MX2010004321A - Aparato quemador de aire y metodo. - Google Patents

Abstract

Es proporcionado un aparato de antorcha o quemador para la descarga y la quema del gas de quemador en la atmósfera. La punta de quemador comprende un conducto de gas de quemador que tiene un orificio de descarga de gas de quemador y un conducto de aire de combustión que tiene un orificio de descarga de aire de combustión. La totalidad del gas de quemador que será quemado es liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador hacia una columna unificada de aire liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión. El orificio de descarga de gas de quemador y el orificio de descarga de aire de combustión son situados uno con respecto al otro, de manera que el gas de quemador liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador sea descargado hacia adentro en dirección del aire de combustión que es liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión y mezclado con el mismo. En esencia, la totalidad del gas descargado de quemador es mezclada con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del aparato quemador, con lo cual, se evita la quema interna. También se proporciona un método para quemar de una mezcla del gas de quemador y el aire de combustión.

Description

APARATO QUEMADOR DE AIRE Y METODO Antecedentes de la Invención Las antorchas o quemadores de gas son comúnmente situados en instalaciones de extracción, refinerías, plantas de procesamiento, y similares, para la eliminación de gases inflamables de desperdicio y otros flujos inflamables de gas que son desviados debido a los requerimientos de ventilación, paros, desajustes y/o emergencias. Estas antorchas o quemadores a menudo son requeridos para operar en un modo sin humo, lo cual ha sido conseguido asegurando que el gas inflamable que será descargado y quemado ("gas de quemador") sea mezclado con la suficiente para oxidar el gas. Un aparato quemador típico incluye una chimenea de quemador que puede extenderse hacia arriba por encima del piso, y una punta de quemador montada sobre la chimenea de quemador. En una antorcha o quemador asistido por aire, uno o más sopladores son utilizados para soplar aire hacia arriba a través de la chimenea de quemador. En la antorcha o quemador asistido por vapor, el vapor es utilizado para proporcionar la fuerza motriz necesaria y la energía de arrastre para aumentar el aire alrededor del aparato quemador. Algunos quemadores utilizan tanto el aire forzado como el flujo para conseguir el resultado deseado. Además de ser diseñados y operados en un modo que REF. 210589 elimine o reduzca, de manera significante, el humo, las antorchas o quemadores necesitan ser diseñados y operados de manera que sea evitado la quema interna. La quema interna, que es el quemado o quema de porciones del gas de quemador y el aire dentro de la punta de quemador y otra estructura, puede provocar que el aparato quemador tenga una vida de servicio relativamente corta. La reparación y/o sustitución del aparato quemador o partes del mismo es costosa y puede originar interrupciones costosas de la instalación o planta correspondiente. En una punta de quemador asistida por aire, el aire es soplado por medio de un soplador o un ventilador a través de la parte inferior de la punta de quemador. La cantidad estequiométrica del aire que se requiere para conseguir el grado deseado de combustión varía en función de la aplicación. Como resultado, el número de sopladores o ventiladores y los caballos de potencia de los mismos varía de quemador a quemador. La velocidad de flujo del gas de quemador varía en función de lo que está provocando que el gas de quemador sea descargado. Normalmente, sólo un porcentaje relativamente pequeño del gas inflamable total generado o utilizado en la instalación o planta es ventilado en cualquier momento dado. Por otro lado, en muchas aplicaciones, un aparato quemador necesita ser diseñado para acomodar el paro total de la planta o instalación, requiriendo que un volumen alto de gas inflamable sea ventilado dentro de una cantidad relativamente corta de tiempo. De esta manera, muchas antorchas o quemadores son diseñados e incluyen el número y tamaño de sopladores que son necesarios para acomodar una velocidad de flujo relativamente alta del gas de quemador. En una típica punta de quemador, el aire y el gas de quemador son descargados en una dirección generalmente coaxial hacia la atmósfera. Esta punta de quemador depende de la turbulencia y difusión para mezclar el aire y el gas lo suficiente para un proceso estable de combustión. Desafortunadamente, este sistema de mezclado no podría ser tan eficiente como sea posible en todas las aplicaciones. El aire atmosférico externo en el exterior del flujo de gas de quemador puede ser impedido que se mezcle con el gas de quemador debido al viento y a otros factores. En algunas antorchas o quemadores, el gas de quemador es inyectado en el interior del flujo de aire de combustión que es descargado de la punta de quemador para separar el airé descargado de combustión en varias porciones específicas. El gas de quemador también es inyectado en forma anular alrededor del aire de combustión/flujo de gas descargado de quemador. Este procedimiento es efectivo porque transmite el gas de quemador en forma directa al interior del envolvente de la llama adyacente a la punta de quemador. Un flujo previamente mezclado o aireado es creado inmediatamente adyacente a la salida de la punta de quemador y dentro del interior del envolvente de la llama. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención se ha descubierto que en algunos escenarios, el gas de quemador o envolvente de llama pueden obturar o impedir de manera apreciable el desplazamiento del flujo previamente mezclado o aireado en el proceso de mezclado. Esto puede minimizar la cantidad de aire descargado de combustión que puede ser mezclado en el envolvente de llama lejos del extremo de descarga de la punta de quemador. También podría ser posible mezclar con anterioridad el gas de quemador y el aire de combustión dentro del aparato quemador antes que el gas y el aire serán descargados del aparato quemador y que sean quemados. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, este procedimiento puede conducir al quemado interno y a recortar, de manera significante, la vida de servicio de la punta de quemador. Sumario de la Invención De acuerdo con la presente invención, es proporcionado un aparato de antorcha o quemador para la descarga y quemado del gas de quemador en la atmósfera. Una punta de quemador mejorada es proporcionada para uso en asociación con el aparato quemador inventivo. También es proporcionado un método de quemado o quemado de una mezcla de gas de quemador y aire de combustión en un aparato quemador sin el mezclado previo de la porción significante del gas de quemador con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador. La punta de quemador inventiva comprende un conducto de gas de quemador y un conducto de aire de combustión asociado con el conducto de gas de quemador. El conducto de gas de quemador incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo y el segundo extremo, en donde el conducto de gas de quemador es adaptado para que sea conectado de manera fluida con una fuente de gas de quemador, y el segundo extremo del conducto de gas de quemador define un orificio de descarga de gas de quemador. El conducto de gas de quemador y el orificio de descarga de gas de quemador son de un tamaño suficiente que permite que la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador, sea liberado a través del orificio de descarga de gas de quemador. El conducto de aire de combustión incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo con el segundo extremo, en donde el conducto de aire de combustión es adaptado para que sea conectado en forma fluida con una fuente de aire de combustión, y el segundo extremo del conducto de aire de combustión define un orificio de descarga de aire de combustión. El conducto de aire de combustión tiene una estructura que provoca que una columna unificada de aire de combustión sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión. El orificio de descarga de gas de quemador y el orificio de descarga de aire de combustión del aparato quemador inventivo son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador pueda ser liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador hacia adentro en dirección de la columna del aire descargado de combustión a partir del orificio de descarga de aire de combustión y de manera que en esencia la totalidad del gas descargado de quemador pueda ser mezclada con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador. El método inventivo comprende las siguientes etapas: (a) una columna unificada de aire de combustión es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador; (b) en esencia, la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador y hacia dentro en dirección de la columna descargada de aire de combustión, de manera que en esencia la totalidad del gas descargado de quemador sea mezclada con el aire descargado de combustión y el aire atmosférico externo fuera del aparato quemador; y (c) la mezcla del gas descargado de quemador, el aire descargado de combustión y el aire atmosférico externo es calcinada . Los objetivos, características y ventajas de la presente invención serán aparentes con rapidez para aquellas personas expertas en la técnica en función de la lectura de la siguiente descripción detallada. Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una vista en corte frontal de un aparato quemador de la técnica anterior. La Figura 2 es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1. La Figura 3 es una vista frontal en alzado de una configuración del aparato quemador inventivo. La Figura 4A es una vista en perspectiva de la punta de quemador del aparato quemador que se ilustra en la Figura 3. La Figura 4B es una vista en corte frontal del aparato quemador mostrado por la Figura 4A. La Figura 4C es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 4C-4C de la Figura 4B. La Figura 4D es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 4D-4D de la Figura 4B. La Figura 4E es una vista ampliada en detalle de una porción del aparato quemador que se ilustra mediante las Figuras 4A-4D que a su vez ilustran la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador y el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión. Las Figuras 5A y 5B son vistas en corte frontal que ilustran las configuraciones adicionales del aparato quemador inventivo . La Figura 6A es una vista en corte frontal que ilustra otra configuración del aparato quemador inventivo. La Figura 6B es una vista ampliada en detalle de una porción del aparato quemador que se ilustra mediante la Figura 6A. La Figura 7A es una vista en corte frontal que ilustra otra configuración del aparato quemador inventivo. La Figura 7B es una vista ampliada en detalle de una porción del aparato quemador que se ilustra mediante la Figura 7A. La Figura 8A es una vista en corte frontal del aparato quemador que se ilustra mediante las Figuras 4A-4E que a su vez ilustran cómo puede ser sometido a turbulencia el gas de quemador. La Figura 8B es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 8B-8B de la Figura 8A. Las Figuras 9A-9C además ilustran un sistema de coordenadas 3D que puede ser utilizado en conexión con el aparato quemador inventivo para describir los mecanismos de flujo asociados con el mismo. La Figura 10A es una vista en corte frontal que ilustra otra modalidad del aparato quemador inventivo. La Figura 10B es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 10B-10B de la Figura 10A. La Figura 11 es una vista en perspectiva que ilustra todavía otra modalidad del aparato quemador inventivo. Las Figuras 12 y 13 ilustran algunas configuraciones alternativas del aparato quemador inventivo. La Figura 14A ilustra un patrón de