Tengo una parrilla de gas natural y reemplacé los quemadores hace un par de años con quemadores genéricos de longitud ajustable. Últimamente noté que tenía llamas amarillas, así que ajusté el flujo de aire en el quemador y obtuve llamas azules, pero cuando la parrilla se calienta, vuelve a ponerse amarilla. Pensé en comprar nuevos quemadores nuevamente, pero las llamas son azules cuando enciendo la parrilla, simplemente se vuelven amarillas cuando se calienta. ¿Alguna idea de lo que podría ser?
En primer lugar, ajuste su quemador para una buena llama cuando esté caliente, en lugar de una buena llama al encender. Sin saber nada específico de su quemador, solo puedo especular sobre los aspectos más genéricos.
Las dos causas más probables: reducción de la llama y llamarada de sodio.
Lo más probable, que también es lo que sospechaba: estequiometría de llama, su relación aire-combustible. Hay varias causas posibles. Podría ser una ruta de entrada de aire diseñada con poco cuidado o una(s) válvula(s)/mecanismo de ajuste que ya no mantiene los ajustes debido a la antigüedad, la corrosión o las incrustaciones de grasa, hollín, carbón o sal. Es posible que desee realizar una limpieza, buscar boquillas bloqueadas y grasa/carbón en las partes móviles de los ajustes del quemador. La grasa en las partes móviles puede ser una molestia ya que se ablandan al calentarse. Otro problema común es que los ajustes prolongados de llama pequeña a veces pueden quemar los chorros (dependiendo del diseño) y alterar las velocidades de flujo (más un problema para los quemadores de tipo de mezcla superficial que para los de premezcla).
Lo que tiene es una llama reductora, un flujo de oxígeno insuficiente para igualar la tasa de flujo del metano para que se queme de manera incompleta en el tiempo disponible. No es tan inusual que una llama neutral azul termine como una llama oxidante (azul pero con demasiado oxígeno) o una llama reductora de color amarillo anaranjado en un quemador mal diseñado a medida que se calienta, ya sea que la ruta del aire se calienta o la ruta del gas se calienta o ambos.
La combustión, como todas las reacciones, tiene que ver con la masa, no con el volumen, y más precisamente con la masa molar. A medida que los gases se calientan y expanden, el mismo volumen contiene menos masa, menos moléculas. Si su ruta de entrada de aire se calienta, el mismo flujo volumétrico tiene menos moléculas. Entonces, lo que era un flujo de aire bien ajustado para su flujo de gas natural, gradualmente se volvió insuficiente y termina con una llama reductora. Deberá reajustar la relación aire-combustible nuevamente cuando esté caliente. Lo más probable es que tanto el metano como el aire se calienten por igual, pero los dos se expanden de manera diferente y, lo que es más importante, las masas molares volumétricas varían con la temperatura de manera desigual para ellos.
Puedo entrar en una explicación numérica si lo desea (hágamelo saber y puedo agregar eso en una edición más adelante).
No hay nada que pueda hacer con respecto al diseño de su quemador. Todavía puede hacer que funcione aumentando el flujo de aire para lograr una llama neutra una vez que todo esté caliente (debe elegir a qué temperatura desea tener una llama neutra). Si no hay forma de ajustar eso a la temperatura, solo tendrá que hacerlo en frío por prueba y error.
Lo que probablemente terminará con una llama oxidante (cono central azul largo, llama sibilante) al comenzar. Dependiendo de su quemador, puede terminar con un comienzo difícil con una llama inestable, incluso apagándose cuando está fría o aceptable. Una vez calentado a la temperatura elegida, tendrá una llama neutra (azul, cono central más corto, quizás incluso con una punta amarilla en ese cono). Y a temperaturas más altas que eso, una llama reductora que vuelve a ser amarilla.
Todavía le daría una buena limpieza. Es posible que tengas una acumulación de sal en el quemador que emita destellos de sodio al calentarse. Cuando está fría, no pasa nada, pero cuando se calienta, la sal en realidad no se quema sino que emite un brillo amarillo como algunas farolas a pesar de tener una llama neutra perfectamente equilibrada. Esto también es muy probable en realidad.
Parte numérica (solicitada por @joshua_engel)
Suposiciones:
Salida del quemador de 30 000 BTU/h, 80 % de eficiencia
El aire es solo 21 % de oxígeno y 79 % de nitrógeno por volumen, gas natural 100 % de metano con un calor de combustión total de 891 kJ/mol
Combustión estequiométrica perfecta para llama neutra
En moles: 1CH 4 + {2O 2 + 7.5N 2 } → 1CO 2 + 2H 2 O + 7.5N 2
En kg por hora para producir 30 000 BTU:
0,71 CH 4 + {2,84 O 2 + 9,36 N 2 } → 1,95 CO 2 + 1,60 H 2 O + 9,36 N 2
12,2 kg aire y 0,7 kg gas natural cada hora
A una temperatura ambiente de, digamos, 20 °C y alrededor del 50 % de humedad relativa (ignorada en los cálculos de la proporción de aire), necesita aproximadamente 10 m 3 de aire y un poco más de 1 m 3 de gas natural cada hora.
El gas natural se canaliza a presión (se enfriará cuando se expanda en el quemador) y el aire simplemente se extrae del entorno inmediato. Por lo tanto, la temperatura del gas se ve mucho menos afectada por el calor del quemador que el aire. Los ajustes de aire del quemador dictan el flujo volumétrico y no el flujo másico. Si el aire en la entrada del quemador se calentara de 20 °C a 70 °C, lo que probablemente sea una subestimación (la humedad relativa habría bajado a alrededor del 3 %), entonces los mismos 10 m 3 de aire tendrían solo 10 kg de masa. Dentro de eso, habría solo 2,4 kg de oxígeno en lugar de 2,8 kg. Ya no tienes una combustión completa y habría monóxido de carbono (se quema en azul) y hollín (se ilumina en amarillo o rojo). Su ajuste de aire tiene que pasar de 10m 3 a casi 12m 3 para compensar.
Si fuera propano, la temperatura del combustible probablemente sería mucho más baja que la temperatura ambiente debido al enfriamiento por vaporización y al enfriamiento adiabático cuando se libera del tanque. Eso significaría un combustible mucho más denso y mucho más aire necesario.
Por supuesto, siempre configuraría su quemador para que funcione con un 5-10 % o más de exceso de aire, pero incluso entonces, un modesto aumento de 50 °C en la temperatura del aire reduciría la densidad del aire en un 15 %, lo suficiente como para empujar la llama de neutral a reductora. .
Esta es una ilustración bastante simplificada. En realidad, la humedad, la temperatura de la llama y las densidades de los gases son circulares.
Josué Engel
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