefaccin de gas (YCD-YCH)

Unidad Voyager Encendido y combustin Principios generales de la combustinReaccin de combustin .........................................................................................................................3 Productos de combustin, Combustin incompleta ............................................................................4 Valores calorficos de los gases ..............................................................................................................5

El quemador de mezcla previa de las unidades VoyagerReaccin de combustin .........................................................................................................................6

Cmara de combustin y tubo intercambiador trmico de VoyagerComponentes y montaje .......................................................................................................................10

Presin en la entrada y salida del bloque de gasMedida y ajuste de las presiones de gas .............................................................................................11

Corriente de llamaMedida de la corriente de llama con los distintos mdulos de control de encendido....................12

Diagnstico mediante el mdulo de control de encendidoIdentificacin de la avera mediante el IGN de Texas Instrument .....................................................13

Diagnstico de los problemas de combustinIdentificacin de los problemas de presin del gas............................................................................14 Anlisis de los gases de combustin ...................................................................................................16

Olores de gases y gases de combustinIdentificacin de los problemas de fuga ..............................................................................................18

Causas principales de fallo del intercambiador trmicoAnlisis de los fallos del intercambiador trmico...............................................................................19

Componentes de encendido y de combustinCaractersticas de componentes ..........................................................................................................20

MantenimientoRecomendaciones de seguridad...........................................................................................................24 Contrato de mantenimiento .................................................................................................................24 Formacin ...............................................................................................................................................24 American Standard Inc. 1998

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Principios generales de la combustinReaccin de combustinPara que haya una combustin es indispensable la presencia de un combustible, de oxgeno y de cierta cantidad de calor. Si faltara uno de estos tres elementos, la combustin no podra prolongarse, ni incluso tener lugar. Los combustibles gaseosos arden en estado natural, a condicin de se encuentren en presencia de una cantidad suficiente de aire y de calor. Por el contrario, los combustibles slidos o lquidos deben convertirse en gases (por vaporizacin o pulverizacin) antes de poder quemarse.

Figura 1

Combustible Calor Oxgeno

Los combustibles gaseosos estn constituidos principalmente por elementos de Carbono (C) e Hidrgeno (H). Cuando un combustible gaseoso reacciona con el oxgeno en presencia de calor, produce vapores inofensivos: vapor de agua cuando se quema el hidrgeno y dixido de carbono cuando arde el carbono. Para quemar completamente un combustible se requiere una cantidad determinada de oxgeno; es una mezcla en las debidas proporciones la que generar los vapores inofensivos de una combustin total.

Se necesitan dos molculas de oxgeno para quemar una molcula de gas natural o de metano, e igualmente, dos metros cbicos de oxgeno para quemar un metro cbico de gas natural o metano. Por otra parte el aire es una mezcla de un 20% de oxgeno y un 80% de nitrgeno que se utiliza para quemar distintos tipos de combustibles gaseosos. Dadas las proporciones de los distintos gases de esta mezcla, se requieren 10 metros cbicos de aire para 2 metros cbicos de oxgeno; stos ltimos son tambin necesarios para quemar 1 metro cbico de gas natural o metano. Los dems combustibles gaseosos requieren otras proporciones tal como se indica en la tabla 2.

Tabla 1Tipo de combustible Metano (gas natural) Propano Butano Cantidad de aire necesario gaseoso (metro cbico) 10 24 31 Cantidad de combustible gaseoso (metro cbico) 1 1 1 Relacin aire/gas de la combustin 10.1 24.1 31.1

Tabla 2

Tipo de combustible Metano (gas natural) Propano Butano

Cantidad de aire necesario gaseoso (metro cbico) 13 31 40

Cantidad de combustible gaseoso (metro cbico) 1 1 1

Relacin aire/gas de la combustin 13.1 31.1 40.1

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Principios generales de la combustinProductos de combustin, Combustin incompleta

El vapor de agua es un producto natural de combustin que se evaca a travs de la chimenea. Sin embargo, si se enfran considerablemente los productos de la combustin, el vapor de agua puede condensarse y provocar de este modo la corrosin en los intercambiadores trmicos. La falta de proteccin del intercambiador trmico contra el fenmeno de condensacin puede ser perjudicial para el intercambiador.

Si faltara el aire, el calor o ambos en la reaccin de combustin, podran liberarse algunos elementos de una combustin incompleta como el monxido de carbono (CO) o los aldehdos. Si estos elementos se mezclan en el espacio acondicionado, pueden resultar nocivos, e incluso, mortales. En la tabla 3 se muestra hasta qu punto incluso la ms mnima exposicin al monxido de carbono puede ser nociva.

Tabla 3Concentracin de CO en el aire (partes por milln) 9 ppm (0,0009%) 35 ppm (0,0035%) 200 ppm (0,02%) Inhalacin/tiempo de exposicin y sndromes txicos desarrollados (segn las normas americanas) Concentracin mxima admisible para una exposicin de corta duracin en una regin habitada Concentracin mxima admisible para una exposicin continua de 8 horas Dolores de cabeza ligeros, cansancio, vrtigo, nuseas tras 2-3 horas. Concentracin mxima de CO para una exposicin en cualquier momento En 1 a 2 horas dolores de cabeza frontales, despus de 3 horas peligro de muerte. Mximo de partes por milln en los gases de las chimeneas Vrtigo, nuseas y convulsiones a los 45 min. Prdida de conocimiento conocimiento a las 2 horas. Muerte a las 2 a 3 horas. Dolores de cabeza, vrtigo y nuseas a los 20 minutos. Muerte en la hora siguiente. Dolores de cabeza, vrtigo y nuseas en 5 a 10 min. Muerte en menos de 30 minutos. Dolores de cabeza, vrtigo y nuseas en 1 a 2 min. Muerte en menos de 10 a 15 minutos. Muerte en 1 a 3 minutos.