llama creado mediante el aparato quemador inventivo. La Figura 14B ilustra los contornos de fracción de volumen de gas de quemador estimados mediante una simulación computacional de la dinámica de fluido en el aparato quemador inventivo . Descripción Detallada de la Invención A continuación, con referencia a las figuras, y de manera particular, a las Figuras 1 y 2, un ejemplo del aparato de antorcha o quemador utilizado hasta ahora es ilustrado y es designado, de manera general, por el número 10. Como se muestra mediante la Figura 1, una punta de quemador 12 es unida con el extremo superior de la chimenea de quemador 14 y con un conducto de gas inflamable 16 que se extiende a través de la chimenea de quemador 14 para la conducción de un flujo de gas inflamable hacia la punta de quemador 12. Un montaje de piloto 18 es unido con el aparato quemador 10 para quemar la mezcla de gas inflamable y el aire descargado del aparato quemador . El aparato de antorcha o quemador de la técnica anterior 10 está comprendido de un miembro exterior tubular 20 que tiene un extremo de descarga 22. Un soplador de aire de combustión 24 es unido con la chimenea de quemador 14. Como es indicado por las flechas 23, el soplador 24 provoca que el aire viaje hacia arriba a través de la chimenea de quemador 14 y en dirección y a través de la punta de quemador 12. Un primer miembro interior tubular 26 que tiene un extremo de descarga 28 es situado dentro del miembro exterior tubular 20 y forma un espacio anular de descarga de aire 30 entre el primer miembro interior tubular y el miembro exterior tubular. Un segundo miembro interior tubular 32 que tiene el extremo de descarga 34, es situado dentro del primer miembro interior tubular 26. El segundo miembro interior tubular 32 forma un espacio anular de descarga de gas inflamable 36 entre el segundo miembro interior tubular y el primer miembro interior tubular 26. El espacio de descarga de gas inflamable 36 es proporcionado inmediatamente adyacente al espacio anular de descarga de aire 30. El segundo miembro interior tubular .32 también incluye un espacio interior 38 que se prefiere sirva como un espacio adicional de descarga de aire 40. Una pluralidad de desviadores de aire 42 y 44 se sitúa dentro del espacio anular de descarga de aire 30 y el espacio de descarga de aire 40. Como es indicado por las flechas 46, el gas inflamable es descargado del espacio de descarga de gas inflamable 36 hacia la atmósfera en un patrón de salida recto anular, es decir, en una dirección generalmente paralela al eje vertical central (el eje longitudinal) 47 del aparato quemador 10. Los desviadores 42 y 44 provocan que el aire descargado de los espacios de descarga de aire 30 y 40 sean sometidos a la turbulencia inmediatamente adyacente al gas inflamable que evita que el aire descargado así como también el aire ambiental ingresen y se mezclen con el gas inflamable en el interior del aparato quemador, con lo cual, se evita el quemado en el mismo. El aparato de antorcha o quemador de la técnica anterior mostrado por las Figuras 1 y 2 se describe e ilustra en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 846,068, la cual se publicó el 08 de Diciembre de 1998 y se incorpora como referencia en la presente. Aunque éste aparato quemador es efectivo en muchas aplicaciones, podría ser deseable un mecanismo diferente o complementario de mezclado. De acuerdo con la invención, el mezclado rápido del gas de quemador y el aire fuera del aparato quemador puede ser conseguido en un modo eficiente en gran medida. El procedimiento de mezclado que se utiliza permite que el gas de quemador y el aire de combustión sean mezclados, efectiva y eficientemente, sin un mezclado previo de una porción significante del gas de quemador y el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas y el aire del mismo. A continuación, con referencia a la Figura 3, el aparato de antorcha o quemador inventivo para la descarga y quemado del gas de quemador en la atmósfera se ilustra y es generalmente designado por el número de referencia 50. El aparato quemador 50 incluye una base de quemador 52, una chimenea de quemador 54, una punta de quemador 56, un conducto de suministro de gas de quemador 58, 1 montaje de piloto 60 y un soplador de aire de combustión 62. La base de quemador 52 incluye una plataforma de base 70 y una pluralidad de brazos de base 72 que se extienden a partir de la misma. La plataforma de base 70 puede ser unida con el suelo o alguna otra estructura (no se muestra) . Los brazos de base 72 son unidos con la chimenea de quemador 54 y mantienen la chimenea de quemador fuera del piso con el fin de permitir que el aire sea inducido en forma directa a través de -la parte inferior de la chimenea de quemador. La chimenea de quemador 54 es un conducto que tiene una sección transversal circular. La chimenea de quemador incluye un primer extremo 74, un segundo extremo 76 y una pared lateral 77 que conecta el primer extremo con el segundo extremo. El aire de combustión es conducido a través del primer extremo 74 hacia el interior 78 de la chimenea de quemador 54 y a través del interior de la chimenea de quemador hacia el interior 80 de la punta de quemador 56. Una brida convencional de conexión 79 es unida con el segundo extremo 76 de la chimenea de quemador 54. El soplador de aire de combustión es montado dentro del interior 78 de la chimenea de quemador 54 adyacente al primer extremo 74 de la misma. El soplador obliga a que el aire externo que proviene de la atmósfera 81 pase alrededor del primer extremo 74 de la chimenea de quemador 54 y se dirija hacia y a través del interior 78 de la chimenea de quemador 54 y hacia y a través del interior 80 de la punta de quemador 56. El conducto de suministro de gas de quemador 58 también es un conducto que tiene una sección transversal circular. El conducto de suministro de gas de quemador 58 incluye un primer extremo 82 unido, directa o indirectamente, con la fuente del gas de quemador que será ventilado a través del aparato quemador 50 (no se muestra) y un segundo extremo 84 unido con la punta de quemador 56. El gas de quemador es conducido a través del interior 87 del conducto de suministro de gas de quemador 58 hacia la punta de quemador 56. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término "gas de quemador" se refiere al gas inflamable que será descargado y quemado por el aparato quemador 50. El montaje de piloto 60 incluye un conducto de combustible piloto 88 unido con el aparato quemador 50, un mezclador convencional de gas-aire de piloto 90 asociado con el conducto de combustible de piloto, y un quemador de piloto 92. El combustible de piloto es conducido a partir de una fuente del mismo (no se muestra) a través del conducto 88 (el conducto 88a) hacia el mezclador 90. El mezclador 90 combina el combustible de piloto con el aire. La mezcla del combustible de piloto y el aire es conducida del mezclador 90 a través del conducto 88 (el conducto 88b) hacia el quemador de piloto 92... Un inflamador de piloto (no se muestra) es conectado con el conducto de ignición 94 que es unido con el aparato quemador 50 para la generación de una llamada ignición (no se muestra) . La llamada ignición o encendido es conducida hacia el quemador de piloto 92 a través del conducto de ignición 94. Mientras que sólo un montaje de piloto 60 se ilustra por la Figura 3, se entenderá por aquellas personas expertas en la técnica que dos o más de estos montajes pueden ser utilizados en función de la cantidad de gas que será quemado y de otros factores. A continuación, con referencia a las Figuras 4A-4E, la punta de quemador 56 incluye un conducto de gas de quemador 100, y un conducto de aire de combustión 102. La punta de quemador 56, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 incluyen los ejes verticales centrales 103, 104 y 105, de manera respectiva. Cada uno de los ejes verticales centrales 103, 104 y 105 también es el eje longitudinal del conducto respectivo. Excepto para la modalidad ilustrada por la Figura 11, los ejes verticales centrales (ejes longitudinales) 103, 104 y 105 del aparato de antorcha o quemador 50, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 son los mismos. El conducto de gas de quemador 100 también incluye un eje vertical exterior 107, el cual es generalmente paralelo al eje vertical central 104. En forma similar, el conducto de aire de combustión 102 también incluye un eje vertical exterior 109, el cual es generalmente paralelo al eje vertical central 105. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, los términos de orientación utilizados en conexión con el aparato quemador 50, tales como "vertical" y "horizontal" están basados en la orientación del aparato quemador como se ilustra por las figuras. El conducto de gas de quemador 100 tiene una sección transversal circular e incluye el interior 106, un primer extremo 108, un segundo extremo 110 y una pared lateral 112 que conecta el primer extremo del conducto de gas de quemador con el segundo extremo del mismo. El segundo extremo 110 del conducto de gas de quemador 100 define un orificio de descarga de gas de quemador 114. El conducto de gas de quemador 100 y el orificio de descarga de gas de quemador 114 son de un tamaño suficiente para permitir que la totalidad del gas de quemador que será liberada y quemada por el aparato quemador 50 sea liberado a través del orificio de descarga de gas de quemador. Una porción 115 de la pared lateral 112 que se encuentra adyacente al orificio de descarga de gas de quemador 114 se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102. La pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 incluye un orificio 116 en la misma. El segundo extremo 84 del conducto de suministro de gas de quemador 58 es unido con la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 sobre el orificio 116 en la pared lateral, con lo cual, se permite que el gas de quemador sea conducido del interior 87 del conducto de suministro de gas de quemador hacia el interior 106 del conducto de gas de quemador.-- -El., primer extremo 108 del conducto de gas de quemador 100 incluye una pared inferior 118 que tiene un orificio 120 en el mismo. El conducto de aire de combustión 102 tiene una sección transversal circular e incluye un interior 126, un primer extremo 128, un segundo extremo 130 y una pared lateral 132 que conecta el primer extremo del conducto de gas de quemador con el segundo extremo del mismo. El segundo extremo 130 del conducto de aire de combustión 102 define un orificio de descarga de aire de combustión 134. El conducto de aire de combustión 102 tiene una estructura que provoca que una columna unificada del aire de combustión 133 sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término columna unificada del aire de combustión significa un flujo o columna de aire de combustión que no incluye una cantidad significante de gas de quemador en la misma (es decir, un flujo o columna de aire de combustión que no incluye una cantidad de gas de quemador en la misma que podría haber sido suficiente para formar una mezcla inflamable del aire de combustión y el gas de quemador dentro del aparato quemador antes de ser liberada del aparato quemador) . Una cantidad significante de gas de quemador (es decir, la cantidad de gas de quemador que es o podría ser suficiente para crear una mezcla inflamable de aire de combustión y gas de quemador dentro del conducto de aire de combustión 102) no es mezclada con el aire de combustión en el conducto de aire de combustión 102 o inyectada desde dentro del conducto de aire de combustión 102 en forma directa hacia el interior de la columna del aire de combustión liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. De preferencia, ninguna cantidad de gas de quemador es mezclada con el aire de combustión en el conducto de aire de combustión 102 o inyectada desde dentro del conducto de aire de combustión 102 en forma directa hacia el interior de la columna