PROCEDIMIENTO PARA LA REGULACIÓN DE UN QUEMADOR DE GAS, PARTICULARMENTE EN INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN CON VENTILADOR.

Procedimiento para la regulación de un quemador de gas (1), particularmente con ventilador (2),

con una regulación electrónica (3), que para una potencia predefinida de quemador predefine una señal teórica para la cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire, un dispositivo para la regulación de la cantidad de gas de combustión (4, 5) y un sensor de gases de escape (6), que genera una señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados, con el que se lleva a cabo un procedimiento de calibración, enriqueciendo o empobreciendo la mezcla de gas de combustión-aire hasta que el sensor de gases de escape (6) detecte una señal que, en solitario o en combinación con al menos una señal adicional, se corresponde con un valor umbral predefinido o calculado, para este estado se detecta la señal para la cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire y a continuación de nuevo se empobrece o enriquece la mezcla de gas de combustión-aire en una proporción predefinida, con lo cual se predefinen nuevos valores teóricos para la cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire, comenzándose fuera de un procedimiento de calibración una detección de tiempo al superar un primer valor límite predefinido de la señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados, caracterizado porque al superar un segundo valor límite predefinido de la señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados en el intervalo de un periodo de tiempo predefinido se empobrece de forma permanente o temporal la mezcla de gas de combustión-aire o se comienza un procedimiento de calibración.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04023477.

Solicitante: VAILLANT GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BERGHAUSER STRASSE 40 42859 REMSCHEID ALEMANIA.

Inventor/es: RICHTER, KLAUS, KLEPKA, MICHAEL, ALTENDORF,FRANK, FASSBENDER,HUBERT, GRUNEBERG,RICHARD, Schmidt,Nicole, Stirnberg,Bettina.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F23N1/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23N REGULACION O CONTROL DE LA COMBUSTION (dispositivos de control especialmente adaptados para aparatos de combustión en los cuales la combustión tiene lugar en un lecho fluidificado de combustible u otras partículas F23C 10/28; dispositivos de control sensibles a ciertas condiciones para regular la combustión en estufas con hogares abiertos para combustibles sólidos F24B 1/187). › F23N 1/00 Regulación del suministro de combustible. › conjuntamente con el suministro de aire.
  • F23N5/00 F23N […] › Sistemas de control de la combustión (que regulan el suministro de combustible F23N 1/00; que regulan el suministro de aire o de tiro F23N 3/00).
  • F23N5/12 F23N […] › F23N 5/00 Sistemas de control de la combustión (que regulan el suministro de combustible F23N 1/00; que regulan el suministro de aire o de tiro F23N 3/00). › utilizando elementos sensibles a la ionización, es decir, varillas que brillan o se encienden.
  • F23N5/20 F23N 5/00 […] › con un programa de tiempo controlado eléctricamente, p. ej. por medio de relais de retardo.

PDF original: ES-2376312_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la regulación de un quemador de gas, particularmente en instalaciones de calefacción con ventilador La invención se refiere a un procedimiento para la regulación de un quemador de gas, particularmente en instalaciones de calefacción con ventilador.

En instalaciones de calefacción con ventilador de acuerdo con el estado de la técnica se adapta mediante una válvula de gas la cantidad de gas de combustión a la cantidad de aire. Para esto se mide el caudal másico de aire la mayoría de las veces mediante la caída de presión en un obturador y se controla la cantidad de gas de combustión mediante esta presión de control. Este procedimiento para la mezcla de gas de combustión y aire tiene la desventaja de que el exceso de aire puede variar debido a la composición cambiante del gas de combustión; por ello se pueden producir altas emisiones de contaminantes durante el funcionamiento y dificultades en el arranque.

Por el documento EP 770 824 B1 se sabe que la mezcla de gas de combustión-aire se puede regular midiendo la corriente de ionización, que depende del exceso de aire y que presenta su máximo con combustión estequiométrica, y pudiéndose modificar la mezcla dependiendo de la señal de corriente de ionización. En este caso existe el problema de que se tiene que medir de forma muy exacta una señal relativamente pequeña.

