Publicación de Extensión de la Iowa # AEN-175
Autor: Thomas H. Greiner, Ingeniero Agrónomo de Extensión
Departamento de Ingeniería Agrícola y de Biosistemas, Universidad Estatal de Iowa.
Septiembre, 1997
INTOXICACIÓN POR MONÓXIDO DE CARBONO
Comprobación de la combustión completa
Los combustibles fósiles contienen carbono (C) e hidrógeno (H). Durante la combustión completa, el carbono y el hidrógeno se combinan con el oxígeno (O2) para producir dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Durante la combustión incompleta, parte del carbono no se oxida completamente, produciendo hollín o monóxido de carbono (CO). La combustión incompleta utiliza el combustible de forma ineficiente y el monóxido de carbono producido es un peligro para la salud.
Una llama de gas correctamente diseñada, ajustada y mantenida sólo produce pequeñas cantidades de monóxido de carbono, siendo 400 partes por millón (ppm) el máximo permitido en los productos de combustión. La mayoría de los quemadores producen mucho menos, siendo lo típico entre 0 y 50 ppm. Durante la combustión incompleta, las concentraciones de monóxido de carbono pueden alcanzar niveles superiores a 7.000 ppm. Incluso una pequeña cantidad de derrame en las estructuras ocupadas de los aparatos que producen grandes cantidades de CO es un riesgo para la salud y puede ser una amenaza para la vida.
La combustión incompleta se produce debido a:
* Una mezcla insuficiente de aire y combustible.
* Un suministro insuficiente de aire a la llama.
* Tiempo de combustión insuficiente.
* Enfriamiento de la temperatura de la llama antes de que se complete la combustión.
Las razones típicas de la combustión incompleta en los aparatos de calefacción residenciales incluyen:
* Sistemas de ventilación bloqueados.
* Pasajes de chimenea bloqueados en los aparatos de calefacción.
* El obturador de aire del quemador no está suficientemente abierto.
* Los orificios de gas son demasiado grandes o demasiado pequeños (normalmente demasiado grandes).
* La presión del gas del colector es demasiado alta o baja (normalmente demasiado alta).
* Óxido, sarro u hollín en el quemador.
* El quemador está instalado de forma incorrecta.
* La llama incide en la superficie fría.
* Insuficiente aire de combustión en el aparato.
* Corriente descendente en el sistema de ventilación.
* Fallo de los ventiladores de potencia o de tiro inducido.
* Pérdida de integridad del intercambiador de calor (agrietado, oxidado o con agujeros en el intercambiador de calor).
* Perturbación física de la llama (es decir, fuertes corrientes de aire que soplan sobre la llama.)
Para reducir los riesgos de intoxicación por CO, obtenga y siga cuidadosamente todas las recomendaciones del fabricante para la inspección y el mantenimiento. A continuación se recomiendan pasos adicionales para el mantenimiento e inspección de los aparatos de calefacción de gas:
1. Inspeccione visualmente el quemador y la llama, buscando óxido, hollín, decoloración y un color o patrón anormal de la llama.
2. Compruebe visualmente el aparato de calefacción para ver si hay evidencia de desprendimiento de la llama, corrientes descendentes y derrames. Los cables quemados, el hollín, el óxido, el sarro y el «rastreo» de los productos de la combustión son signos de problemas.
3. Compruebe que el sistema de ventilación tiene un diseño, una integridad y un tiro adecuados.
4. Compruebe que el aire de combustión y el aire de reposición son adecuados.
5. Verifique que el sistema de ventilación funcione bajo la despresurización de la vivienda en el «peor de los casos».
6. Compruebe que los conductos de humos del aparato no estén obstruidos o restringidos – límpielos si es necesario.
7. Inspeccione visualmente el intercambiador de calor para comprobar su integridad.
8. Compruebe las presiones de gas del colector utilizando un manómetro y ajústelas si es necesario.
9. Comprobar el caudal de gas que llega al aparato (en aparatos con contador).
10. Mida el CO en los productos de combustión utilizando un analizador electrónico de CO con pantalla digital.
Los pasos adicionales que ayudan a determinar la causa de un problema de monóxido de carbono en un aparato de calefacción incluyen:
11. Verificar la combustión adecuada utilizando un analizador de combustión con capacidad para medir el contenido de monóxido de carbono y oxígeno.