400 ppm (0,04%)

800 ppm (0,08%) 1600 ppm (0,16%) 3200 ppm (0,32%) 6400 ppm (0,64%) 12800 ppm (1,28%)

Los efectos nocivos del CO dependen de la concentracin del gas en el aire, del tiempo de exposicin y de otros factores como la edad, la salud, la altura y el sexo. Muchas personas suelen estar regularmente en contacto con el CO sin saberlo ya que ste es invisible e inodoro. Por esta razn las vctimas de envenenamiento por CO no son conscientes del peligro antes de que sea demasiado tarde. Entre los sntomas se pueden citar los dolores de cabeza, las nuseas, el cansancio crnico, un estado de confusin y vrtigo. Una exposicin aguda puede provocar un estado de coma o la muerte.

El monxido de carbono es un producto de combustin incompleto. Es un veneno directo y acumulativo. Cuando se fija en la hemoglobina, el CO sustituye al oxgeno e invade el cuerpo. La muerte provocada por el CO es repentina. La vctima que ha inhalado concentraciones txicas de este gas queda desamparada antes de ser consciente del peligro. Para una combustin ms segura y eficaz, los tcnicos responsables de la puesta en marcha y el mantenimiento deben medir imperativamente las concentraciones de CO en cada revisin pero tambin antes de cada periodo de encendido de la calefaccin. En el mercado existen numerosos analizadores de combustin que permiten efectuar un anlisis minucioso de los elementos de combustin evacuados por la chimenea del quemador.

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Principios generales de la combustinValores calorficos de los gases

Los valores calorficos de los combustibles gaseosos estn determinados por la cantidad de calor liberado cuando se quema por completo un metro cbico de estos gases. Estos valores calorficos se miden en j/m3

en unas condiciones estndares (presin baromtrica de 1013 mbares y temperatura de 15C).

Figura 2

Metano

Propano Butano

El metano (o gas natural) tiene un valor calorfico de 29 a 34 MegaJulios/m3. El del propano, que es bastante superior, es de 88 MegaJulios/m3. Por ltimo, el del butano, an superior, es de unos 116 MegaJulios/m3. Estos valores son slo valores medios y numerosos sistemas GPL (gas de petrleo licuado) estn constituidos por una mezcla de propano y butano. Los valores calorficos de estos sistemas son intermedios, entre 88 y 116 MegaJulios/m3.

Es posible que algunos servicios pblicos locales decidan "dopar" la capacidad calorfica de su gas natural mediante la adicin de pequeas cantidades de propano y butano cuando dichos servicios estn muy solicitados.

Tabla 4Tipo de combustible gaseoso Metano (gas natural) Propano Butano Mezcla de propano/butano Valor calorfico ( MegaJulios/m3 ) 29 - 34 88 116 88 - 116

En algunos casos, es posible que sea necesario utilizar el valor calorfico de un combustible gaseoso en particular. Se puede por ejemplo integrar este valor en una ecuacin para calcular el caudal del sistema. Es posible conocer el valor calorfico de un combustible gaseoso para una fecha determinada preguntado al proveedor o al

servicio pblico en cuestin. Estos ltimos poseen un calormetro que les indica el valor calorfico del combustible gaseoso. No es suficiente con tener una estimacin de este valor en los clculos.

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El quemador de mezcla previa de las unidades VoyagerReaccin de combustin

La figura 3 representa una vista del interior de la placa del quemador. Resalta la ubicacin del electrodo de

encendido y su proximidad a la rejilla del difusor del quemador en el centro del montaje.

Figura 3

Electrodo de encendido Salida de condensados Rejilla de difusor Placa de quemador

;;;;;; @@@@@@ @@@@@@ ;;;;;; @@@@@@ ;;;;;; @@@@@@ ;;;;;; @@@@@@ ;;;;;; @@@@@@ ;;;;;; @@@@@@ ;;;;;;tacto, tal como se muestra en la figura 4. El tubo de salida de los condensados es igualmente de acero inoxidable.

La placa del quemador est constituida por varios componentes bsicos. Est fabricada de acero aluminizado, mientras que el difusor es de acero inoxidable y presenta normalmente una forma ligeramente convexa y lisa al

Figura 4

El electrodo de encendido de superficie caliente no forma parte integrante de la placa del quemador. El elemento calefactor de los electrodos de encendido es una capa fina de "carburo de silicio recristalizado", prcticamente impermeable a la humedad.

El electrodo de encendido de superficie caliente es un elemento calefactor bajo tensin (115 V...) que cumple igualmente la funcin de detector de llama cuando el interruptor del mdulo de control est en modo rectificacin de llama. Este tipo de deteccin de llama se denomina "deteccin directa", por oposicin a la deteccin a distancia que requiere el uso de un encendedor y de un detector de llama.6

El quemador de mezcla previa de las unidades VoyagerReaccin de combustinLa unidad Voyager posee un autntico quemador de mezcla previa, sistema sensiblemente distinto de los de conveccin forzada y de extraccin de humo. Es un quemador que mezcla completamente el aire principal (utilizado para la reaccin de combustin) y el combustible gaseoso, y luego fuerza la mezcla a pasar a travs de la rejilla del difusor. Una vez que est en marcha el proceso de encendido, el motor del ventilador de combustin est alimentado y el mdulo de control de encendido (IGN) proporciona una tensin de 115 V de CA al electrodo de encendido de superficie caliente. De este modo se calienta previamente durante 36 o 54 segundos hasta 1100 C (45 segundos para el modelo Fenwal 05-24). El motor del ventilador de combustin es un motor de condensador permanente con un par de arranque extremadamente elevado gracias al cual es muy eficaz para los arranques a baja temperatura. La mayor parte de los dems fabricantes utilizan motores "shaded pole" (bastante ms econmicos), con un par de arranque reducido, que tienen dificultades con los arranques a baja temperatura.