del aire de combustión liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. Una porción 135 de la pared lateral 132 que es adyacente al orificio de descarga de aire de combustión 134 se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102 y el eje vertical central 103 de la totalidad de la punta de quemador 56. El primer extremo 128 del conducto de aire de combustión 102 incluye una brida 136 unida con el mismo, la cual es complementaria con la brida 79 unida con el segundo extremo 76 de la chimenea de quemador 54. La brida 136 es conectada con la brida 79 a fin de acoplar en forma sellada el primer extremo 128 del conducto de aire de combustión 102 con el segundo extremo 76 de la chimenea de quemador 54, de manera que el interior 126 del conducto de aire de combustión se encuentre en comunicación fluida con el interior 78 de la chimenea de quemador . El conducto de aire de combustión 102 es situado dentro del conducto de gas de quemador 100, de manera que el segundo extremo 130 del conducto de aire de combustión se extienda ligeramente más allá del segundo extremo 110 del conducto de gas de quemador. En otras palabras, la altura del conducto de aire de combustión 102 es ligeramente más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término "altura" del conducto de gas de quemador 100, el conducto de aire de combustión 102 o cualquier otro componente, significa el alcance en el cual el conducto se extiende hacia la atmósfera 81 a lo largo del eje vertical central 103 de la punta de quemador 56. El conducto de aire de combustión 102 no se extiende la totalidad de la trayectoria hacia el conducto de gas de quemador 100. De manera específica, la llama de encendido o ignición del conducto de aire de combustión es conducida hacia el quemador de piloto 92 a través del conducto de ignición 94. Mientras que sólo un montaje de piloto 60 se ilustra por la Figura 3, será entendido por aquellas personas expertas en la técnica que dos o más de estos montajes pueden ser utilizados en función de la cantidad de gas que será quemado y de otros factores. A continuación, con referencia a las Figuras 4A-4E, la punta de quemador 56 incluye un conducto de gas de quemador 100 y un conducto de aire de combustión 102. La punta de quemador 56, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 incluyen los ejes verticales centrales 103, 104 y 105, de manera respectiva. Cada uno de los ejes verticales centrales 103, 104 y 105 también es el eje longitudinal del respectivo conducto. Excepto para la modalidad que se ilustra mediante la Figura 11, los ejes verticales centrales (ejes longitudinales) 103, 104 y 105 del aparato quemador 50, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 son los mismos. El conducto de gas de quemador 100 también incluye un eje vertical exterior 107, el cual es generalmente paralelo al eje vertical central 104. En forma similar, el conducto de aire de combustión 102 también incluye un eje vertical exterior 109, el cual es generalmente paralelo al eje vertical central 105. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, los términos de orientación utilizados en conexión con el aparato quemador 50, tales como "vertical" y "horizontal" están basados en la orientación del aparato quemador como se ilustra por las figuras. El conducto de gas de quemador 100. tiene una sección transversal circular e incluye el interior 106, un primer extremo 108, un segundo extremo 110 y una pared lateral 112 que conecta el primer extremo del conducto de gas de quemador con el segundo extremo del mismo. El segundo extremo 110 del conducto de gas de quemador 100 define un orificio de descarga de gas de quemador 114. El conducto de gas de quemador 100 y el orificio de descarga de gas de quemador 114 son de un tamaño suficiente para permitir que la totalidad del gas de quemador que será liberado y quemado por el aparato quemador 50 sea liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador. Una porción 115 de la pared lateral 112 que se encuentra adyacente al orificio de descarga de gas de quemador 114 se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102. La pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 incluye un orificio 116 en la misma. El segundo extremo 84 del conducto de suministro de gas de quemador 58 es unido con la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 sobre el orificio 116 en la pared lateral, con lo cual, se permite que el gas de quemador sea conducido del interior 87 del conducto de suministro de gas de quemador hacia el interior 106 del conducto de gas de quemador. El primer extremo 108 del conducto de gas de quemador 100 incluye una pared inferior 118 que tiene un orificio 120 en el mismo. El conducto de aire de combustión 102 tiene una sección transversal circular e incluye un interior 126, un primer extremo 128, un segundo extremo 130 y una pared lateral 132 que conecta el primer extremo del conducto de gas de quemador con el segundo extremo del mismo. El segundo extremo 130 del conducto de aire de combustión 102 define un orificio de descarga de aire de combustión 134. El conducto de aire de combustión 102 tiene una estructura que provoca que una columna unificada del aire de combustión 133 sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término columna unificada del aire de combustión significa un flujo o columna de aire de combustión que no incluye una cantidad significante de gas de quemador en la misma (es decir, un flujo o columna de aire de combustión que no incluye una cantidad de gas de quemador en la misma que podría haber sido suficiente para formar una mezcla inflamable del aire de combustión y el gas de quemador dentro del aparato quemador antes de ser liberada del aparato quemador) . Una cantidad significante de gas de quemador (es decir, una cantidad de gas de quemador que es o podría ser suficiente para crear una mezcla inflamable de aire de combustión y gas de quemador dentro del conducto de aire de combustión 102) no es mezclada con el aire de combustión en el conducto de aire de combustión 102 o inyectada desde dentro del conducto de aire de combustión 102 en forma directa hacia el interior de la columna del aire de combustión liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. De preferencia, ninguna cantidad de gas de quemador es mezclada con el aire de combustión en el conducto de aire de combustión 102 o inyectada desde dentro del conducto de aire de combustión 102 en forma directa hacia el interior de la columna del aire de combustión liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. Una porción 135 de la pared lateral 132 que es adyacente al orificio de descarga de aire de combustión 134 se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102 y el eje vertical central 103 de la totalidad de la punta de quemador 56. El primer extremo 128 del conducto de aire de combustión 102 incluye una brida 136 unida con el mismo, la cual es complementaria con la brida 79 unida con el segundo extremo 76 de la chimenea de quemador 54. La brida 136 es conectada con la brida 79 a fin de acoplar en forma sellada el primer extremo 128 del conducto de aire de combustión 102 con el segundo extremo 76 de la chimenea de quemador 54, de manera que el interior 126 del conducto de aire de combustión se encuentre en comunicación fluida con el interior 78 de la chimenea de quemador . El conducto de aire de combustión 102 es situado dentro del conducto de gas de quemador 100, de manera que. el segundo extremo 130 del conducto de aire de combustión se extienda ligeramente después del segundo extremo 110 del conducto de gas de quemador. En otras palabras, la altura del conducto de aire de combustión 102 es ligeramente más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término "altura" del conducto de gas de quemador 100, el conducto de aire de combustión 102 o cualquier otro componente, significa el alcance en el cual el conducto se extiende hacia la atmósfera 81 a lo largo del eje vertical central 103 de la punta de quemador 56. El conducto de aire de combustión 102 no se extiende la totalidad de la trayectoria hacia el conducto de gas de quemador 100. De manera específica, el conducto de aire de combustión se extiende a través del orificio 120 en la pared inferior 118 del conducto de gas de quemador 100, de manera que el primer extremo 128 del conducto de aire de combustión se sitúe por debajo del primer extremo 108 del conducto de gas de quemador. El conducto de aire de combustión 102 es situado, al menos en forma parcial, en posición concéntrica dentro del conducto de gas de quemador 100. Debido al posicionamiento del conducto de aire de combustión 102 dentro del conducto de gas de quemador 100, un espacio anular de descarga de gas de quemador 140 se extiende alrededor del conducto de aire de combustión dentro del interior 106 del conducto de gas de quemador. El interior 126 del conducto de aire de combustión 102 sirve como un espacio de descarga de aire de combustión 142. Una empaquetadura 146 es incluida o se encuentra adyacente al borde 147 del orificio 120 en la pared inferior 118 del conducto de gas de quemador 100 para formar un sello entre la pared lateral 132 y el borde 147 del orificio 120 para evitar que el gas de quemador escape a través del mismo. Como se muestra por las flechas 150 en las Figuras 4A y 4B (y también las Figuras 8A, 11 y 14B como se discute más adelante) , la columna unificada de aire de combustión 133 es conducida a través del espacio de descarga de aire de combustión 142 (el interior 126) del conducto de aire de combustión 102 y es liberada hacia la atmósfera 81 a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 de la misma. La porción central del aire de combustión 152 dentro del espacio de descarga de aire de combustión 142 (el interior 126) es liberada en dirección axial a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134. Una porción anular exterior del aire de combustión 154 dentro del espacio de descarga de aire de combustión 142 (el interior 126) es dirigida hacia adentro en dirección de la porción central del aire de combustión 152 a través de la porción cónica hacia adentro 135 de la pared lateral 132 que se encuentra adyacente al orificio de descarga de aire de combustión 134. Como se discute más adelante, aunque la columna del aire de combustión es una columna unificada de aire de combustión en el punto de la descarga hacia la atmósfera 81 a través del orificio de descarga de aire de combustión 134, ésta no necesariamente permanece unificada una vez que sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión debido a la mezcla del gas de quemador del orificio de descarga de gas de quemador 114 con la misma. La columna del aire de combustión 133, aunque no necesariamente una columna unificada del aire de combustión después de ser liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134, penetra hacia arriba a través de la llama hasta que sea consumido el aire de combustión . En esencia, la totalidad del gas de quemador que será descargado el quemado por el aparato quemador 50 es descargada a través de un espacio anular de descarga de gas de quemador 140 (el interior 106) del conducto de gas de quemador 100 y es liberado hacia la atmósfera 81 a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 del conducto de gas de quemador como un flujo de gas de quemador 162. