Este documento describe diferentes tipos de quemadores utilizados en calderas, incluyendo quemadores de suspensión para combustibles líquidos, gaseosos y sólidos pulverizados. Explica los principios de funcionamiento de quemadores de pulverización por inyección de aire, de chorro de vapor, de copa rotativa, de pulverización mecánica y más. También cubre quemadores para combustibles gaseosos y consideraciones sobre el control de emisiones.

1. HOGARES PARA CALDERAS_2
1er Ciclo 2021 – FIUNA.
ING. MECANICA – 7mo Semestre

2. QUEMA EN SUSPENSIÓN
(Líquidos, gaseosos y
solidos pulverizados)

3. QUEMA EN SUSPENSION
• Quemador: Es el dispositivo, que pone en contacto el
combustible y el comburente en cantidad y condiciones
adecuadas. Requieren de válvulas, filtros, elementos de
control y seguridad.
• Los combustibles líquidos son quemados en las
cámaras de combustión, siempre en suspensión, en
forma pulverizada (minúsculas gotitas).
• Quemadores de combustible líquido:
Pulverización por inyección de aire.
Quemador de chorro de vapor.
Quemadores de copa rotativa.
Quemadores de pulveriz. Mecánica.
Quemadores de pulv. Mecánica c/ aire aux.
Quemadores de pulv. Mecánica c/ retorno.
https://es.scribd.com/presentation/367863741/Hogar-y-Quemadores

4. QUEMA EN SUSPENSION.
• Rango del Quemador: Representa el campo satisfactorio
de regulación de la capacidad del aparato, expresado por la
relación entre la mínima y la máxima cantidad de
combustible capaz de ser perfectamente quemado. Se lo
conoce como Índice de Variación (I.V.).
• Un quemador, que tenga un I.V. de 1:5, tiene una posibilidad
de operación de quema perfecta de combustible, de entre el
20 y el 100% de su capacidad.
• Una mezcla de aire-combustible, sometida a una fuerte
turbulencia, y alta velocidad, provoca una llama corta e
intensa. Contrariamente, una mezcla incompleta, del
comburente con el combustible, operada a baja velocidad,
resulta en una llama débil y larga.
• El método de insuflamiento del aire, y el proceso de
aspersión del combustible son determinantes en la formas y
dimensión de la llama. Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

5. QUEMA EN SUSPENSION.
• El diseño del quemador, determina:
Las características de la mezcla combustible-aire.
El tamaño y distribución de las partículas de combustible
El perfil envolvente de la llama.
• En los quemadores, el combustible líquido, es subdividido
en partículas minúsculas, que calentadas por la irradiación
proveniente de la propia llama, y la turbulencia provocada
por el ingreso del aire necesario, mantiene la combustión.
• Los diámetros de las partículas varían de acuerdo con el
principio de pulverización adoptado por el quemador,
pudiendo se situar entre un milímetro y doscientos
micrones.
• Un quemador, de buena performance, pulveriza por lo
menos el 5% del combustible en partículas del orden de los
50 micrones
Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

6. Pulverización
con aire
• El aire y el combustible se inyectan en forma simultanea, en las
extremidades de orificios concéntricos, el combustible se impulsa
por gravedad o por una bomba de baja presión. El aire se insufla
por medio de un ventilador, siendo el vehículo responsable de la
pulverización del combustible en gotitas.
• De baja presión < 500 mmca
• De media presión <1.000 mmca
• Indicados para calderas de pequeño porte, del orden de 50 kg/h.
• Pulverización muy grosera. Operan con 30_40% de exceso de aire.
• Otrora muy utilizados, hoy están prácticamente en desuso.
Libro Generadores de
Vapor (Hildo Pera)

7. Pico pulverización con aire
Fuente: https://shopee.co.id/Boiler-Burner-Nozzle-Minyak-Bensin-Burner-
Dengan-Nozzle-Spray-i.116276445.7441707375

8. Quemador de
chorro de vapor
• El aire se sustituye por vapor. La expansión provocada por el
escurrimiento del vapor en el pico, promueve una pulverización
mas fina. Se emplea vapor con una presión superior a 4 Kg/cm2,
consumiendo entre 0,3 y 0,4 Kg de vapor por cada Kg de
combustible.
• Su aplicación también esta limitada a las calderas de pequeño
porte, y principalmente para aquellas que operan en zonas sin
energía eléctrica. Se requiere de un dispositivo auxiliar para el
inicio del fuego. Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

9. QUEMADOR DE COPA ROTATIVA
• Una versión mejorada del anterior, largamente aplicado en calderas de
hasta 500 Kg/h de capacidad. Con velocidad de rotación de hasta 10.000
rpm, se obtienen capacidades de hasta 3.000 Kg/h.
• El funcionamiento se basa en la formación de un film del combustible en
interior de una copa tronco cónica, girando a alta rotación (3.600 rpm),
que proyecta el combustible y un flujo de aire rotativo de alta presión. La
colisión de ambos fluidos, provocan simultáneamente la pulverización y
la mezcla del aire con el combustible. Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

10. QUEMADOR DE COPA ROTATIVA.
(I.V.=1:10) • Una copa que gira a gran
velocidad, distribuye el
combustible y lo lanza
perimetralmente hacia delante
en forma de tronco de cono. Al
tener elementos móviles,
requieren un mantenimiento
más cuidadoso que los de
pulverización mecánica, si bien
son menos propensos al
ensuciamiento.
• Normalmente trabajan con 15%
del exceso de aire.
• Tienen bajo ruido, buena
pulverización, y una gran
variación de carga, simples,
automatizados.