Figura 5

Aire Electrodo de encendido Placa de quemador Vlvula de gas Tubo de gas

Inyector de gas Placa perforada Motor del ventilador de combustin Ventilador de combustin Rejilla de difusor

El aire se aspira a travs de la placa de orificios situada en la entrada del ventilador de combustin, luego se le fuerza a pasar por la cmara de combustin y el tubo del intercambiador trmico como lo muestra la figura 5. No se requieren aparatos de control de caudal de aire de combustin tales como un interruptor de paleta, un

interruptor centrfugo o presostato diferencial en las unidades Voyager. Una vlvula de gas de presin negativa cumple esta funcin de control de caudal de aire de combustin. No habr ningn flujo de gas si la vlvula de gas est alimentada, a menos que haya una presin negativa en la salida de la vlvula de gas.

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El quemador de mezcla previa de las unidades VoyagerReaccin de combustin

Una vez concluido el precalentamiento del electrodo de encendido, la vlvula de gas de presin negativa es alimentada por el mdulo de control de encendido (IGN) durante un intento de encendido nominal de 8,4 segundos. El aire y los combustibles gaseosos se mezclan pre-

viamente en el ventilador de combustin antes de ser forzados a pasar a travs de la rejilla del difusor.

Figura 6

Mezcla combustible, aire Rejilla de difusor Ventilador de combustin Motor del ventilador de combustin Aire Placa perforada

Inyector de gas Caudal de gas a travs de la vlvula y el orificio Bloque de gas Placa de quemador Electrodo de encendido

El encendido tiene lugar en principio cuando la mezcla de aire combustible pasa a travs del electrodo de encendido, que sigue bajo tensin a 1100C durante el intento de encendido de 8,4 segundos. Si falla el primer intento, el IGN se prepara inmediatamente para un segundo intento de encendido. El IGN slo se bloquea tras el tercer intento de encendido.

Se puede poner de nuevo el IGN a cero desconectando la unidad o apagando y encendiendo el termostato. Una tercera solucin consiste en ajustar la temperatura por debajo de la del espacio ambiente, lo que permite una puesta a cero a distancia por ICS. Si no se vuelve a poner a cero el mdulo de encendido manualmente, hay una puesta a cero automtica al cabo de 72 minutos, lo que no sucede para el modelo Fenwal 05-24 (antigua versin del mdulo IGN) que se debe poner a cero manualmente).8

El quemador de gas de las unidades VoyagerReaccin de combustin

Pasados 8,4 segundos desde el inicio de intento de encendido el ING neutraliza la tensin (115 V) del electrodo de encendido. Se aplica una dbil seal de

corriente alterna al encendedor en el momento en el que detecta la llama y controla la presencia de la misma (conduccin).

Figura 7

Superficie con carga positiva Superficie con carga negativa

Este tipo de deteccin de llama se conoce con el nombre de rectificacin de llama. Dos superficies estn en contacto con la llama (electrodo de encendido y quemador) y la llama se comporta como si se tratara de un corrector que slo transporta la parte positiva de la seal alterna.

La mayor superficie (el quemador) atrae ms electrones libres y en consecuencia se convierte en la superficie con mayor carga negativa. La corriente circula por la superficie positiva hacia la superficie negativa y el paso de corriente queda asegurado por la llama.

Figura 8Corriente alterna Corriente continua

+ _

+

+

Al pasar a travs de la llama la parte negativa del sinusoide se interrumpe (figura 8) y se transforma en corriente continua. El circuito de deteccin de la llama del IGN aprovecha el flujo de corriente continua para alimentar un rel interno y para mantener la vlvula principal de gas encendida mientras el quemador tenga llama.

Los ING con rectificacin de llama son excesivamente sensibles a las prdidas de llama. Reaccionan a las prdidas en menos de 0,8 s. Si se produce una prdida de llama, el IGN se recicla e intenta un nuevo encendido (excepto si se produce durante los 8,4 segundos de intento de encendido).

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Cmara de combustin y tubo intercambiador trmico de VoyagerComponentes y montaje

Figura 9

Tuberas de acero aluminizado Tubos de acero aluminizado Manguito integrado de acero inoxidable Puertas de acero inoxidable Cmara de combustin de acero aluminizado Tubo de salida de condensados de acero inoxidable Indicador luminoso del quemador de pyrex Vlvula de gas con presin negativa (bloque de gas) Inyector de gas

Placa perforada Motor ventilador de combustin Sensor del encendedor de carburo de silicio recristalizado Tornillo en acero inoxidable del encendedor Rejilla del difusor en acero inoxidable

El tubo y la cmara de combustin son de acero aluminizado cubierto por los lados de acero fundido. Desde hace ms de cincuenta aos el acero aluminizado ha sido considerado, en entornos industriales, como un excelente material para los intercambiadores de calor debido a su resistencia a la corrosin y a la adherencia de residuos. Por este motivo se ha usado en la mayor parte de las aplicaciones. El resto de componentes, que corren el riesgo de ser expuestos a temperaturas extremas o la condensacin, estn fabricados en acero inoxidable para resistir mejor la corrosin y el paso del tiempo (tubo de salida de condensados, tornillo del electrodo de encendido, manguito integrado, rejilla del difusor, tuberas y dems

partes metlicas). El indicador luminoso, de pyrex, se ha incorporado a la unidad para poder controlar el funcionamiento del quemador y de la llama del mismo. El quemador recibe el gas por una nica entrada. El caudal de combustible gaseoso se ajusta por medio de la vlvula de gas de presin negativa a una presin de 0,5 mbares. Para convertir el gas natural en GPL no es necesario cambiar la entrada de gas (el inyector y el limitador de picos si se deben cambiar). Esta operacin slo se puede realizar en la fbrica.