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término "en esencia, la totalidad" del gas de quemador liberado significa la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador 50 excepto una porción insignificante de la misma (es decir, la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador 50 excepto posiblemente una cantidad del gas de quemador que no podría ser suficiente para crear una mezcla inflamable del aire de combustión y el gas de quemador dentro del conducto de aire de combustión 102) . En otras palabras, cualquier cantidad del gas de quemador que será descargada y quemada por el aparato quemador 50 que es mezclada con el aire de combustión dentro del conducto de aire de combustión 102, no es suficiente para formar una mezcla inflamable dentro del conducto de aire de combustión. De preferencia, como se muestra por las flechas 160 en las figuras, la totalidad (el 100%) del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador 50 es conducida a través del espacio anular de descarga de gas de quemador 140 (el interior 106) del conducto de gas de quemador 100 y es liberada hacia la atmósfera 81 a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 del conducto de gas de quemador como un flujo del gas de quemador 54. Debido al posicionamiento del orificio de descarga de gas de quemador 114 y del orificio de descarga de aire de combustión 134 de uno con respecto al otro y la porción cónica hacia adentro 115 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100, el flujo de gas de quemador 162 es liberado a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 alrededor y hacia adentro (hacia el eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102) en dirección de la columna del aire de combustión 133 liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término "alrededor" de la columna del aire de combustión 133 liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 significa encerrando por completo la columna del aire de combustión, encerrando en forma parcial la columna del aire de combustión o encerrando de manera intermitente la columna del aire de combustión. Como se muestra, se prefiere que el flujo de gas de quemador 162 sea liberado a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 en un patrón anular por completo alrededor de la columna del aire de combustión 133 liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134. Debido al posicionamiento del orificio de descarga de gas de quemador 114 y el orificio de descarga de aire de combustión 134 de uno con respecto al otro, el flujo de gas de quemador 162 es liberado a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 alrededor y hacia adentro en dirección de la columna del aire de combustión 133 liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 en un modo que provoca que el gas descargado de quemador sea mezclado con el aire descargado de combustión. Debido al posicionamiento del orificio de descarga de gas de quemador 114 y el orificio de descarga de aire de combustión 134 de uno con respecto al otro, en esencia la totalidad del gas descargado de quemador (es decir, la totalidad del gas descargado de quemador por el aparato quemador 50 excepto posiblemente una cantidad del gas de quemador que no podría ser suficiente para crear una mezcla inflamable de aire de combustión y gas de quemador dentro del conducto de aire de combustión 102) es mezclada ya sea con el aire de combustión o con el aire externo atmosférico fuera del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100. El gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador 50 y el aire de combustión son mezclados juntos lo suficiente sin un mezclado previo de una porción significante del gas de quemador (es decir, una cantidad del gas de quemador suficiente para formar una mezcla inflamable) con el aire de combustión dentro del aparato quemador (por ejemplo, dentro del conducto de aire de combustión 102 o el conducto de gas de quemador 100) antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador. El perímetro exterior del extremo de descarga de la punta de quemador 56 es utilizado como un punto de mezclado del aire y el gas. De este modo, la quema interna y la chimenea de quemador por ejemplo, pueden ser minimizados o evitados. Debido al hecho que el gas de quemador es liberado del orificio de descarga de gas de quemador 114 hacia adentro (hacia el eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102) hacia la columna del aire de combustión 133 liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102, una gran porción (de preferencia el volumen) del flujo de gas descargado de quemador 162 penetra en la columna del aire de combustión 133. Esto provoca que el flujo de gas descargado de quemador 162 sea separado o recortado por el flujo o columna descargada de aire de combustión 133, lo cual favorece un mezclado rápido y eficiente en esencia de la totalidad del gas descargado de quemador con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el término aire atmosférico externo significa el aire que proviene de la atmósfera alrededor del orificio de descarga de gas de quemador 114 y el orificio de descarga de aire de combustión 134. Al provocar que se presente el proceso de mezclado fuera del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100, el flujo de gas de quemador es expuesto en un lado al aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134 y en el otro lado al aire externo que proviene de la atmósfera 81. Dos distintas superficies de mezclado de aire son proporcionadas con respecto al gas de quemador. Esto en efecto duplica aproximadamente el área interfacial del gas y el aire puesto que ahora el flujo anular de gas tiene aire en ambas de sus superficies interior y exterior de la interfaz. El aire externo es extraído hacia los flujos descargados de gas de quemador y aire de combustión. La velocidad del flujo de gas descargado de quemador 162 ayuda a extraer aire hacia la mezcla. Una gran cantidad de aire se encuentra disponible en los puntos de descarga y mezclado. Como resultado, se presenta un proceso de mezclado muy rápido y eficiente. La masa de la columna unificada del aire de combustión 133 liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102 es suficiente para provocar que una gran porción de la columna del aire de combustión penetre hacia arriba por lo menos a través de la porción del gas descargado de quemador que inicialmente encuentra. Como resultado, el aire descargado de combustión no es capturado con facilidad por el gas de quemador, con lo cual, se permite que una cantidad significante del aire descargado de combustión sea suministrada y mezclada con el gas de quemador fuera del extremo de descarga de la punta de quemador. De manera general, el segundo extremo 130 del conducto de aire de combustión 102 se encuentra adyacente al segundo extremo 110 del conducto de gas de quemador 100. La altura del conducto de aire de combustión 102 puede ser igual, más grande o menor que la altura del conducto de gas de quemador 100. Sin embargo, con el objeto de garantizar que una porción significante del gas de quemador no sea mezclada con el aire de combustión dentro del aparato quemador 50 antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador, es limitada la altura del conducto de gas de quemador 100 con respecto a la altura del conducto de aire de combustión 102. De manera específica, si la altura del conducto de aire de combustión 102 fuera menor que la altura del conducto de gas de quemador 100, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no sería más grande de 0.05. De preferencia, en el caso que la altura del conducto de aire de combustión 102 sea menor que la altura del conducto de gas de quemador 100, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no es más grande de 0.02. De manera más preferible, la altura del conducto de aire de combustión 102 es igual o más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100. De la manera más preferible, la altura del conducto de aire de combustión 102 es más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100 y la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión es aproximadamente de 0.01. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión 102 es definido por cuatro veces el área en sección transversal del conducto de aire de combustión dividida entre el perímetro humedecido del conducto de aire de combustión, es decir, el perímetro del orificio de descarga de aire de combustión 134. En el caso que el conducto de aire de combustión tenga una sección transversal circular como se muestra mediante las Figuras 4A-4E, el diámetro hidráulico es igual al diámetro del conducto de aire de combustión . Como se muestra mediante las Figuras 4A, 4B y 4E, la altura del conducto de aire de combustión 102 del aparato quemador ilustrado 50 es ligeramente más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100 del aparato quemador, es decir, el conducto de aire de combustión se extiende ligeramente hacia la atmósfera 81 a lo largo del eje vertical central 104 del aparato quemador que lo que se extiende el conducto de gas de quemador hacia la atmósfera a lo largo del eje vertical central del aparato quemador. Con referencia de manera específica a la Figura 4E, será descrita la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión en el aparato quemador ilustrado 50. Suponiendo que la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100, mostrada por "L" en la Figura 4E sea de 0.95 centímetros (0.375 pulgadas), y que el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión, representado por "D" en la Figura 4E, será de 75.25 centímetros (29.625 pulgadas) , la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión es aproximadamente de 0.01. Las alturas relativas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 pueden ser variadas dentro de los parámetros discutidos con anterioridad. De preferencia, la porción 115 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 adyacente al orificio de descarga de gas de quemador 114 se hace cónica hacia adentro a partir del eje vertical exterior 107 del conducto de gas de quemador hacia el eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102 en un ángulo, mostrado por las figuras como el ángulo alfa (a) , en el intervalo aproximadamente de 10 a 90°. De preferencia, el ángulo alfa (a) se encuentra en el intervalo aproximadamente de 25 a 45°. Un grado más grande de mezclado puede presentarse cuando el ángulo alfa (a) sea aproximadamente de 25° o más grande. Un ángulo alfa (a) aproximadamente de 45° o menor ayuda a garantizar la operación del quemador sin contraflujo en el caso que el aire de combustión no pueda ser forzado a pasar hacia la punta de quemador, por ejemplo, en el caso de una pérdida de energía. El contraflujo puede crear una condición indeseable y ' peligrosa de gases inflamables no quemados a nivel de piso. En la modalidad ilustrada por las Figuras 4A-4E, y como se muestra mejor por la Figura 4B, el ángulo alfa (a) es aproximadamente de 35°. El ángulo alfa (a), como se muestra por las figuras, corresponde de manera general con el ángulo en el cual el gas de quemador es descargado hacia la atmósfera 81 del orificio de descarga de gas de quemador 114 hacia el aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134. De preferencia, la porción 135 de la pared lateral 132 del conducto de aire de combustión 102 adyacente al orificio de descarga de aire de combustión 134 se hace cónica hacia adentro del eje vertical exterior 109 del conducto de aire de combustión hacia el eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión en un ángulo, mostrado por las figuras como el ángulo beta (ß) , en el intervalo aproximadamente de 10 a 90°. De manera más preferible, el ángulo beta (ß) se encuentra aproximadamente dentro de 15° del ángulo alfa (a) , y menor aproximadamente de 45° . En la modalidad ilustrada por las Figuras 4A-4E, y como se muestra mejor por la Figura 4B, el ángulo beta (ß) es aproximadamente de 35°. De manera general, el ángulo beta (ß) como se muestra por las figuras, corresponde con el ángulo en el cual la porción anular exterior del aire de combustión 154 es liberada hacia la atmósfera 81 a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134. El propósito de la conicidad de la porción 135 de la pared lateral 132 hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102 es para ayudar al mezclado del combustible y el aire. Una contracción de vena podría ser creada hasta algún alcance de manera que ayude a inducir el gas de quemador hacia la columna del aire de combustión.