11. Quemador de pulveriz. mecanica
• De Pulverización Mecánica o por Presión: Colocan el
liquido en rotación gracias a una pastilla de
pulverización, de forma que se convierte en un gran
numero de pequeñas gotas agrupadas en un cono, que
ofrece gran posibilidad de mezcla con el aire.
• Necesitan que el combustible
ingrese a una presión de entre
16 y 20 bar, que ha de ser
suministrada por la bomba del
combustible (b. engranajes).
• Los combustible pesados
como el Fueloil, precisan
precalentarse por su eleva
viscosidad.
Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

12. Quemadores de pulverización
mecanica (p.aprox.20 kg/cm2,I.V.= 1:2)
• Tiene un índice de variación muy bajo del orden 1:2, máximo 1:2,5,
dificultando una variación acentuada en la producción de la caldera.
• Para variar la cantidad de combustible quemado se debe variar la
presión de alimentación.
• La pulverización es asegurada, por el paso del combustible, a través
de unos canales radiales que dirigen el liquido sometido a un fuerte
movimiento rotatorio a una cámara donde, un orificio central
permite el escurrimiento del fluido en forma de un cono de finísimas
gotitas.
• Muy utilizados en la actualidad. Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

13. CORTE DE UN PICO DE PULVERIZACION MECANICA O POR PRESION

14. Quemador de pulveriz. Mecánica
con aire auxiliar (IV=1:4) Airea2 kg/cm2
• Sólo para combustibles
pesados, junto con ellos se
inyecta un fluido auxiliar
formando una mezcla que
se pulveriza fácilmente.
• La compresión del aire,
normalmente se realiza por
un compresor rotativo (lo
cual tiene el inconveniente
del ruido).
• Este quemador permite una fácil operación, simple de
instalar y una buena variación de carga.
Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

15. Quemador de pulverización
mecánica con retorno (I.V. = 1:10)
• Es similar al quemador de pulverización mecánica con la
diferencia que hay un conducto que retorna parte del
combustible que ya paso por la pastilla de pulverización al
tanque, regulando este caudal se puede variar la cantidad de
combustible quemado.
• Opera con presión más elevada (35 a 70 kg/cm2). Tiene una alta
capacidad de quema. Para capacidades de hasta 5.000 Kg/h por
unidad • Esta constituido por dos tubos
concéntricos, por el central se
alimenta el combustible, y por el
externo, se asegura el retorno del
combustible. El combustible es
introducido en la cámara, con un
fuerte movimiento rotatorio, y una
pastilla pulverizadora en el pico.
Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

16. QUEMADORES COMB. GASEOSOS.
• Son los mas sencillos de quemar, ya que la mezcla con el
aire se consigue más fácilmente que con cualquier
combustible. La combustión se verifica en una fase
única, sin problemas ligados a la atomización o
pulverización.
• Otra característica muy importante de los combustibles
gaseosos, es la velocidad de ignición considerablemente
aumentada, mediante la inyección del comburente
precalentado.
• Con relación a la variación de la capacidad (I.V.), los
quemadores de gas, representan valores intermedios.
Las mejores performances presentan valores en el
orden de 1:3, raramente 1:4, debido a la necesidad de
asegurar la estabilidad de la llama.
Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)

17. QUEMADORES COMB. GASEOSOS.
• La estabilidad de la llama, esta íntimamente ligada con
la temperatura de ignición de la mezcla, su velocidad de
ignición, la presión de los fluidos y el grado de
turbulencia de la mezcla.
Combustión de Gases y Fuelóleos. (Pedro Fernández Diez)
• Los Quemadores, pueden ser:
a) De mezcla: el gas y el aire se mezclan antes de
inyectarlos a la cámara de combustión.
b) De difusión: el gas y el aire se inyectan separadamente
y la mezcla se produce dentro de la cámara de
combustión.

18. QUEMADORES COMB. GASEOSOS.
a) En los primeros, como su propia denominación sugiere,
promueven la mezcla del aire con el gas, antes de ser
inyectados en la cámara de combustión. Algunos tipos de
esta clase utilizan el aire total necesario para la
combustión, para formar la mescla de los fluidos.
Otros entre tanto, utilizan apenas una parte del aire para el
mismo fin, siendo conocidos como Quemadores de
premezcla parcial (fig a)
b) Los quemadores de difusión, tienen por principio,
inyectar ambos fluidos, separadamente, proporcionando la
mezcla de ambos en el interior de la cámara de combustión.
El aire introducido por un conducto separado, con
velocidades adecuadas, imprime a la mezcla, un
movimiento rotativo, intensamente vorticoso. Hay modelos
que insuflan cada uno de los fluidos en corrientes paralelas
(b), cruzadas (c) o con anclas turbulentas (d) Libro Generadores de