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Presin en la entrada y salida del bloque de gasMedida y ajuste de las presiones de gas

Las unidades de cubierta Voyager funcionan con una vlvula de presin negativa. Este concepto, aunque no es desconocido en entornos industriales, no es muy comn. Sin embargo, permite reducir el nmero de elementos de deteccin de aire de combustin como los interruptores centrfugos, los interruptores con paleta y los interruptores con presostato diferencial que son muy conocidos porque plantean algunos problemas de funcionamiento.

El principio de funcionamiento hace que si no se produce aspiracin en la salida de la vlvula de gas no haya caudal de gas. La salida de la vlvula de gas est conectada con la entrada del motor del ventilador de combustin lo que hace que se produzca una presin negativa (o aspiracin) a la salida de la vlvula de gas. De este modo, en caso de que se produzca algn fallo del motor del ventilador, no habr caudal de gas an cuando la vlvula est conectada a la corriente.

Figura 10

M P C

1 3 2

ON

OFF

Entrada Salida Toma de presin para el presostato mn. de gas

Toma de presin de salida del orificio de la toma de presin, dimetro 9 mm Tapa de acceso al tornillo de ajuste de la presin del gas

La presin en la entrada debe ser controlada por un vlvula de expansin de gas cuya instalacin y ajuste debe ser llevado a cabo por el instalador. La presin de alimentacin de gas natural deber ser de 20 mbares para el G20 (H) y 25 mbares para el G25 (L). En ningn caso deben superar estas presiones los 35 mbares. El presostato mn. de gas viene ajustado de fbrica a 15 mbares. La presin de alimentacin de propano debe ser de 31 mbares o 50 mbares para el G31. Sin embargo, es obligatorio ajustar la presin desde el limitador de picos a 25 mbares con un mximo de 35 mbares. Nota: La presin mnima en el uso de propano es de 20 mbares. Por tanto, el rango de funcionamiento se sita entre los 20 y los 35 mbares para el propano.

La presin de salida del bloque de gas se mide en la toma de presin y se ajusta a -0,5 mbares con un error de -0,4 / -0 mbares (lo que nos sita el rango de presin entre -0,5 mbares y -0,9 mbares). Este ajuste es vlido tanto para el gas natural como para el GPL. La presin de salida del bloque de gas se puede medir mediante un manmetro, un tubo en U inclinado o un manmetro digital. Para ajustar la presin de salida del bloque de gas, en caso de que sea necesario, es obligatorio utilizar una llave con pestaa, una pinza o un par de objetos puntiagudos cualesquiera. De este modo se puede realizar el ajuste mediante un destornillador de cabeza plana. Si se gira el tornillo en el sentido de las agujas del reloj se aumenta la presin de salida del bloque de gas y se enriquece la mezcla. Si se gira el tornillo en sentido contrario de las agujas del reloj se reduce la presin (cada vez mayor en los negativos acercndose hasta los -0,9 mbares) y se empobrece la mezcla.

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Corriente de llamaMedida de la corriente de llama con los distintos mdulos de control de encendidoLa corriente de la llama que se genera durante la rectificacin de la llama (deteccin de llama) se mide fcilmente con el mdulo de control de encendido (el IGN) de Texas Instrument. Efectivamente, al medir la tensin de la corriente continua entre los dos pasadores que hay en el mdulo, se puede deducir la intensidad ya que para 1 V de corriente continua se produce una intensidad de 1 A. . Junto a los pasadores se puede leer Flame Check (comprobacin de la llama).

Figura 11

Verde

Rojo v+ Flame check v1v = 1

Es necesaria una seal de deteccin de llama de 1A + - 5% como mnimo. La corriente nominal de deteccin de llama es, en general, de entre 2 y 8 A de corriente continua. El modelo antiguo, el mdulo de control Fenwal 05-24, exiga otro mtodo de medida de la corriente de la llama. Para este modelo se aconsejaba utilizar un adaptador de corriente (# 05-080223-001 para la parte Fenwal y

# ADP-0229 para la parte Trane) cuyo objetivo final era el de aislar el elemento de medida (microampermetro) de corriente de llama de la tensin en lnea del electrodo de encendido (tensin durante el proceso de precalentamiento del quemador). Cuando el mdulo de encendido estaba en modo de deteccin de llama el adaptador introduca el elemento de medida de la corriente de la llama en el circuito.

Figura 12

S1 S2 SW1Fenwal 05-246266-203

A

IGNMdulo de control de encendido (IGN) Electrodo de encendido Ampermetro continuo

SW2

En ausencia del adaptador se pueden utilizar dos interruptores para incluir el microampermetro en el circuito y tambin para sacarlo del mismo. Para medir la corriente de la llama hay que realizar el esquema que se muestra en la figura 12, abrir el interruptor SW12 (I2), cerrar el interruptor SW1 (I1) y ejecutar un ciclo de funcionamien-

to. Despus de 1 minuto aproximadamente (si se produce el encendido) hay que cerrar el interruptor SW2 y abrir el interruptor SW1. Se necesita una seal de deteccin de llama mnima de 0,5 A + - 5% de corriente continua. La corriente de deteccin de llama del Fenwal es, en general, de entre 8 y 16 A de corriente continua.

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Diagnstico mediante el mdulo de control de encendidoIdentificacin de la avera mediante el IGN de Texas InstrumentLos dos LED, verde y rojo, del mdulo de control de encendido de Texas Instrument son una interesante fuente de datos en lo referente a averas.