En un procedimiento para la regulación de la mezcla de gas de combustión-aire de acuerdo con el documento EP 833 106 se encuentra un detector de llama cerca de una placa de quemador. Mediante el aumento del exceso de aire se lleva a cabo una elevación de la llama, por lo que se da una medida general para el exceso de aire.

Asimismo se conoce un procedimiento en el que se mide la proporción de oxígeno en los gases de escape de un quemador de gas y la mezcla de gas de combustión-aire se regula de tal forma, que se obtiene una determinada proporción de oxígeno en los gases de escape. Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento US 5 190 454. En este caso se tiene que señalar que la señal de medición solamente se modifica poco en el intervalo de trabajo y además prácticamente de forma lineal. Los sensores de oxígeno, que miden de forma precisa un exceso de oxígeno a lo largo de años, no pertenecen al estado de la técnica. Esto tiene como consecuencia que durante una medición de la proporción de oxígeno es necesaria una medición muy exacta y los sensores se tienen que cambiar de forma prematura.

En el documento EP 1 331 444 está descrito un procedimiento con el que mediante un sensor de monóxido de carbono se puede ajustar en la conducción de gases de escape de un aparato de calentamiento la proporción de gas de combustión-aire. Para un procedimiento de este tipo son adecuados sensores de gas de óxido de galio (Ga2O3) , que trabajan dependiendo de la aplicación a una temperatura en el intervalo entre 400 y 800 º C. A este respecto, el elemento de sensor se calienta mediante un calentador aplicado en su lado posterior de forma eléctrica. Dependiendo de la magnitud de la temperatura, el sensor modifica su sensibilidad. Por tanto, se procura mantener la temperatura del sensor en la medida de lo posible en un valor (por ejemplo, 690 º C) .

En el procedimiento para el ajuste de la proporción de gas de combustión-aire se enriquece la proporción de gas de combustión-aire hasta que se realice un aumento significativo de las emisiones medidas de monóxido de carbono y a continuación se empobrece de forma definida la mezcla. De este modo se determina un factor de corrección que sirve, durante el funcionamiento en todo el intervalo de modulación, para la corrección de la curva característica de gas de combustión-aire almacenada en el caso individual. Una ventaja del procedimiento es el menor consumo de potencia del ventilador, ya que se hace superflua la pérdida de presión para la medición del flujo volumétrico. De este modo se reducen también los ruidos del ventilador y se puede usar un ventilador más pequeño, por norma general, más económico. No es necesario diferenciar mediante diferentes piezas de construcción entre gas natural H, gas natural L y gas líquido; es suficiente una especificación convencional correspondiente para la regulación para que se pueda arrancar el quemador. La mezcla de gas de combustión-aire se puede enriquecer aumentando la cantidad de gas de combustión o reduciendo la cantidad de aire. Para el empobrecimiento de la mezcla se puede reducir la cantidad de gas de combustión o se puede aumentar la cantidad de aire. Se puede concebir que en el procedimiento se modifique la cantidad tanto de gas de combustión como de aire.

El procedimiento de calibración puede llevarse a cabo también fuera de los ciclos previstos, cuando existe una concentración inusualmente alta de monóxido de carbono o de hidrocarburos. De este modo es posible, por ejemplo, que poco después de una calibración debido a una adición de gas líquido-aire se modifique de forma significativa la proporción de gas de combustión-aire y se produzca una alta concentración de monóxido de carbono o de hidrocarburos en los gases de escape.

La invención tiene el objetivo de optimizar el procedimiento conocido por el documento EP 1 331 444 e integrar otras funciones.

De este modo, por el documento EP 1 331 444 no se sabe cómo se puede arrancar con mezclas desconocidas de gas de combustión-aire el quemador en primer lugar de forma segura una vez para que se pueda llevar a cabo el procedimiento de calibración. Además se desconoce cómo las oscilaciones de arranque automático se pueden reconocer y detener por el propio sistema sin el razonamiento de un ser humano. La modificación de los parámetros generales durante el funcionamiento por calentamiento representa otro problema no resuelto hasta ahora.