19. Libro Generadores de Vapor (Hildo Pera)
Quemadores Gaseosos.

20. QUEMADOR de DIFUSION
• De flujo paralelo, con mezcla por turbulencia: el aire llega
paralelo al eje del quemador, se pone parcialmente en rotación
por la acción de la roseta (dispositivo con aletas), ésta no ocupa
toda la sección del conducto de aire; el espacio anular permite
conservar una parte del aire en movimiento axial.
Combustión de Gases y Fuelóleos.
(Pedro Fernández Diez)

21. CONTROL DE EMISIONES:
• La creciente preocupación por la contaminación
atmosférica ha modificado por completo el diseño de
las calderas y su sistema de combustión. La combustión
de los combustibles fósiles produce emisiones a las que
se han atribuido:
La formación de la lluvia ácida.
La formación de la humo-niebla o smog.
La modificación de la capa de ozono.
El efecto invernadero.
• Para mitigar estos problemas se ha establecido una
legislación con el fin de limitar los NOx, las partículas
en suspensión y la opacidad del penacho en la
chimenea.
Combustión de Gases y Fuelóleos.
(Pedro Fernández Diez)

22. CONTROL DE EMISIONES.
• Un elemento básico en el diseño de un sistema de
generación de vapor que queme combustible fósil, lo
constituye la protección medioambiental, existiendo un
amplio campo de reglamentaciones que establecen los
límites de las emisiones primarias de gases, líquidos y
sólidos, que se pueden tolerar en un proceso de generación
de vapor.
• Para las unidades que queman carbón, aceite o gas, las
emisiones principales de contaminantes atmosféricos
incluyen el SO2, los NOx y las partículas sólidas de polvo
volante. En la evacuación de líquidos hay que tener presente
las trazas de productos químicos utilizados en el control de
la corrosión y del ensuciamiento, así como el calor evacuado
desde el condensador. Los residuos sólidos comprenden la
ceniza residual del combustible y de cualquier absorbente
que se haya empleado en el sistema de control de la

23. CONTROL DE EMISIONES.
• Los residuos sólidos y gaseosos procedentes del combustible
y del proceso de combustión se minimizan actuando sobre:
 La selección de un combustible adecuado,
 El control del proceso de combustión,
 El equipo ubicado aguas abajo del generador de vapor.
• Las emisiones de SO2 se pueden reducir:
 Utilizando combustibles con bajo contenido en azufre,
 Con la combustión en lecho fluidificado,
 Mediante lavadores o depuradores de postcombustión.
• Las emisiones de NOx se controlan mediante:
 Quemadores especiales, con baja producción de NOx,
 Combustión en lecho fluidificado.
• La ceniza volante en polvo o partículas suspendidas en el
seno de los humos se retiene por medio de:
 Filtro de tela o sacos,
 Precipitador electrostático.
Eliminación de Partículas.
(Pedro Fernández Diez)

24. CONTROL DE EMISIONES.
Métodos para la separación de partículas.
• Separadores a Seco:
Aparatos que separan las partículas, basados en la fuerza
de la gravedad (cámaras de decantación). Presenta baja
eficiencia, retienen solo el 45 a 55% de las partículas.
 Aparatos que utilizan la fuerza centrifuga, dentro de los
cuales el mas divulgado es el Ciclón. Se separan hasta el
90% de las partículas. Presentan elevada perdida de carga
(entre 60 a 110 mmca).
Filtros con tejidos o filtros Manga, con resultados
superiores a los primeros, retienen hasta un 99% de las
partículas. Alto costo, debido a los materiales de
fabricación de los tejidos.
Filtro Electrostático. Se establece un campo de alta
tensión eléctrica, y las partículas cargadas son atraídas
por los electrodos del campo.

25. Precipitador electrostático
principio de funcionamiento

26. Precipitador electrostatico
Fuente: https://es.made-in-china.com/co_qdbraitway/

27. Separador tipo ciclón
Fuente: Hildo Pera, Generadores de vapor y https://www.alibaba.com/product-

28. Filtros de manga
Fuente: Hildo Pera, Generadores de vapor.
Filtro de mangas para caldera de 35 Ton/h
Foto:http://www.benecke.com.br/caldeiras-
detalhes.php?id=0&prod_id=16&cat_id=5

29. CONTROL DE EMISIONES.
• Separadores Húmedos: En este segundo grupo, la
técnica recurre al agua, para retener a las partículas
contenidas en los gases. Los aparatos de este tipo son:
Captadores Húmedos.
Ciclón Lavador o Venturi.
Ciclón con Filtros.
Colectores de burbujas.
Eliminación de Partículas.
(Pedro Fernández Diez)

30.  HILDO PERA. Geradores de Vapor, Editora Fama, San Pablo, 1990.
(Disponible en BFI)
Bibliografía:
Webgrafía:
 Compilado de Centrales Térmicas, del Prof. Pedro Fernández Díez
de la Universidad de Cantabria, España.
(https://pfernandezdiez.es/es/libro?id=15)