Figura 13

Verde

Rojo v+ Flame check v1v = 1

Tabla 5Avera o estado En tensin sin peticin de calor Peticin de calor - no se detecta avera Bloqueo despus de una seal de falta de llama Sin seal de llama despus de un intento de encendido o prdida de seal durante un intento de encendido Vlvula de gas mal montada o presencia de seal de llama durante una peticin de calor Fallo de platina IGN (en todo momento) LED verde apagado parpadea (1) apagado apagado(2) LED rojo apagado apagado parpadea (1) parpadea (2)

fijo apagado

parpadea (1) fijo

NB: 1. Parpadea una vez por segundo 2. Despus de un nuevo intento de encendido, el LED rojo parpadea durante 5 segundos a la vez que el LED verde

Aunque el IGN se bloquee debido a un fallo de seal de llama, el motor del ventilador de combustin sigue girando siempre y cuando se mantenga la peticin de calor. Para reinicializar el mdulo de control es necesario desconectar la unidad, es decir, interrumpir y restablecer a continuacin la peticin de calor apagando y encendien-

do posteriormente el termostato. Otra posibilidad sera la de bajar la temperatura de ajuste por debajo de la temperatura ambiente, lo que permitira realizar la reinicializacin remota desde una GTC o cualquier otra gestin remota. Si el mdulo de encendido no se reinicializa de forma manual se produce la reinicializacin automtica pasados 72 minutos.

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Diagnstico de los problemas de combustinIdentificacin de los problemas de presin del gasEn caso de que se produzca algn problema de combustin, lo que significara que existe algn problema de presin de gas, la causa puede identificarse fcilmente midiendo la presin de entrada y la presin de salida de gas. Antes de intentar identificar el problema es necesario realizar ciertas mediciones previas. Hay que comenzar por medir la presin esttica introducida en la parte superior del bloque. El trmino esttica significa que la medida se realiza sin que la vlvula est en tensin. Anote la presin en el lugar reservado a tal fin.

Presin de entrada (parte superior del bloque de gas)Una vez tomada la medida esttica de la presin de entrada (en la parte superior del bloque de gas), es necesario medir el caudal de gas. Para ello es necesario eje-

mbar

cutar una peticin de calor y realizar la medida con la vlvula de gas y el motor del ventilador en tensin. Anote la informacin en el espacio reservado a tal fin.

Presin del flujo de gas en la entrada (parte superior del bloque de gas)

mbar

Despus es necesario realizar la medida de la presin de la salida (en la parte posterior del bloque de gas). Antes de conectar la vlvula de gas, la presin negativa provocada por el ventilador de combustin se sita entre

-2 y -8 mbares. Vanse las caractersticas del gas del modelo afectado. La presin de aspiracin del ventilador se deber medir y anotar en el espacio reservado a tal fin.

Presin negativa del ventilador de combustin a la salida (parte posterior del bloque de gas)

mbar

Una vez medida, en el exterior, la presin negativa del ventilador de combustin, es necesario medir a continuacin la presin a la salida (en la parte posterior del bloque de gas). Esta presin debera estar comprendida

entre -0,5 + 0 / 0,4 mbares (lo que la sita entre -0,9 y -0,5 mbares). Si la presin de la salida no se ajusta dentro de este rango hay que medir la presin de la entrada. Anote la presin de salida en el espacio reservado a tal fin.

Presin ajustada de la salida (parte posterior del bloque de gas)

mbar

Si el sistema de alimentacin de gas se mide tal y como es necesario, la diferencia entre la presin de la parte delantera y la del caudal de gas en funcionamiento debera ser despreciable (no ms de 2 mbares).

Una cada de la presin muy importante (10 mbares o ms) es la seal de la presencia (en la parte delantera del aparato) de un sistema de distribucin de gas inadaptado. El problema del caudal se puede presentar bajo las siguientes formas: tubos ms pequeos de lo normal, vlvula de expansin de gas demasiado pequea o alimentacin de gas inadecuada.

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Diagnstico de los problemas de combustinIdentificacin de los problemas de presin de gas

Tabla 6

Aspiracin en salida, parte posterior bloque gas Normal

Presin en salida, parte posterior bloque de gas (gran velocidad) Por debajo de -0,9 mbares ajuste mximo posible Por debajo de -0,9 mbares ajuste mximo posible Normal entre -0,5 y -0,9 mbares Por encima de -0,5 mbares ajuste mnimo posible Normal entre -0,5 y -0,9 mbares Normal entre -0,5 y -0,9 mbares

Medida de la presin esttica en la entrada (delante del bloque) (en parada) Normal

Medida de la presin del caudal de gas en la entrada (en funcionamiento) Caida excesiva 10 mbares o ms

Soluciones y comprobaciones suplementarias

Conductos de alimentacin de gas inadaptados Taponamiento de la vlvula de gas, limpiar o reemplazar la vlvula Taponamiento entre el bloque gas y el inyector Fallo del regulador o del diafragma de la vlvula de gas Exceso de fuga alrededor de la placa perforada Taponamiento a nivel de la placa perforada

Normal

Normal

Normal entre 20-35 mbares

Normal

Normal

Normal entre 20-35 mbares Normal entre 20-35 mbares

Normal

Normal

Ms dbil

Normal

Normal entre 20-35 mbares Normal entre 20-35 mbares

Mayor

Normal

La tabla 6 permite realizar diagnsticos e identificar problemas de presin de gas de combustin si estos se producen. Algunos de estos problemas se pueden identificar por los ruidos que emite el quemador. Cuando al realizar el encendido se oye una especie de ladrido esto quiere decir que la mezcla de gas y aire es pobre. Una presin inestable en la parte delantera del bloque de gas tendra el mismo significado. El regulador de la vlvula de gas reacciona frente al exceso de presin cuando se produce el encendido cerrndose de forma inmediata como respuesta a la deteccin de una elevada presin y abrindose al detectar una presin ms baja (y as sucesivamente). En este ejemplo hay que determinar si el regulador del interior de la vlvula de gas est ajustado a un nivel bajo o si existe un problema de taponamiento o de obturacin. Hay otro sntoma que informa sobre los problemas de combustin relacionados con la presin de gas y que se conoce con el nombre de crujido del quemador. Se trata de un pitido muy agudo, o de un crujido, emitido por el quemador. Este ruido indica que la llama del quemador es demasiado grande. A continuacin presentamos las causas del exceso de llama:

1. El regulador de la vlvula de gas est ajustado a una presin demasiado elevada 2. Instalacin incorrecta de un inyector de gas (demasiado grande) 3. Placa perforada taponada. Si se produce un exceso de llama, est tiende a acercarse a la rejilla del difusor. Cuando se produce este fenmeno se produce tambin un efecto de pitido a travs de los orificios de la placa del quemador. A corto plazo, si el problema subsiste, existe el riesgo de que se deteriore la rejilla del difusor del interior del quemador.

