queimador de combustível líquido
A primeira tarefa a ser realizada por um queimador de combustível líquido é colocar o combustível na fase gasosa, condição essencial para se obter uma mistura íntima combustível-oxidante e posteriormente sua ignição. Dependendo da forma como esta fase gasosa é alcançada, os queimadores de combustível líquido são classificados como:
Sem dúvida, atualmente os utilizados quase exclusivamente são a pulverização e dentro destes, a pulverização mecânica por pressão direta.
Neles, o objetivo é quebrar a tensão superficial do líquido combustível, de forma a conseguir a atomização ou fracionamento do líquido em milhões de gotículas com diâmetro entre 5μ e 500μ. Isto consegue-se passando o combustível, sob pressão, através de um orifício estreito, igual ao que se faz na injecção diesel, mas acrescentando um movimento de rotação, para que cada gota de combustível progrida em espiral em direcção ao orifício de saída, formando na sua saída uma fina camada de combustível que se torna mais fina até se romper em gotas muito finas.
Todo esse processo ocorre dentro do bico ou goma[1] do queimador.
A goma é, portanto, um elemento fundamental no funcionamento de um queimador de combustível líquido. Seu tamanho é determinado com base em três características fundamentais: vazão, ângulo de pulverização e formato do cone de pulverização.
Até 3.500 kW de potência, os queimadores são construídos como uma unidade compacta e são chamados de monobloco. A partir desta potência é necessário instalar alguns elementos separadamente, como o ventilador, caso em que o ar é conduzido através de um duto até o cabeçote de combustão. Os conjuntos básicos de um queimador mecânico de pulverização são:.
O elemento fundamental do circuito de combustível é a bomba, responsável por pressurizar o combustível, com pressão conforme seu tipo.[5] São utilizadas bombas volumétricas, geralmente bombas de engrenagens, que fornecem uma vazão teoricamente constante para qualquer pressão, embora, na prática, isso só seja verdade para altas viscosidades.
A bomba conduz o combustível através de um tubo chamado linha ou haste do queimador. Na linha, imediatamente após a bomba, estão localizadas as válvulas solenóides, dependendo do número de chamas do queimador.[6] São válvulas solenóides, geralmente do tipo NC,[7] que dão passagem ao combustível para o jato correspondente.
O elemento principal do circuito de ar é o ventilador. Nos queimadores monobloco, o ventilador está alojado na voluta ou caixa do queimador, o que lhe confere a sua forma característica. O ventilador é do tipo centrífugo, sugando o ar pelo centro de rotação e expelindo-o tangencialmente pelo cano. A turbina é acoplada ao eixo do motor, que também movimenta a bomba, acoplada a ela por um mecanismo de dobramento facilmente removível. O diâmetro da turbina e a sua velocidade de rotação garantem em cada caso o fluxo de ar e a energia necessários para superar a perda de pressão no circuito de fumos e criar a sobrepressão necessária na casa.
Apesar disso, deve existir um mecanismo de ajuste que permita regular o fluxo de ar necessário em cada caso. Este mecanismo é geralmente do tipo portão e sua posição é regulada; manualmente e uma única vez nos queimadores pequenos, ou automaticamente e com várias posições dependendo do número de chamas. Neste último caso, o acionamento das comportas é feito por meio de pistão hidráulico ou servomotor elétrico. Em qualquer caso, um fim de curso abre a válvula solenóide do combustível quando se garante que existe fluxo de ar suficiente na lareira para a combustão completa. Durante as paragens, as entradas de ar são completamente fechadas para evitar a ventilação parasitária que se forma pela tiragem natural entre a lareira e a saída de fumos.
O ar impulsionado pelo queimador através do canhão fica na extremidade deste, com um estabilizador ou defletor, que forma um cone de alimentação de ar cujo formato deve estar alinhado com o formato do cone do jato. O ar empurrado pelas fendas ou orifícios do defletor, juntamente com o ar secundário que passa pelo espaço circular entre o defletor e o cano, forma o vácuo necessário para estabilizar a chama e, portanto, a temperatura necessária para a vaporização do combustível.
Para a primeira ignição é necessária a presença de chama ou outro sistema de ignição. Nos queimadores mecânicos de pulverização, o sistema é composto por um transformador que é alimentado em baixa tensão, mas dá uma saída entre 10 e 15.000 volts, que é aplicado em duas hastes, chamadas eletrodos, envoltas em material cerâmico exceto nas pontas, entre as quais, localizadas a uma distância adequada, salta um arco de 25 a 50 mA de intensidade,[8] suficiente para que o arco acenda o líquido pulverizado. Quando a chama "Chama (química)") é produzida, seu brilho é detectado por uma célula fotoelétrica localizada na entrada do canhão, que corta a corrente para o transformador. Se a chama eventualmente cessar, a célula produz faísca novamente para outra ignição. Depois de decorrido um tempo definido sem que a chama se forme, o queimador fica bloqueado e não liga novamente até que o problema seja resolvido.
O funcionamento do queimador e o controlo de tudo o que é descrito é realizado pelo programador, que estabelece a sequência de arranque ou energização de cada um dos elementos, bem como os tempos de funcionamento. Um cartão impresso com circuitos lógicos controla que não ocorra partida ou operação irregular.
O acima referido refere-se a queimadores de combustível líquido leve, geralmente combustível diesel. Os óleos combustíveis são os combustíveis líquidos mais pesados, que devido à sua elevada viscosidade necessitam de tratamentos específicos nos queimadores além dos indicados. Os óleos combustíveis muito pesados, devido ao seu elevado poder poluente, são cada vez menos utilizados na Europa. Alguns mais leves, devido ao seu baixo preço, ainda são utilizados na indústria e em centrais de cogeração.
Dependendo do grau de viscosidade[9] pode ser necessário preaquecê-lo para facilitar o bombeamento.[10] Neste caso são utilizados tanques enfermeiros, com capacidade dependendo do consumo do queimador, que são mantidos na temperatura adequada para o fluxo do combustível. O mesmo ocorre com as tubulações de alimentação do tanque mãe até a entrada do queimador, que devem ser aquecidas com resistências elétricas ou tubulações acompanhantes.
Quando a bomba é acionada, ela suga o combustível através de um filtro e o envia para um tanque, comumente chamado de barril ou pré-aquecedor, onde sua temperatura é elevada com resistência elétrica até atingir a temperatura ideal para pulverização. Do pré-aquecedor, o combustível chega à válvula solenóide de pré-lavagem, que estará aberta e retornará o combustível ao barril. Esta transferência é mantida por 10 ou 15 segundos, o que permite deslocar o combustível frio contido no circuito e substituí-lo por combustível quente, bem como evacuar quaisquer gases formados no pré-aquecedor. Ao mesmo tempo, o ventilador já introduz ar frio na casa e expele os gases residuais que possam permanecer, processo conhecido como pré-varrimento. Também durante este tempo a faísca salta entre os eletrodos, de modo que quando a válvula solenóide de pré-lavagem se fecha, a primeira chama se abre e se tudo estiver correto, o combustível acende.
Os queimadores a diesel carecem de pré-aquecimento, pois devido à sua viscosidade não necessitam dele e a sequência de funcionamento inicia-se com a pré-purga.