En la configuración ilustrado por las Figuras 3-7B, un conducto de suministro de gas de quemador único 58 es utilizado para proporcionar el gas de quemador que será ventilado por el aparato quemador 50 a la punta de quemador 56. El gas de quemador es conducido a través del interior 87 del conducto de suministro de gas de quemador 58 por medio del orificio 116 en la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador y hacia el espacio anular de descarga de gas de quemador 140. Con el fin de asegurar que el gas de quemador sea distribuido de manera uniforme a través del espacio anular de descarga de gas de quemador 140 antes de que sea liberado hacia la atmósfera a través del orificio de descarga de gas de quemador 114, el conducto de gas de quemador 100 además comprende un miembro de distribución de flujo 170. En la modalidad ilustrada por las figuras, el miembro de distribución de flujo 170 es una placa anular 172 que es unida con el exterior 174 de la pared lateral 132 del conducto de aire de combustión 102. De preferencia, la placa anular 172 es unida con la pared lateral 132 del conducto de aire de combustión 102 y se sitúa dentro del espacio anular de descarga de gas de quemador 140 adyacente a la parte superior 176 del orificio 116 en la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100. La placa anular 172 se extiende en dirección perpendicular a partir de la pared lateral 132 del conducto de aire de combustión 102 alrededor de la mitad de la trayectoria hacia el espacio anular de descarga de gas de quemador 140, con lo cual, se deja un espacio 178 entre el borde más exterior 180 de la placa anular 172 y el interior 182 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100. De esta manera, cuando el gas de quemador sea llevado por el conducto de suministro de gas de quemador 58 a través del orificio 116 en la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 hacia el espacio anular de descarga de gas de quemador 140, la placa anular 172 ayuda a distribuir el gas de quemador alrededor del conducto de aire de combustión 102 a través del espacio anular de descarga de gas de quemador. El gas de quemador distribuido pasa a través del espacio anular 178 entre el borde más exterior 180 de la placa anular 172 y la pared lateral 112 del conducto de aire de combustión 102 y finalmente, a través del orificio de descarga de gas de quemador 114 hacia la atmósfera. A continuación, con referencia a las Figuras 5A, 5B, 6A, 6B, 7A y 7B, serán descritas varias configuraciones del conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102. Las Figuras 5A y 5B ilustran variaciones en la altura del conducto de gas de quemador 100 con respecto a la altura del conducto de aire de combustión 102 cuando la altura del conducto de aire de combustión 102 sea menor que la altura del conducto de gas de quemador 100. En las Figuras 5A-5B, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador 100 con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión es aproximadamente de 0.05. En la Figura 5B, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión 102 es aproximadamente de 0.02. Por ejemplo, en la configuración mostrada por la Figura 5A, la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100, mostrada por "L" en la Figura 5A, es de 3.81 centímetros (1.5 pulgadas), y el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión.102, representado por "D" en la Figura 5A, es de 75.25 centímetros (29.625 pulgadas). En la configuración mostrada por la Figura 5B, la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100, mostrada por "L" en la Figura 5B, es de 1.27 centímetros (0.5 pulgadas) y el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión, representado por "D" en la Figura 5B, es de 75.25 centímetros (29.625 pulgadas) . En ambas configuraciones mostradas por la Figura 5A y la configuración mostrada por la Figura 5B, las alturas relativas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 no son de manera que una porción significante del gas de quemador sea mezclada con el aire de combustión dentro del aparato quemador 50 antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador 50. Asimismo, la distancia horizontal entre el interior 182 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 y el exterior 174 de la pared lateral 132 del conducto de aire de combustión 102, es decir, el ancho 186 del espacio anular de descarga de gas de quemador 140, puede ser variado. La disminución del ancho 186 podría permitir que el rendimiento del aparato quemador 50 sea optimizado para una capacidad sin humo. El incremento del ancho 186 podría permitir una mayor capacidad hidráulica. Las Figuras 6A, 6B, 7A y. 7B ilustran como el ángulo alfa (a) y el ángulo beta (ß) pueden variar. En la configuración mostrada por las Figuras 6A y 6B, el ángulo alfa es de 75° y el ángulo beta es de 75°. Como se ilustra mejor por la Figura 6B, en la configuración mostrada por las Figuras 6A y 6B, la altura del conducto de aire de combustión 102 es menor que la altura del conducto de gas de quemador 100. La relación de las diferencias entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 con el diámetro del conducto de aire de combustión 102 es aproximadamente de 0.01. Las Figuras 7A y 7B ilustran una configuración en donde el ángulo alfa (a) es de 120° y el ángulo beta (ß) es de 4 120°. Una vez más, como se muestra mejor por la Figura 7B, la altura del conducto de aire de combustión 102 es más grande que la altura del conducto de gas de quemador 100. La relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 con el diámetro del conducto de aire de combustión 102 es aproximadamente de 0.01. A continuación, con referencia a las Figuras 8A y 8B, otra configuración del aparato quemador 50 es ilustrada y será descrita. En esta configuración, el gas de quemador es inyectado en el conducto de gas de quemador 100 en un ángulo con respecto al eje vertical central 104 del conducto de gas de quemador 100 con el objeto de transmitir velocidad radial al gas de quemador y provocar que el gas de quemador se mueva en forma turbulenta dentro del espacio anular de descarga de gas de quemador 140 y que sea liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 en un patrón de turbulencia. La liberación del gas de quemador a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 en un patrón de turbulencia provoca que el gas de quemador se mueva en forma turbulenta alrededor y dentro de la columna de aire de combustión 133 liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. El gas de quemador turbulento tiene tanto velocidad axial, velocidad radial como velocidad tangencial.

En la configuración mostrada por las Figuras 8A y 8B, la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 incluye un par de entradas tangenciales 190, cada una de las cuales se extiende hacia afuera a partir de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100. Cada entrada 190 incluye una brida 192 unida con la misma. Los conductos de suministro de gas de quemador 58 separados (no se muestran) pueden ser utilizados en conexión con cada entrada 190. De manera específica, el segundo extremo 84 de cada conducto de suministro de gas de quemador 58 puede incluir una brida unida con el mismo la cual es unida con la brida 192 de la correspondiente entrada 190 para conectar en forma fluida el conducto de suministro de gas de quemador con el espacio anular de descarga de gas de quemador 140. Como se ilustra, el ángulo con respecto al eje vertical central 104 del conducto de gas de quemador 100 en el cual es inyectado el gas de quemador en el conducto de gas de quemador a través de las entradas 190 es aproximadamente de 90°. La transmisión de velocidad tangencial al gas de quemador dentro del espacio anular de descarga de gas de quemador 140 y creando que el gas de quemador se mueva en forma turbulenta en el mismo origina una zona de baja presión inmediatamente por encima del orificio de descarga de aire de combustión 134 lo cual reduce la presión estática por encima del orificio de descarga de aire de combustión. La zona de baja presión favorece el mezclado provocando que el aire de combustión de la atmósfera y el aire de combustión de la descarga de aire de combustión se dirijan hacia la zona de baja presión. Este mezclado mejora el rendimiento sin humo del aparato quemador inventivo. Sólo una entrada o más de dos entradas 190 pueden ser utilizadas si se desea. El aire de combustión que proviene de la descarga de aire de combustión también puede ser turbulento. Por ejemplo, listones o pasajes helicoidales conocidos como aspas de turbulencia podrían ser agregados ya sea al conducto de gas de quemador 100 o al conducto de aire de combustión 102 para transmitir turbulencia a los respectivos flujos que se desplazan a través de los mismos. El aire sólo podría ser turbulento, el gas de quemador sólo podría ser turbulento, o ambos del aire y el gas de quemador podrían ser turbulentos. En el último caso, el aire y el gas de quemador podrían ser turbulentos en las mismas direcciones o en direcciones opuestas . La turbulencia o puesta podría originarse si un flujo fuera turbulento en la dirección de giro de las manecillas del reloj y el otro fuera turbulento en la dirección contraria de giro de las manecillas del reloj . Con referencia de manera específica a las Figuras 4A y 9A, 9B y 9C, los mecanismos de mezclado y turbulencia descritos con anterioridad serán adicionalmente descritos. Las Figuras 4A y 9A, 9B y 9C ilustran un sistema de coordenadas 3D que corresponde con el aparato quemador inventivo 50 y que muestra ciertos vectores de flujo asociados con el mismo. Como se ilustra, el aparato quemador inventivo 50 incluye una coordenada axial (el componente de flujo) 200, una coordenada radial (el componente de flujo) 202 y una coordenada tangencial (el componente de flujo) 204. Estas coordenadas (de aquí en adelante son referidas como "componentes de flujo") se ilustra mejor por la Figura 9A. El componente axial de flujo 200 coincide con los ejes verticales centrales 103, 104 y 105 de la totalidad del aparato quemador, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102, de manera respectiva. El componente radial de flujo 202 se extiende hacia los ejes verticales centrales 103, 104 y 105 y es perpendicular a ellos, es decir, su extensión hace un ángulo de 90° con los ejes verticales centrales 103, 104 y 105. El componente tangencial de flujo 204 es dirigido del perímetro del orificio de descarga de aire de combustión 134 en 90° hacia el componente radial. Estos tres componentes son suficientes para describir el movimiento en cualquier dirección en tres dimensiones y están relacionados con el sistema de coordenadas que es generalmente conocido por aquellas personas expertas en la técnica como el sistema de "coordenadas cilindricas" . La Figura 9A ilustra la descomposición de un vector de flujo de tres dimensiones 210 en los componentes de flujo axial, radial y tangencial 200, 202 y 204, de manera respectiva, en conexión con el aparato quemador 50. Como se muestra, el vector de flujo 210 se encuentra desplazado del eje vertical central 103 del aparato quemador 50 como resultado del componente tangencial. En forma alterna y equivalente, si los componentes de flujo axial, radial y tangencial fueran impuestos en el punto de origen mostrado para el vector 210, podría originarse el vector 210. Con el fin de que el flujo de gas descargado de quemador 162 sea dirigido hacia el flujo o columna de aire de combustión 133 descargado por el aparato quemador inventivo, el gas descargado de quemador incluye un componente radial de flujo. El aire de combustión es liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134 en un patrón recto a. lo largo del eje vertical central 104 y el componente axial de flujo 200, y excepto por la porción anular exterior relativamente pequeña 154, no existe en esencia un componente radial en el flujo del aire de combustión. Como resultado del componente radial en el flujo del gas de quemador liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114, el gas descargado de quemador será dirigido hacia el flujo o columna de aire de combustión 133 liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134 y mezclado con el mismo. A manera de ilustración adicional, cuando la dirección del flujo del gas descargado de quemador no sea perfectamente alineada con el eje vertical central 104 del conducto de gas de quemador 100, existe un componente tangencial. Si una porción suficiente del gas de quemador tuviera un componente tangencial en la periferia de la descarga de aire de combustión, sería creado un patrón de flujo turbulento. La Figura 9C muestra la turbulencia que se origina cuando el vector dibujado 212 es simétrico alrededor de la circunferencia (típico) . Con propósitos de ilustración, sólo se muestran seis vectores 212. Como se muestra, la turbulencia se origina como consecuencia de los componentes tangenciales aún cuando el flujo sea en gran medida axial hasta un grado radial más bajo, y hasta un grado tangencial más bajo (como se muestra por el tamaño de cada vector de componente en la Figura 9A) . En pocas palabras, el componente radial más grande del gas descargado de quemador comparado con el componente radial, si existiera, del aire descargado de combustión provoca que el gas descargado de quemador sea dirigido hacia el aire descargado de combustión, y la diferencia en el componente tangencial proporciona la turbulencia sí o no estos componentes estuvieran superpuestos en el flujo axial. Debido a que el flujo del aire de combustión a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 tiene en su mayoría un flujo axial, incluso un componente radial modesto en el gas descargado de quemador iniciará el mezclado, y los componentes tangenciales crearán turbulencia en proporción directa a la intensidad de cada uno.