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Diagnstico de los problemas de combustinAnlisis de los gases de combustin

Para determinar la naturaleza de una combustin, es decir, para saber si se trata o no de una combustin completa, y para la mayor parte de los quemadores, es necesario analizar los gases de combustin con el objeto de intervenir sobre el caudal de aire primario (este no es el caso de las unidades Voyager).

Sin embargo, es aconsejable medir los gases de combustin en los tubos del quemador para detectar una posible mala combustin. En caso de que se produzca una mala combustin vase la pgina 15.

Tabla 7Aumento de la temperatura de los gases de la combustin por encima de la temperatura ambiente 180 - 316 C %CO2 en los gases de combustin Gas natural 7,8 - 9,5% CO2 % CO2 en los gases de combustin GPL 9,5 - 11,0% CO2

NB: La temperatura de los gases de combustin y su contenido en % de CO2 especificados en la tabla 20 van en funcin de numerosos factores (temperatura exterior, altitud, valor calorfico del gas, capacidad y diseo del intercambiador trmico, caudal de aire del sistema, proporciones en aire y en combustin, etc)

Factores que influyen en el aumento de la temperatura de los gases de combustin Temperatura ambiente en el exterior: La temperatura ambiente en el exterior influye en la temperatura de los gases de combustin en la salida del quemador. Al disminuir la temperatura exterior el volumen especfico disminuye. Se trata del volumen que ocupara la mezcla aire-vapor de agua cuyo peso sera de 1 kg si se extrajera todo el vapor. Por ejemplo el volumen msico a 12 C (bulbo seco) es de 0,812 m3/kg mientras que a -9 C es de 0,750 m3/kg, suponiendo una humedad relativa del 50% en los dos casos. De este modo una reduccin del volumen msico conlleva un aumento del caudal msico que a su vez acenta la aspiracin del ventilador de combustin, su potencia y aumenta la temperatura de los gases de combustin a temperaturas exteriores ms bajas.

Altitud: Al aumentar la altitud se aumenta el volumen msico. Este aumento de volumen msico reduce el caudal msico, la aspiracin del ventilador de combustin, la potencia del quemador y aumenta la temperatura de la chimenea. El quemador de gas Voyager compensa automticamente las proporciones a gran altitud. Valor calorfico del gas: El aumento de la temperatura de los gases de combustin es directamente proporcional al valor calorfico del combustible gaseoso utilizado. Al disminuir el valor calorfico del gas utilizado se producira una disminucin de la temperatura de los gases de combustin. Diseo y potencia del intercambiador trmico: Estos dos factores pueden influir en el aumento de la temperatura de los gases de combustin. Normalmente (aunque no siempre) cuanto mayor es el caudal en la entrada del quemador ms considerable es el aumento de la temperatura de los gases de combustin.

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Diagnstico de los problemas de combustinAnlisis de los gases de combustin

Caudal del sistema: El caudal de aire de la red influye directamente en el aumento de la temperatura de los gases de combustin. Cuanto ms bajo es el caudal de aire de la red ms importante es el aumento de la temperatura. Esto se explica por la disminucin del calor transferido de la superficie del intercambiador trmico al aire circundante. Adems cuanto mayor es el caudal del sistema, ms bajo ser el aumento de la temperatura de los gases de combustin. Distintos factores que influyen en el contenido en CO2 del gas (%CO2) Presencia de una cantidad excesiva de combustible en cuyo caso (se habla de mezcla demasiado rica) el ndice de CO2 presente en los gases de combustin es ms importante. Falta de aire de combustin: Si no hay bastante aire de combustin (la mezcla es demasiado rica) el ndice de CO2 presente en los gases de combustin ser ms considerable. Falta de combustible: Si no hay bastante combustible los ndices de CO2 sern inferiores. Presencia de una cantidad excesiva de aire: En este caso los ndices de CO2 presentes en los gases de combustin sern inferiores. Distintos factores que influyen en el contenido en O2 del gas (%O2) Aunque no existan datos publicados sobre el contenido en O2 de los gases de combustin de la unidad Voyager, este debe encontrarse, por lo general, por debajo del

1,5% O2. Los ndices de O2 (oxgeno) y de CO2 (dixido de carbono) varan en sentido contrario. Si el ndice de CO2 aumenta, el de O2 disminuye y viceversa. Presencia de una cantidad excesiva de combustible: En caso de que haya una cantidad excesiva de combustible (mezcla demasiado rica) el contenido en O2 presente en los gases de combustin ser inferior al 1,5%. Falta de aire de combustin: Si la cantidad de aire es insuficiente (mezcla demasiado rica) el contenido en O2 de la mezcla ser inferior al 1,5%. Falta de combustible: Si el combustible presente es insuficiente (mezcla demasiado pobre) el contenido en O2 en los gases de combustin ser superior al 7,5%. Presencia de una cantidad excesiva de aire: en este caso (mezcla demasiado pobre) el contenido en O2 de los gases de combustin ser superior al 7,5%. La tabla 8 puede ser muy til para identificar los problemas de combustin una vez analizados los gases de combustin. Distintos factores que influyen en el contenido en CO El ndice de CO medido en la salida de los gases de combustin no debe exceder 50 ppm. La relacin CO/O2 vara en sentido contrario. Si el ndice de CO aumenta, el de O2 disminuye y viceversa.

