Temperaturas en el hogar

Al hablar de temperaturas en el hogar, debe tenerse en cuenta que en un proceso de combustión coexisten el combustible quemándose, (fuente de calor), y el hogar propiamente dicho, (receptor de calor), con la consiguiente interacción entre ellos, debido a esto, en el estudio que sigue, se empezará por la temperatura de la llama sola, sin interacción alguna con el hogar, (temperatura teórica de la combustión), para después de hablar de la temperatura de funcionamiento del hogar, (temperatura de régimen) proceder a determinar la interacción de ambos medios, (temperatura real de llama).

TEMPERATURA TEÓRICA DE LA COMBUSTIÓN

Se considerará un elemento infinitesimal, que contenga inicialmente, en su interior, una parte de combustible así como el comburente preciso para su combustión completa, este elemento irá albergando en su interior los humos producidos en la combustión a medida que vayan reaccionando el combustible y el comburente que contiene.

Se supondrá que se introduce dicho elemento, a la temperatura de combustión del combustible, en la cámara de combustión, produciéndose la combustión mientras recorre el hogar y abandonando éste en el instante en que termina de consumirse el combustible.

Se supondrá asimismo que dicho elemento se mueve en un medio ideal, en el que no existiera intercambio de calor con el exterior, (medio atérmano). Al principio la temperatura crece muy rápidamente, ya que todo el calor generado se emplea en calentar los pocos humos producidos; conforme el elemento diferencial considerado va recorriendo la cámara de combustión, va aumentando el volumen de humos a calentar, a la vez que disminuye la cantidad de combustible disponible para quemarse, por lo que el aumento de temperatura se irá haciendo más lento, hasta que al terminar el elemento de recorrer el hogar, y terminar por tanto la combustión, la temperatura de aquel se mantendrá constante, al no existir intercambio con el exterior, al haber puesto un medio atérmano.

La curva así descrita, recibe el nombre de curva de temperatura teórica de la combustión, designándose generalmente por temperatura teórica de la combustión, a la temperatura alcanzada por los humos producto de la combustión al abandonar la cámara.

TEMPERATURA DE RÉGIMEN DEL HOGAR

Si después de un cierto tiempo de funcionamiento de un hogar, se apagara éste y se midiera, en el instante de apagado, la temperatura en distintos puntos de las paredes que forman la cámara de combustión, se encontraría que la temperatura obtenida sería sensiblemente la misma en todos los puntos del hogar, debido al efecto de conducción de calor a través de las paredes, así como a la radiación térmica entre las mismas. Esta temperatura recibe el nombre de temperatura de régimen del hogar, coincidente con la temperatura real de salida de los humos de la cámara de combustión. 

TEMPERATURA REAL DE LLAMA

Si se considera ahora el mismo elemento infinitesimal, que alberga en su interior combustible y comburente, pero desplazándose esta vez en un medio real, el hogar a la temperatura de régimen, y existiendo intercambio de calor, se observaría que en la parte inicial del hogar, al estar éste a mayor temperatura que el elemento, éste recibirá calor por radiación desde las paredes de la cámara de combustión, por lo que su temperatura crecerá más rápidamente que en el caso de la curva teórica. Sin embargo, una vez que el elemento infinitesimal sobrepasa la temperatura de régimen, es el elemento el que cede calor al hogar, con lo que el aumento de temperatura se realizará más lentamente que el caso teórico, llegando a un valor máximo de la temperatura, coincidente con el momento en que el elemento genera en su combustión la misma cantidad de calor que debe radiar a las paredes de la cámara.

A partir de ese momento, predominará la cesión de calor por radiación, frente a la generación de calor, en su interior, producida por la combustión de las partículas de combustible, con lo que la temperatura del elemento irá disminuyendo hasta el final de la cámara de combustión, donde terminará ésta, igualándose a la temperatura de régimen del hogar, posteriormente y por cesión de calor a los conductos, chimeneas, etc., seguirá enfriándose hasta la temperatura de escape a la atmósfera.

La curva así descrita recibe el nombre de curva de temperatura real de llama, siendo su forma la que indica la figura, dependiendo por un lado del tipo de combustible empleado, que determinaba la temperatura teórica de la combustión y por otro del hogar, al depender de la temperatura de régimen de éste, siendo por tanto una curva que depende del tipo de instalación y que sólo podrá determinarse experimentalmente.