A continuación, con referencia a las Figuras 10A y 10B, se ilustra una configuración alternativa del aparato quemador 50. En esta configuración, en lugar de secciones transversales circulares, cada uno del conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 tiene una sección transversal cuadrada. El conducto de aire de combustión 102 es situado, al menos en forma parcial, dentro del conducto de gas de quemador 100, de manera que se superpongan los ejes verticales centrales 103 y 104 de los conductos. En el cálculo de la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100, el diámetro hidráulico, que es opuesto al diámetro, del conducto de aire de combustión es utilizado. El término "diámetro hidráulico" es definido con anterioridad. Además de las secciones transversales circular y cuadrada, el conducto de gas de quemador 100 y el conducto de aire de combustión 102 del aparato quemador 50 también pueden tener otras formas en corte transversal . En las configuraciones del aparato quemador 50 que se describe con anterioridad, el conducto de aire de combustión 102 es situado, al menos en forma parcial, dentro del conducto de gas de quemador 100 creando por ejemplo un espacio anular o cuadrado de descarga de gas de quemador 140 entre el conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador. Sin embargo, pueden utilizarse configuraciones adicionales del aparato quemador. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 11, el conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 del aparato quemador 50 pueden tener una configuración lineal. Como se muestra por la Figura 11, cada uno del conducto de gas de quemador 100 y del conducto de aire de combustión 102 tiene una sección transversal rectangular. El conducto de aire de combustión 102 es unido con el conducto de gas de quemador 100 y es situado en forma directa adyacente al mismo. La parte trasera 220 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 incluye una porción 222 adyacente al orificio de descarga de gas de quemador 114 que se hace cónica hacia adentro en dirección del plano central vertical 223 del conducto de gas de quemador. Del mismo modo que en las configuraciones descritas con anterioridad, el orificio de descarga de gas de quemador 114 y el orificio de descarga de aire de combustión 134 son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad (de preferencia, todo) del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador pueda ser liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador hacia adentro en la columna del aire de combustión 133 que es liberada a partir del orificio de descarga de aire de combustión y es mezclada con el mismo. El orificio de descarga de gas de quemador 114 y el orificio de descarga de aire de combustión 134 son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad (de preferencia, todo) del gas descargado de quemador sea mezclado con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100. De preferencia, la porción 222 de la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 adyacente al orificio de descarga de gas de quemador 114 se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión 102 en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 10 a 90°, de preferencia, en el intervalo aproximadamente de 25 a 45° . Las Figuras 12 y 13 ilustran configuraciones alternativas de la totalidad del aparato quemador 50. La punta de quemador 56 del aparato quemador 50 que se ilustra por las Figuras 12 y 13 tiene la misma configuración que la punta de quemador que se ilustra por las Figuras 3 y 4A-4E de los dibujos. No obstante, en la configuración mostrada por la Figura 12, el primer extremo 74 de la chimenea de quemador 54 incluye entradas dobles 228A y 228B, cada una con un soplador de aire de combustión 62 situado en las mismas. Esto permite por ejemplo, que uno de los sopladores funcione en una espera baja mientras que el otro soplador es apagado, de esta manera, se reduce los caballos de fuerza totales del soplador de aire de combustión en espera asociados con el aparato quemador 50.

En la Figura 13, el conducto de suministro de gas de quemador 58 incluye una sección que tiene una configuración diferente. En esta configuración, la porción inferior 230 del conducto de suministro de gas de quemador 58 se extiende alrededor y envuelve la chimenea de quemador 54; es decir, la chimenea de quemador 54 es situada, al menos en forma parcial, dentro del conducto de suministro de gas de quemador 58, creando un espacio anular de suministro de gas de quemador 232 entre el exterior 234 de la chimenea de quemador 54 y el interior 236 del conducto de suministro de gas de quemador. La porción inferior 230 del conducto de suministro de gas de quemador 58 incluye un primer extremo 238, un segundo extremo 240 y la pared lateral 242 que conecta el primer extremo con el segundo extremo. El segundo extremo 240 es sellado alrededor de la chimenea de quemador 54. La pared lateral 242 incluye un orificio 244 en la misma. El primer extremo 238 de la porción inferior 230 del conducto de suministro de gas de quemador 58 es conectado en forma fluida con una fuente del gas de quemador (no se muestra) . El conducto de suministro de gas de quemador 58 en la configuración mostrada por la Figura 13 también incluye una sección superior 246 que tiene un primer extremo 248, un segundo extremo 250 y una pared lateral 252 que une el primer extremo con el segundo extremo. El primer extremo 248 de la J sección superior 246 del conducto de suministro de gas de quemador 58 es unido y se comunica en forma fluida con el orificio 244 en la pared lateral 242 de la porción inferior 230 del conducto de suministro de gas de quemador 58. El segundo extremo 250 de la sección superior 246 del conducto de suministro de gas de quemador 58 es unido y se comunica en forma fluida con el orificio 116 en la pared lateral 112 del conducto de gas de quemador 100 del aparato quemador 50. La configuración del conducto de suministro de gas de quemador 58 ilustrada por la Figura 13 proporciona una estabilidad total al aparató quemador 50 . y podría tener ciertas ventajas estructurales . Las configuraciones adicionales del aparato quemador pueden ser utilizadas y pueden realizarse modificaciones al mismo en función de la aplicación específica. De manera general, los quemadores de gas pueden ser relativamente simples o extremadamente complejos en función del sistema mecánico dentro del cual tengan que funcionar. Por ejemplo, en algunas aplicaciones tales como cuando gases de alto peso molecular necesiten ser quemados, el aparato quemador puede incluir un mecanismo para el control perimetral, es decir, un mecanismo que pueda ser utilizado para ayudar a impedir que la llama sea barrida por el viento u otras fuerzas externas. Por medio de ejemplo, puede inyectarse vapor o aire en la atmósfera desde el exterior del conducto de gas de quemador 100 a fin de crear un límite perimetral y ayudar a contener la mezcla del gas de quemador y el aire descargado de combustións a partir del aparato quemador. El conducto de aire de combustión 102 y el conducto de gas de quemador 100 pueden ser situados dentro de un tercer conducto para crear un segundo espacio anular de descarga de aire de combustión y un orificio para la inyección de un alma anular del aire de combustión alrededor del gas descargado de quemador. En otra configuración, puede inyectarse vapor en el interior del aparato quemador para inducir al aire hacia el aparato quemador, es decir, el vapor puede ser utilizado como una fuerza motriz para el aire. En otra configuración, puede utilizarse más de una punta de quemador 56. Por ejemplo, una punta de quemador relativamente pequeña 56 puede ser proporcionada para el quemado de un volumen relativamente bajo de gas y una punta de quemador relativamente grande 56 puede ser proporcionada para el quemado de un volumen relativamente grande de gas . Como se discutió con anterioridad, el aparato quemador inventivo 50 puede ser utilizado para quemar de una mezcla de gas de quemador y aire de combustión sin el mezclado previo de una porción significante del gas de quemador con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador. Como se utiliza en la presente y en las reivindicaciones adjuntas, la oración "sin el mezclado previo de una porción significante del gas de quemador con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador" significa que la cantidad del gas de quemador, si existiera, previamente mezclada con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador no es suficiente para formar una mezcla inflamable dentro del aparato quemador. En esencia, la totalidad del gas descargado de quemador (es decir, todo el gas descargado de quemador excepto posiblemente una cantidad de gas de quemador que no podría ser suficiente para crear una mezcla inflamable del aire de combustión y el gas de quemador dentro del conducto de aire de combustión 102) es mezclada con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador 100. En la operación del aparato quemador 50, el aire de combustión es liberado hacia la atmósfera 81 a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102 del aparato quemador. Como es señalado con anterioridad e indicado por las flechas 150 en las Figuras 4A y 4B (y también por las Figuras 8A, 11 y 14B) , una columna unificada de aire de combustión 133 es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50. Una porción central del aire 152 y una porción exterior anular del aire 154 son liberadas hacia la atmósfera 81 a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134. Aunque una gran porción de la columna de aire de combustión 133 penetra hacia arriba, esta es vaciada pronto por el flujo anular de descarga de gas de quemador 162 y no podría mantener una columna unificada de aire de combustión por mucho tiempo una vez que sea liberada hacia la atmósfera a través del orificio de descarga de aire de combustión 134. En esencia, la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado (es decir, encendido) por el aparato quemador 50 (es decir, la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador excepto posiblemente una porción del gas de quemador que no es suficiente para formar una mezcla inflamable con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de ser descargado del aparato quemador) es liberada hacia la atmósfera a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 alrededor y hacia adentro en la columna descargada del aire de combustión 133 y mezclado con el mismo. En esencia, la totalidad del gas descargado de quemador (es decir, todo el gas descargado de quemador excepto posiblemente una porción del gas de quemador que no es suficiente para formar una mezcla inflamable con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de que sea descargado del aparato quemador) es mezclada con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del aparato quemador 50. De preferencia, la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador 50 es liberada hacia la atmósfera a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 alrededor y hacia adentro en la columna descargada de aire de combustión 133 y es mezclado con la misma. De preferencia, la totalidad del gas descargado de quemador es mezclada con el aire descargado de combustión o el aire atmosférico externo fuera del aparato quemador 50. La mezcla del gas descargado de quemador, el aire descargado de combustión y el aire atmosférico externo es entonces quemada fuera del aparato quemador 50. El montaje de piloto 60 es utilizado para quemar la mezcla. Debido al hecho que el gas de quemador es liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 hacia adentro (hacia el eje vertical central 105 del conducto de aire de combustión) hacia el aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102, el flujo de gas descargado de quemador 162 penetra en la columna descargada de aire de combustión 133. La velocidad y presión total en la cual el gas de quemador es liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114 variarán en función del volumen del gas de quemador que necesita ser ventilado y su presión de suministro. Por ejemplo, la presión del gas de quemador en el conducto de gas de quemador 100 normalmente es de 0.0207 a 0.0276 N/mm2 (3 a 4 libras por pulgada cuadrada) aunque puede ser más grande o menor que esta cantidad en función de la aplicación. La velocidad axial en la cual el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 puede ser mantenida en un nivel particular. De preferencia, el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 en una velocidad axial al menos de 15.24 metros (50 pies) por segundo. De manera más preferible, la velocidad axial en la cual el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 se encuentra en el intervalo aproximadamente de 15.24 metros (50 pies) por segundo aproximadamente a 60.96 metros (200 pies) por segundo, todavía de manera más preferible, el aire descargado de combustión hacia la atmósfera se encuentra en el intervalo aproximadamente de 36.58 metros (120 pies) por segundo aproximadamente a 45.72 metros (150 pies) por segundo. De la manera más preferible, el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 a una velocidad axial aproximadamente de 45.72 metros (150 pies) por segundo . De preferencia, el gas de quemador es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 hacia adentro en la columna descargada de aire de combustión 133 en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 10 a 90°, de manera más preferible, en el intervalo aproximadamente de 25 a 45°. De la manera más preferible, el gas de quemador es descargado hacia la atmósfera 81 a partir del aparato quemador 50 hacia adentro en el aire descargado de combustión en un ángulo aproximadamente de 35°. Como se describió con anterioridad, una columna unificada del aire de combustión 133 es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador. El aire de combustión es descargado en dirección axial hacia la atmósfera a partir del aparato quemador 50 excepto la porción anular exterior del aire de combustión 154 que es dirigida hacia adentro en dirección de la porción central del aire de combustión 152. El gas de quemador es descargado hacia la atmósfera 81 a partir del aparato quemador 50 alrededor y hacia la columna descargada del aire de combustión 133. En una configuración, el gas de quemador es descargado hacia la atmósfera 81 a partir del aparato quemador 50 en un patrón de turbulencia anular alrededor y hacia la columna descargada de aire de combustión 133. Mediante la turbulencia el gas de quemador en el patrón anular alrededor y en la columna descargada del aire de combustión 133, es creada una zona de baja presión por encima del orificio de descarga de aire de combustión, con lo cual, se reduce la presión por encima del orificio de descarga de aire de combustión. A continuación, con referencia a las Figuras 14A y 14B, se ilustra la llama generada por el aparato quemador inventivo y de acuerdo con el método inventivo. La Figura 14A ilustra el patrón de llama generado por el aparato quemador 50 y de acuerdo con el método inventivo. Como es indicado, la llama es relativamente corta, recta y sin humo debido al mezclado inicial rápido en la base de la llama. La Figura 14B es una vista en corte que ilustra los contornos de fracción de volumen del gas de quemador que pueden ser generados por el aparato quemador inventivo 50. De manera más específica, la Figura 14B es una simulación computacional dinámica de fluido de la mezcla de propano con el fluido circundante que ilustra el grado en el cual el gas de quemador puede ser. mezclado con los productos de combustión y/o el aire atmosférico externo. Todo el gas de quemador puede ser mezclado con el aire de combustión y/o el aire atmosférico externo con rapidez y eficiencia en función de ser liberado a partir del orificio de descarga de gas de quemador 114. Como se muestra por la Figura 14B, una columna central 133 del aire descargado de combustión se encuentra presente en la parte media del envolvente de llama (entre las zonas designadas de concentración) . La longitud y el ancho de la columna del aire de combustión 133 variarán en función de las condiciones de proceso que incluyen el tipo de gas de quemador que será quemado, la velocidad de descarga del gas de quemador y las condiciones ambientales, tales como el viento. El aire atmosférico externo 81 es extraído alrededor de la llama. La línea de contorno designada por el número de referencia 260 representa el 50% de la fracción de volumen de propano. Esta línea de contorno se presenta junto al orificio de descarga de gas de quemador 114, con lo cual, se indica una mezcla rápida de combustible. Del mismo modo, la línea de contorno 262 representa el 40% de la fracción de volumen del propano. La línea de contorno 264 representa el 30% de la mezcla de propano, mientras que la línea de contorno 266 representa el 20% de la mezcla de propano. Finalmente, la línea de contorno 268 representa el 10% de la mezcla de propano. De esta manera, el gas de quemador es mezclado, rápida y eficientemente, . con el aire en función de ser descargado por el aparato quemador. Un efluente pobre bien mezclado que tiene una parte central sólida de aire en el centro axial es formado con rapidez. De acuerdo con la invención, se ha descubierto que el mejor mezclado es conseguido mediante la descarga de una columna unificada de aire de combustión, de manera directa, en el centro del envolvente de la llama. El mezclado total conseguido mediante la descarga de una columna unificada de aire de combustión, de manera directa, en el centro del envolvente de llama es mejor en muchas situaciones que el mezclado total conseguido mediante la descarga, tanto del aire de combustión como del gas de quemador en el centro del envolvente de la llama.

La masa de la columna unificada del aire de combustión 133 liberado a través del orificio de descarga de aire de combustión 134 del conducto de aire de combustión 102 es suficiente para provocar que una gran porción de la columna del aire de combustión penetre hacia arriba por lo menos a través de una porción del gas descargado de quemador que este inicialmente encuentra. Esto sirve para garantizar que el flujo central de aire de combustión pueda crear una geometría toroidal estirada o alargada con respecto al gas de quemador. El aire descargado de combustión es colocado en el centro del flujo anular de gas de quemador a fin de crear un área interna superficial de mezclado. También es creada una superficie externa en el exterior del envolvente de gas en donde el aire atmosférico externo escalado hacia la llama para su mezclado. De esta manera, son creadas dos distintas superficies de mezclado para la combinación del aire con el gas de quemador. El aire descargado de combustión no es obturado o encapsulado con facilidad por el gas de quemador o el envolvente de llama permitiendo que una cantidad significante del aire descargado de combustión sea suministrada en dirección central y que sea mezclado con el gas de quemador fuera del extremo de descarga de la punta de quemador y a través de la longitud del envolvente de llama. Mediante el incremento del área superficial del aire, la velocidad de mezclado del gas en el aire también es incrementada.

La cantidad de aire de combustión que tiene que ser proporcionada a fin de conseguir una relación estequiométrica del gas de quemador y el aire que permitirá que se presente la combustión completa y sin humo y que sea sustancialmente menor que la cantidad de aire de combustión que se requiere en conexión con otros aparatos quemadores. Por ejemplo, la cantidad de aire que se requiere para una llama sin humo en una punta convencional es aproximadamente del 30% de la estequiometria cuando se queme el propano. El aparato quemador inventivo podría utilizar por ejemplo aproximadamente el 13% de estequiometria para conseguir la misma tarea. Esto reduce, de manera significante, tanto el flujo requerido de aire como la potencia requerida para mover el soplador necesario para suministrar la corriente del flujo requerida de aire. El aparato quemador y método inventivo puede utilizarse para quemar, eficiente y efectivamente, un gran volumen de gas de quemador. Una gran diversidad de gases puede ser quemada. Por ejemplo, el aparato quemador inventivo es muy efectivo en conexión con plantas de etileno y otras instalaciones en las cuales un bajo peso molecular (incluyendo los gases que tengan pesos moleculares de 40 y por debajo) necesita ser quemado o quemado. El aparato quemador y método inventivo puede estar en conexión con muchos tipos de antorchas o quemadores, que incluyen quemadores de piso, quemadores de utilidad y muchos otros quemadores en conexión con los cuales se requiere una llama bien mezclada o sin humo . El aparato quemador inventivo es de diseño simple y fácil de fabricar . Con el obj eto de ilustrar adicionalmente la invención, se proporciona el siguiente ej emplo . EJEMPLO El aparato quemador inventivo 50 fue operado para encender sin humo aproximadamente 84000 libras/hora de propano con aproximadamente 962.2 m3 (34, 000 pies cúbicos) estándares por minuto de aire que representan aproximadamente el 13% del requerimiento de aire estequiométrico teóricamente necesario para completar la combustión del propano. La delineación o configuración de llama que se muestra en la Figura 14A fue producida. La tecnología convencional de antorcha o quemador de aire podría haber requerido aproximadamente el 30% de la relación teórica estequiométrica o más del doble de aire. Es decir, la tecnología inventiva requirió aproximadamente la mitad del flujo de aire habitual para conseguir la operación sin humo. De esta manera , la presente invención es bien adaptada para realizar los obj etivos y conseguir las metas y ventaj as mencionadas , así como también aquellas que son inherentes en la misma . Se hace constar que con relación a esta fecha el mej or método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención .

Claims (49)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Una punta de quemador para uso en asociación con un aparato quemador para la descarga y la quema del gas de quemador en la atmósfera, caracterizada porque comprende: un conducto de gas de quemador que incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo con el segundo extremo, en donde el conducto de gas de quemador es adaptado para ser conectado en forma fluida con una fuente de gas de quemador y el segundo extremo del conducto de gas de quemador define un orificio de descarga de gas de quemador, el conducto de gas de quemador y el orificio de descarga de gas de quemador son de un tamaño suficiente que permite que la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador sea liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador; y un conducto de aire de combustión asociado con el conducto de gas de quemador, el conducto de aire de combustión incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo con el segundo extremo, en donde el conducto de aire de combustión es adaptado para ser conectado en forma fluida con una fuente de aire de combustión, y el segundo extremo del conducto de aire de combustión define un orificio de descarga de aire de combustión, el conducto de aire de combustión tiene una estructura que provoca que una columna unificada de aire de combustión sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión, el orificio de descarga de gas de quemador y el orificio de descarga de aire de combustión son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador pueda ser liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador hacia adentro en dirección de la columna del aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión y de manera que, . en esencia la totalidad del gas descargado de quemador pueda ser mezclada con el aire descargado de combustión o aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador.