Tabla 8Contenido de los gases de combustin en % CO2 y en %O2 Contenido importante en CO2 o contenido bajo en O2 Orificio de gas demasiado ancho, Contenido bajo en % CO2 o contenido elevado en O2 Aire de combustin Combustible gaseoso Alimentacin demasiado rica en gas. Mala seleccin del orificio de gas (demasiado grande) o sin orificio. Conducto de gas ms pequeo de lo normal u obturado. Alimentacin muy pobre en gas. Mala seleccin del orificio de gas (muy pequeo).

Placa perforada demasiado pequea u obturada

Fugas o alrededor de la placa perforada (orificio demasiado grandes).

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Olores de gases y gases de combustinIdentificacin de los problemas de fuga

En el supuesto de que el gas o los gases de combustin debieran entrar en el espacio acondicionado, su presencia no sera peligrosa debido a sus bajas concentraciones. Sin embargo, la presencia de gases se nota fcilmente y es molesta. Hay que estar muy pendiente y detectar cualquier episodio de este tipo con el fin de examinar la situacin de forma seria e inmediata para garantizar la ausencia de cualquier riesgo. Es necesario adoptar un enfoque metdico para identificar la fuente de los olores y ajustar el problema. Principales razones de infiltracin de gases y gases de combustin Admisiones de aire en el exterior: Las campanas de aire nuevo, los registros, los economizadores y otros elementos utilizados para la ventilacin de edificios son los posibles accesos, hacia el espacio acondicionado, de olores de gas y gases de combustin. Para determinar cul de ellos es el que permite que los gases se introduzcan es necesario cerrar los elementos uno a uno. Una vez identificado el responsable, es necesario aislar el elemento en cuestin de la fuente de los gases o de los productos de la chimenea. En determinados casos una ampliacin de la chimenea puede resolver el problema. Consulte con su oficina de venta. Infiltracin a nivel de la caja: : En caso de difusin de gas por la red se deben examinar los siguientes elementos: Examen del compartimento del quemador NB: Si se producen fugas de gas o gases de combustin en el compartimento del quemador se pueden producir infiltraciones porque el panel que separa la parte izquierda de dicho compartimento lo separa de la parte negativa del ventilador de impulsin. Indicador luminoso: En ausencia del indicador de Pyrex de la parte derecha de la abrazadera de montaje del motor del ventilador de combustin, se pueden introducir en el compartimento del quemador gas o gases de combustin. Junta del electrodo de encendido: Si no hay junta del electrodo de encendido o si est estropeada, o si los tornillos del electrodo de encendido estn desajustados, se pueden producir fugas de gas y de gases de combustin hacia el compartimento del quemador.

Junta de la placa del quemador: Si la junta de la placa del quemador est daada o si los tornillos estn flojos se pueden producir fugas de gas o de gases de combustin en el compartimento del quemador. Junta de la placa perforada: Si la junta de la placa perforada no est correctamente ubicada se pueden producir fugas de gas o de gases de combustin en el compartimento del quemador. Rampa de alimentacin: : Las dems partes de la rampa de alimentacin deben estar comprobadas para asegurar que las fugas hacia el compartimento del quemador no son elevadas. NB: Vase IOM T50 IM 002 Examen del intercambiador trmico: Es necesario examinar el intercambiador trmico para las fugas retirando el panel superior (para los modelos horizontales), o el panel principal en el lado opuesto que sirve de acceso a la unidad para realizar las reparaciones. Es necesario hacer una comprobacin visual del buen estado de los tambores y los tubos. Tambin hay que examinar el extremo del colector del intercambiador trmico por donde los tubos conducen los gases de combustin fuera del tambor. Hay que comprobar que la junta y los rodillos que unen el colector al tambor estn en buen estado para asegurarse de que no falta ninguno de ellos y que todos estn bien apretados.

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Causas principales de fallo del intercambiador trmicoAnlisis de los fallos del intercambiador trmico

Distribucin del aire : El calor que se desprende durante el proceso de combustin en el interior del intercambiador trmico es muy intenso y es normal que alcance temperaturas de hasta 400 C. Si no se desva este calor el intercambiador puede sobrecalentarse. Las principales causas de los fallos del intercambiador trmico son el caudal de aire insuficiente y la baja distribucin de aire. Es necesario hacer pasar una cantidad suficiente de aire a travs del intercambiador trmico par evitar el sobrecalentamiento. Las distintas superficies y partes del intercambiador trmico deben estar sometida al caudal de aire de impulsin. Sin embargo, si la llama invade una parte del intercambiador trmico, se generan temperaturas de superficie extremadamente elevadas que provocan una avera. Exceso de llama (sobrepotencia): Si el intercambiador trmico es sometido a ms llama de la que admite se produce de forma instantnea una avera en el intercambiador trmico. Esto se produce cuando la presin de la parte delantera del bloque de gas es ms elevada o cuando el inyector de gas es demasiado grande. Aunque los elementos de control estn en disposicin de ponernos en guardia contra las situaciones peligrosas ocasionadas por un exceso de llama, estos no pueden proteger el intercambiador trmico si este ltimo se ve sometido, de forma constante, a un exceso de calor. Condensacin del vapor de agua de los productos de la chimenea: El vapor de agua es un subproducto de combustin natural. Si se deja condensar en un intercambiador trmico no protegido contra dicho fenmeno, el intercambiador trmico es vctima de la corrosin y se avera. Al quemar 3000 m3 de gas se originan alrededor de 4 l de agua. Esta cantidad de agua puede producirse en una hora con un quemador de 41 kw (modelo 205).