12. Determinar las áreas de fuga y las diferencias de presión en la estructura y el sistema de ventilación utilizando una puerta de soplado y un micromanómetro.
13. Comprobar el tamaño adecuado del orificio de gas.
14. Controlar continuamente las concentraciones de monóxido de carbono en la estructura.
INSPECCIÓN VISUAL DE LA LLAMA
La inspección visual del quemador revelará problemas obvios, como óxido, sarro u hollín. Las interrupciones evidentes del patrón de la llama o un color inadecuado indican un problema de combustión. Lamentablemente, la inspección visual NO es suficiente para verificar la combustión adecuada. Los quemadores que producen concentraciones EXTREMADAMENTE altas de monóxido de carbono pueden arder de color azul. Por el contrario, los quemadores que producen poco monóxido de carbono pueden arder de color amarillo.
El monóxido de carbono es un gas incoloro, inodoro, insípido, no irritante y altamente venenoso a bajas concentraciones. Dado que no es posible determinar de forma fiable si un quemador está produciendo un exceso de monóxido de carbono visualmente, se recomienda el uso de un analizador electrónico de monóxido de carbono con pantalla digital. La Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, Inc. afirma que «es deseable, mediante el uso de indicadores adecuados, determinar si el monóxido de carbono está presente en los gases de combustión» (Manual ASHRAE, pg 26.3). El uso de un instrumento para medir las concentraciones de monóxido de carbono en el exterior, en el interior de la estructura y en los productos de combustión es fundamental para garantizar que el aparato de calefacción funcione de forma segura.
Quemador de llama azul
Color de la llama: azul
Puede ser alta o baja en CO, no hay ningún método visual fiable para determinar la producción de CO.
Color de la llama: amarillo
Suele indicar una alta producción de CO. Una causa: abertura de aire primario insuficiente.
Quemador de llama amarilla
Color de la llama: azul
La combustión no es la diseñada, puede ser alta o baja en CO, no hay un método visual fiable para determinar la producción de CO.
Color de la llama: Amarillo
Puede ser alta o baja en CO, depende del aire secundario adecuado para la combustión completa, no hay un método visual fiable para determinar la producción de CO.
PRODUCCIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO
El diseño del quemador y de la cámara de combustión afecta a la cantidad de monóxido de carbono producido. Los métodos para reducir la producción de monóxido de carbono incluyen proporcionar un exceso de aire, aumentar la temperatura de la cámara de combustión y proporcionar una zona de combustión grande. Los productos de combustión no quemados seguirán oxidándose en una cámara de combustión caliente con exceso de aire. Desgraciadamente, el exceso de aire, las altas temperaturas y las grandes zonas de combustión reducen la eficiencia y aumentan los costes.
Simples acciones, como colocar una sartén fría en el quemador de la cocina o soplar aire desde un ventilador a través de un quemador sin ventilación, pueden aumentar la producción de monóxido de carbono. La oxidación de los gases de combustión se detiene cuando los gases calientes inciden en la sartén fría o son enfriados por el aire del ventilador. El monóxido de carbono que aún no se haya oxidado se liberará en la habitación.
El ajuste del quemador afecta a la cantidad de CO producida. Una cantidad insuficiente de aire del quemador primario aumenta la producción de CO. Las entradas de aire restringidas suelen producir una notable alteración de la llama y un cambio de color azul a amarillo.
Otra causa de la insuficiencia de aire primario y la combustión incompleta es el exceso de flujo de gas al quemador. El exceso de flujo de gas rara vez produce una interrupción notable de la llama o un cambio de color. El exceso de flujo de gas puede ser causado por un exceso de presión de gas o por orificios de gas sobredimensionados. Los reguladores de gas pueden fallar, desajustarse, no estar correctamente ajustados para la altitud, o ser ajustados al alza por los técnicos de campo para aumentar la producción de calor. La sobrecombustión es especialmente peligrosa porque:
* Puede producirse una alta producción de CO.
* Se produce un exceso de calor que puede dañar los intercambiadores de calor.
* Se produce un exceso de productos de la combustión que puede exceder la capacidad de los conductos de humos de los aparatos de calefacción y los sistemas de ventilación.
* La llama puede seguir ardiendo de color azul, sin dar ninguna indicación visual evidente del problema.