2. 2. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de aire de combustión es situado, al menos en forma parcial, dentro del conducto de gas de quemador, y en donde el orificio de descarga de gas de quemador y el orificio de descarga de aire de combustión son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador pueda ser liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador alrededor y hacia adentro en la columna del aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión .
3. 3. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde si la altura del conducto de aire de combustión fuera menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no sería, mayor que 0.05.
4. 4. La punta de quemador de conformidad1 con la reivindicación 2, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde en el caso que la altura del conducto de aire de combustión sea menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no es mayor que 0.02.
5. 5. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual o más grande que la altura del conducto de gas de quemador.
6. 6. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es más grande que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión es aproximadamente de 0.01.
7. 7. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pared lateral del conducto de gas de quemador comprende una porción adyacente al orificio de descarga de gas de quemador que se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión.
8. 8. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 10 a 90° .
9. 9. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 25 a 45° .
10. 10. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo aproximadamente de 35°.
11. 11. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pared lateral del conducto de aire de combustión comprende una porción adyacente al orificio de descarga de aire de combustión que se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión.
12. 12. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque cada uno del conducto de gas de quemador y del conducto de aire de combustión tiene una sección transversal circular, y el conducto de aire de combustión está situado, al menos en forma parcial, en posición concéntrica dentro del conducto de gas de quemador.
13. 13. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde si la altura del conducto de aire de combustión fuera menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro del conducto de aire de combustión no sería mayor que 0.05.
14. 14. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el conducto de gas de quemador además comprende: una entrada adaptada para ser conectada, en forma fluida, con una fuente de gas de quemador; y un miembro de distribución de flujo unido con el conducto de gas de quemador.
15. 15. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el miembro de distribución de flujo es una placa anular situada dentro del conducto de gas de quemador.
16. 16. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el conducto de gas de quemador incluye al menos una entrada adaptada para ser conectada en forma fluida con una fuente de gas de quemador y para inyectar el gas de quemador en el conducto de gas de quemador en un ángulo con respecto al eje vertical central del conducto de gas de quemador.
17. 17. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el conducto de gas de quemador incluye al menos dos entradas, cada entrada es adaptada para ser conectada en forma fluida con una fuente de gas de quemador y para inyectar el gas de quemador en el conducto de gas de quemador en un ángulo con respecto al eje vertical central del conducto de gas de quemador.
18. 18. Una punta de quemador para uso en asociación con el aparato quemador para la descarga y quema del gas de quemador en la atmósfera, caracterizada porque comprende: un conducto de gas de quemador que incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo con el segundo extremo, en donde el conducto de gas de quemador es adaptado para ser conectado en forma fluida con una fuente del gas de quemador y el segundo extremo del conducto de gas de quemador define un orificio de descarga de gas de quemador, el conducto de gas de quemador y el orificio de descarga de gas de quemador son de un tamaño suficiente que permite que la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador sea liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador; y un conducto de aire de combustión situado, al menos en forma parcial, dentro del conducto de gas de quemador, el conducto de aire de combustión incluye un primer extremo, un segundo extremo y una pared lateral que conecta el primer extremo con el segundo extremo, en donde el conducto de aire de combustión es adaptado para ser conectado en forma fluida con una fuente de aire de combustión, y el segundo extremo del conducto de aire de combustión define un orificio de descarga de aire de combustión, el conducto de aire de combustión tiene una estructura que provoca que una columna unificada del aire de combustión sea liberada a través del orificio de descarga de aire de combustión, el orificio de descarga de gas de quemador y el orificio de descarga de aire de combustión son situados uno con respecto al otro, de manera que en esencia la totalidad del gas de quemador que será descargado y quemado por el aparato quemador pueda ser liberada a través del orificio de descarga de gas de quemador alrededor y hacia dentro en la columna del aire de combustión liberado a partir del orificio de descarga de aire de combustión y de manera que, en esencia la totalidad del gas descargado de quemador pueda ser mezclada con el aire descargado de combustión o un aire atmosférico externo fuera del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador.
19. 19. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde si la altura del conducto de aire de combustión fuera menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no sería mayor que 0.05.
20. 20. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde en el caso que la altura del conducto de aire de combustión sea menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión no es mayor que 0.02.
21. 21. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual o más grande que la altura del conducto de gas de quemador.
22. 22. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es más grande que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro hidráulico del conducto de aire de combustión es aproximadamente de 0.01.
23. 23. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la pared lateral del conducto de gas de quemador incluye una porción adyacente al orificio de descarga de gas de quemador que se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión.
24. 24. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 10 a 90° .
25. 25. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 25 a 45° .
26. 26. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque la porción de la pared lateral del conducto de gas de quemador adyacente al orificio de descarga de gas de quemador se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión en un ángulo aproximadamente de 35° .
27. 27. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la pared lateral del conducto de aire de combustión incluye una porción adyacente al orificio de descarga de aire de combustión que se hace cónica hacia adentro en dirección del eje vertical central del conducto de aire de combustión.
28. 28. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque cada uno del conducto de gas de quemador y del conducto de aire de combustión tiene una sección transversal circular, y el conducto de aire de combustión es situado, al menos en forma parcial, en posición concéntrica dentro del conducto de gas de quemador.
29. 29. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque la altura del conducto de aire de combustión es igual, más grande, o menor que la altura del conducto de gas de quemador, y en donde si la altura del conducto de aire de combustión fuera menor que la altura del conducto de gas de quemador, la relación de la diferencia entre las alturas del conducto de aire de combustión y el conducto de gas de quemador con el diámetro del conducto de aire de combustión no sería mayor que 0.05.
30. 30. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque el conducto de gas de quemador además comprende : una entrada adaptada para ser conectada, en forma fluida, con una fuente de gas de quemador; y un miembro de distribución de flujo unido con el conducto de gas de quemador.
31. 31. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada porque el miembro de distribución de flujo es una placa anular situada dentro del conducto de gas de quemador .
32. 32. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque el conducto de gas de quemador incluye al menos una entrada adaptada para ser conectada en forma fluida con una fuente de gas de quemador y para inyectar el gas de quemador en el conducto de gas de quemador en un ángulo con respecto al eje vertical central del conducto de gas de quemador.
33. 33. La punta de quemador de conformidad con la reivindicación 32, caracterizada porque el conducto de gas de quemador comprende al menos dos entradas, cada entrada es adaptada para ser conectada en forma fluida con una fuente de gas de quemador y para inyectar el gas de quemador en el conducto de gas de quemador en un ángulo con respecto al eje vertical central del conducto de gas de quemador.
34. 34. Un método de quemado de una mezcla del gas de quemador y el aire de combustión en un aparato quemador sin el mezclado previo de una porción significante del gas de quemador con el aire de combustión dentro del aparato quemador antes de la descarga del gas de quemador y el aire de combustión del aparato quemador, caracterizado porque comprende : a) descargar una columna unificada de aire de combustión hacia la atmósfera a partir del aparato quemador; (b) descargar en esencia la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador hacia la atmósfera a partir del aparato quemador y hacia adentro en dirección de la columna descargada de aire de combustión, de manera que en esencia la totalidad del gas descargado de quemador sea mezclada con el aire descargado de combustión y el aire atmosférico externo fuera del aparato quemador; y (c) prender fuego la mezcla del gas descargado de quemador, el aire descargado de combustión y el aire atmosférico externo.
35. 35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador y hacia adentro en dirección de la columna descargada de aire de combustión.
36. 36. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador a una velocidad radial menor que la velocidad radial en la cual el gas de quemador es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador.
37. 37. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador en una velocidad axial al menos de 15.24 metros por segundo (50 pies por segundo) .
38. 38. El método de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador en una velocidad axial en el intervalo aproximadamente de 15.24 metros, a 60.96 metros por segundo (50 a 200 pies por segundo) .
39. 39. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador en una velocidad axial en el intervalo aproximadamente de 36.58 a 45.72 metros por segundo (120 a 150 pies por segundo) .
40. 40. El método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el aire de combustión es descargado hacia la atmósfera a partir del aparato quemador en una velocidad axial aproximadamente de 45.72 metros por segundo (150 pies por segundo) .
41. 41. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque en esencia la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador alrededor de la columna descargada de aire de combustión y hacia adentro en dirección de la columna descargada de aire de combustión.
42. 42. El método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque en esencia la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador hacia adentro en dirección del aire descargado de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 10 a 90° .
43. 43. El método de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado porque en esencia la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador hacia adentro en dirección del aire descargado de combustión en un ángulo en el intervalo aproximadamente de 25 a 45° .
44. 44. El método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque en esencia la totalidad del gas de quemador que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador hacia adentro en dirección del aire descargado de combustión en un ángulo aproximadamente de 35° .
45. 45. El método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque la totalidad del gas que será quemado por el aparato quemador es descargada hacia la atmósfera a partir del aparato quemador alrededor de la columna descargada de aire de combustión y hacia adentro en dirección de la columna descargada de aire de combustión.
46. 46. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque comprende reducir la presión estática de una porción de la mezcla del gas descargado de quemador, el aire descargado de combustión y/o el aire atmosférico externo adyacente al aparato quemador.
47. 47. El método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque la presión estática de una porción de la mezcla del gas descargado de quemador, el aire descargado de combustión y/o el aire atmosférico externo adyacente al aparato quemador es reducida mediante la creación de una zona de baja presión en el área del orificio de descarga de aire de combustión .
48. 48. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque la zona de baja presión es creada adyacente al aparato quemador provocando que el gas de quemador sea descargado del aparato quemador en un patrón anular turbulento alrededor del aire descargado de combustión.
49. 49. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque comprende el soplado del aire de combustión hacia el aparato quemador.