Aire de combustin contaminado: : Si se filtran cantidades de agua clorada en el caudal de aire de combustin se origina una fallo prematuro y catastrfico. Al quemar vapores de hidrocarburos clorados se forma cido clorhdrico que provoca una corrosin acelerada. La prctica de la condensacin de vapor de agua de los productos de chimenea est vinculada al proceso de combustin. Este tipo de ataque corrosivo se produce en la superficie interna (por la parte del gas de combustin) del intercambiador trmico. Se trata de una corrosin acumulativa que no parece depender de una concentracin clorada atmosfrica mnima. Sin embargo, no nos debe extraar que las unidades expuestas a concentraciones elevadas sean rpidas vctimas de la corrosin. Existen numerosas sustancias que contienen hidrocarburos clorados: los adhesivos, decapantes, las soluciones antigrasa (solventes), los lquidos de limpieza en seco, productos qumicos para el tratamiento del agua, pinturas y tintas, refrigerantes del tipo halgeno, los vaporizadores, etc En determinados entornos hay que ser muy cuidadosos puesto que existe la posibilidad de que se produzca una avera en el intercambiador trmico. Se pueden citar como ejemplo los salones de belleza, las fbricas de limpieza en seco, las piscinas, las fbricas de tratamiento de aguas, etc

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Componentes de encendido y de combustinCaractersticas de los componentes

Tabla 9

Descripcin del componente Electrodo de encendido en placa plana

Datos del fabricante Norton 231T

Datos elctricos 102-132 V CA 40-150 Ohmios (fro) 3,0-3,55 A 102 - 137 V CA 50-500 Ohmios (fro) 2,55 - 3,25 A 18 - 30 V CA 2,4 VA standby 2,4 VA calefaccin 18 - 30 V CA 0VA standby 2,4 VA calefaccin 24 V CA nominal 0,3A

Datos mecnicos Carburo de silicio recristalizado 1100 - 1600C Carburo de silicio doble hlice 1100 - 1650 C Cargas mximas Encendedores - 5A Vlvulas 1,5A Cargas mximas Encendedores - 6A Vlvulas 0,6 A Entrada 1/2 Salida 3/4 14 NPT Entrada 1/2 (301) Entrada 3/4 (401) Salida 3/4 (los dos) 14 NPT 2500/300 Tr/mn 36 kW = 43 m3/h 41 kW = 58 m3/h

Referencias Trane piezas de repuesto KIT-3033

Electrodo de encendido Carborundum redondo de doble hlice

KIT 3033 en KIT 3033

Mdulo de control de encendido (IGN) con superficie caliente Mdulo de control de encendido (IGN) con superficie caliente Vlvulas de gas con presin negativa

Texas Instruments modelo 3HS-1

KIT 3308

Kidde - Fenwal modelo 05 - 246226 - 203 White Rodgers Modle 36E66 - 301

NLA KIT 3308

VAL 4810

Vlvulas de gas con presin negativa

White Rodgers Modelos 36D24-301 y 36D24-401

24 V CA nominal 0,6 A

(301) VAL-3842 (401) CNT-1221

Motor ventilador de combustin 26 y 41 kW

Industrias Fasco Modelo 7162-3969 de dos velocidades

208-230V CA 0,60 FLA condensador -6 Micro F a 440 V A 208 230 V CA 050 FLA condensador 6 Micro F a 440 V A 208-230 V CA 060 FLA condensador 5 MF a 440 V CA

KIT-2589

Motor ventilador de combustin 49 kW

Industrias Fasco Modelo 7162-3971

2170/3000 Tr/mn 49 kW = 76 m3/h

KIT 2590

Motor ventilador de combustin 71 y 77 kW

Industrias Fasco Modelo 7162-3972

2300/2900 Tr/mn 71 kW= 98 m3/h 77 kW = 113 m3/h

KIT 2591

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Notas

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Notas

22

Notas

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Recomendaciones de seguridadPara evitar accidentes y averas, siga los siguientes consejos durante las visitas de matenimiento y las reparaciones: 1. Durante las pruebas de fuga, no sobrepase las presiones de prueba HP y BP que se indican en el captulo Instalacin. Es indispensable contar con un regulador de presin. 2. Desconctese siempre el interruptor de la unidad antes de trabajar en ella. 3. Los trabajos de mantenimiento y reparacin del circuito frigorfico y del circuito elctrico deben ser realizadas por personal experimentado y cualificado.

Contrato de mantenimientoSe recomienda firmar un contrato de mantenimiento con su servicio posventa local. Dicho contrato le garantizar el mantenimiento regular de la instalacin efectuado por un especialista cualificado en estos equipos. Un mantenimiento regular permite detectar y remediar a tiempo cualquier defecto de funcionamiento y disminuir la gravedad de posibles averas. Por ltimo, un mantenimiento regular prolonga de forma notable la vida del equipo. e rogamos que tenga en cuenta que la garanta podr anularse inmediatamente si no se respetan determinadas instrucciones de instalacin y de mantenimiento.

FormacinEl material descrito en este manual es el resultado de numerosos aos de investigacin y de mejoras continuas. Para ayudarle a utilizar y mantener en perfecto estado de funcionamienton durante muchos aos su unidad, el fabricante pone a su disposicin su centro de formacin, climatizacin y refrigeracin. La misin principal es la de facilitar a los operadores y a los tcnicos de explotacin un mejor conocimiento del material que utilizan, haciendo especial hincapi en la importancia que tiene el control peridico de los parmetros de la mquina, as como en el mantenimiento preventivo que supone un ahorro sobre el coste de explotacin, al evitar desperfectos importantes y costosos.

El fabricante persigue una poltica de constante mejora de sus productos y se esfuerza por adaptarlos a las especificaciones de uso de cada pas. Por este motivo, se reserva el derecho de modificar sin previo aviso cualquier componente, subsistema o caracterstica de dichos productos. La presente publicacin tiene como objeto facilitar la instalacin, utilizacin y mantenimiento de nuestros equipos. La informacin contenida en la misma puede no corresponder totalmente a determinado material que responda a una normativa local o a especificaciones particulares. Si tal es el caso, convendra contactar con la oficina de venta ms cercana.

Para cualquier informacin complementaria, dirjase a:

Sello del distribuidor/instalador

Trane se reserva el derecho de realizar cualquier modificacin sin previo aviso.

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