Típicamente, los fabricantes de hornos de aire caliente exigen que se compruebe el flujo de gas y la presión de gas en el momento de la puesta en marcha inicial y no permiten el exceso de combustión. Para encontrar y corregir los problemas causados por el exceso de flujo de gas es importante comprobar el flujo de gas, la presión de gas, el tamaño del orificio y las concentraciones de monóxido de carbono en los productos de combustión.
AGUJEROS EN EL INTERCAMBIADOR DE CALOR
Los agujeros grandes en un intercambiador de calor son peligrosos. El aire forzado a través de los agujeros por el ventilador de circulación aumenta la producción de CO al interrumpir la llama. El flujo de aire aumenta la cantidad de productos de combustión que se derraman en la vivienda al interrumpir el flujo de aire a través del conducto de ventilación del aparato. En la mayoría de los hornos de tiro natural y de tiro inducido, la alta presión en el lado del intercambiador de calor del horno impide que los productos de la combustión fluyan directamente hacia el aire de circulación. Por lo general, los productos de la combustión entran en la casa debido a un fallo de la ventilación o a un derrame. En los hornos de ventilación eléctrica y de combustión por impulsos, las altas presiones en el lado de la combustión pueden forzar a los productos de la combustión a entrar directamente en el aire de circulación y en la vivienda a través de agujeros. Los productos de la combustión contienen grandes cantidades de monóxido de carbono y vapor de agua, que pueden sofocar las llamas o provocar un aumento de la oxidación y la corrosión del intercambiador de calor. En los casos graves se produce un desprendimiento de llamas.
Los agujeros en los intercambiadores de calor se pueden encontrar por observación directa, utilizando espejos o desmontando la unidad. Algunas unidades de combustión selladas de ventilación directa pueden probarse sellando la entrada y la salida y realizando pruebas de presión. Se han utilizado bombas de humo, rastreo de olores y rociadores de sal, pero no han sido totalmente aceptables. La Asociación Americana del Gas ha desarrollado un método de prueba del intercambiador de calor utilizando gases trazadores que han determinado que es más fiable y preciso. La observación de la interrupción de la llama cuando se enciende el soplador del horno revelará grandes agujeros. La medición del monóxido de carbono en los productos de combustión utilizando analizadores de CO revela una combustión incompleta causada por el flujo de aire a través de los agujeros.
Los gases de combustión deben ser muestreados antes de la dilución de la campana de tiro. En los aparatos de tiro natural, los pasos de humos (cámaras) de la parte superior del aparato suelen ser accesibles, con una sonda, a través del desviador de tiro o de la campana. En los aparatos con varios quemadores y pasos de humos (cámaras) separados, se debe comprobar cada quemador por separado introduciendo la sonda en la parte superior de cada cámara. Es importante introducir la sonda a una distancia suficiente en las cámaras de combustión para garantizar que se toman muestras de los productos de combustión sin diluir. Las unidades de combustión selladas a menudo pueden ser muestreadas más fácilmente en la salida del escape exterior. Las ubicaciones que no darán una lectura precisa de los gases de combustión incluyen: el perímetro de la campana de tiro (esto representará el aire de la habitación), directamente por encima de la llama (el muestreo aquí puede dar una lectura alta errónea) y en las salidas de aire del horno (que contienen una muestra mixta).
ANALIZADORES Y DETECTORES DE MONÓXIDO DE CARBONO
Hay muchas causas potenciales de la producción de monóxido de carbono y del derrame de productos de combustión en las zonas habitadas. Muchas causas son accidentales e impredecibles; es decir, los agujeros en los intercambiadores de calor se desarrollan o agrandan después de la inspección, los sistemas de ventilación fallan bajo condiciones de viento fuerte, los reguladores de presión se atascan, o las entradas de aire y los respiraderos se congelan.
Para protegerse contra el envenenamiento accidental por monóxido de carbono, la Comisión de Seguridad de Productos del Consumidor de los Estados Unidos, el Departamento de Salud Pública de Iowa y la Extensión de la Universidad del Estado de Iowa recomiendan que cada hogar tenga al menos un detector de monóxido de carbono de la lista U-L en cada piso con dormitorios. Los aparatos de calefacción deben ser inspeccionados y mantenidos anualmente por un contratista de calefacción cualificado. Dado que el color de la llama no es un indicador fiable de la producción de monóxido de carbono de un quemador, el contratista de calefacción debe utilizar un analizador de monóxido de carbono para inspeccionar y mantener los quemadores.