También es deseable posibilitar determinadas características a lo largo del intervalo de modulación de carga. Particularmente con grandes diferencias entre la carga mínima y máxima del quemador pueden producirse en conducciones de gas delgadas largas grandes oscilaciones de presión de conexión. La presión relativamente alta que se produce por ello con la carga parcial conduce en el dispositivo combinado de gas-aire electrónico a una mezcla relativamente rica, mientras que la presión relativamente baja con la carga plena conduce a una mezcla relativamente pobre. También las tolerancias de piezas de construcción o particularmente las condiciones de instalación pueden conducir a un funcionamiento ya no óptimo en el borde del campo de funcionamiento/campo de tolerancia, tanto con carga nominal como con carga parcial.

Además se debe resolver el problema de las alteraciones relativamente breves, por ejemplo, debido a la exposición a viento del sistema de aire-gases de escape.

En sistemas electrónicos de combinación gas-aire es habitual de acuerdo con el estado de la técnica reprogramar manualmente durante el cambio de la 2ª a la 3ª familia de gas, es decir, de gas natural a gas líquido o viceversa, adicionalmente al cambio de boquilla algunos parámetros introducidos en la electrónica del aparato.

En la práctica se hacen funcionar quemadores de gas para instalaciones de calefacción con un exceso de aire de aproximadamente el 20 al 40 %. En modernos aparatos de calentamiento moduladores, el flujo volumétrico de aire de combustión se ajusta de forma variable mediante la potencia de transporte de un ventilador que se puede modular. La cantidad de gas de combustión se ajusta mediante una combinación de gas de combustión-aire, por ejemplo, mediante una válvula de gas, en la que se adapta mediante una membrana el flujo volumétrico de gas a combustión al flujo volumétrico de aire, o mediante una válvula de gas regulable.

El caudal másico de gas de combustión a través de una boquilla se determina mediante el corte transversal de la boquilla Q, la presión delante de la boquilla (presión de gas de combustión pgas de combustión) y detrás, el factor de flujo de salida de la boquilla ψ, la densidad ρ y el exponente de procedimiento isentrópico κ del gas de combustión.

Los aparatos de calentamiento se hacen funcionar con gas natural con una presión nominal de 20 * 105 Pa; con gas líquido son 50 * 105 Pa.

Tabla 1: Diferencias entre metano y propano

Poder calorífico Densida d Necesidad de aire mínima Flujo volumétrico de gas de combustión por kW Flujo volumétrico de aire por kW Hu ρ Imín dVL/dt dVB/dt kWh/m3 kg/m3 m3 L/m3 8 m3/h m3/h Metano... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la regulación de un quemador de gas (1) , particularmente con ventilador (2) , con una regulación electrónica (3) , que para una potencia predefinida de quemador predefine una señal teórica para la cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire, un dispositivo para la regulación de la cantidad de gas de 5 combustión (4, 5) y un sensor de gases de escape (6) , que genera una señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados, con el que se lleva a cabo un procedimiento de calibración, enriqueciendo o empobreciendo la mezcla de gas de combustión-aire hasta que el sensor de gases de escape (6) detecte una señal que, en solitario o en combinación con al menos una señal adicional, se corresponde con un valor umbral predefinido o calculado, para este estado se detecta la señal para la 10 cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire y a continuación de nuevo se empobrece o enriquece la mezcla de gas de combustión-aire en una proporción predefinida, con lo cual se predefinen nuevos valores teóricos para la cantidad de gas de combustión y la cantidad de aire, comenzándose fuera de un procedimiento de calibración una detección de tiempo al superar un primer valor límite predefinido de la señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados, caracterizado porque al superar un segundo valor límite predefinido de la señal equivalente a la concentración de monóxido de carbono o la concentración de hidrocarburos no quemados en el intervalo de un periodo de tiempo predefinido se empobrece de forma permanente o temporal la mezcla de gas de combustión-aire o se comienza un procedimiento de calibración.


 

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