clementeelia rojas

MATEMATICA APLICADA

CALCULO ESTEQUIOMETRICOS

Mg Víctor Terry Calderón
Ing. Elia Rojas Rojas

Mg Víctor Terry C

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I COMBUSTIÓN Y CALCULOS DE DISPERSIÓN DE
EMISIONES
INTRODUCCION
El empleo petróleo residual, GLP, diesel o gas natural es para generar calor a través de
un proceso conocido como combustión.
Su estudio tiene los siguientes objetivos:

1. Aplicar lasecuaciones estequiométricas de la combustión, conociendo la
composición química del combustible, para el cálculo de la composición
química de los gases salientes denominado gases de chimenea y desde el
punto de vista ambiental

conocido como gases de emisión.

Complementando estos cálculos se determina el volumen de los gases
emitidos y velocidad.

2. Cálculo de la concentración de losprincipales contaminantes de la
combustión como son el monóxido de carbono, el dióxido de azufre, los
óxidos de nitrógeno, partículas en suspensión, e hidrocarburos alifáticos.

3. Emplear la ecuación de Gauss para calcular la dispersión de los
contaminantes en el entorno del foco de emisión (Caldero, calentadores, y
generadores de electricidad).

4. Efectuar un análisis de la combustión deun combustible, implementando
el análisis de inmisión y emisión, y la calidad del aire.

Mg Víctor Terry C

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Composición del aire
Aire
%en volumen
Real
Uso

% en peso
Real
Uso

Nitrógeno
Oxigeno
Argón
CO2
Otros

79
21
0
0
0

75.45
23.20
1.30
0.05
deprec.

Peso molecular (kg/ kmol)

28.967

78.03
20.99
0.94
0.03
0.01

76.8
23.2
0
0
029

Diagrama de flujo del proceso de combustión

Calor

Gases de
Combustión
Parámetros

Petróleo
químicos

COMBUSTION

Oxigeno
Teórico
Oxigeno en
exceso

Dióxido de carbono
Monóxido de carbono
Dióxido de azufre
Nitrógeno
Oxigeno en exceso
NOX
MP10
C2Hm
Parámetros Físicos
Temperatura del gas
Velocidad de salida
Caudal del gas

Ecuaciones estequiométricas de lacombustión
Formación de dióxido de carbono

Mg Víctor Terry C

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C+ O2

CO2

Formación del monóxido de carbono
C+ 0,5 O2

CO

Formación de vapor de agua
H2+ 0.5O2

H2O

Formación de dióxido de azufre
S+O2

SO2

Peso molecular promedio del aire:
Se considera al aire compuesto de 21% de O2 y 79% de N2 determinar el peso de 1 molkg
GASES
%MOLAR PM
Oxigeno
21%32
Nitrogeno 79%
28
1 mol-kg
Peso molecular promedio:

C NOx 

PESO
0,21 x 32 = 6,72 kg
0,79 x 28 = 22,12 kg
28,84 kg

2,1610 5 

5203,8

Unidades de la Presión (1 ATM)
1,000 ATM
33,91 pies3 agua
14,7
psia
29,92 pulgadas de Hg
760
mm Hg
1,013 x 105 Pa ó Newton/m2 (N/m2)
101,3 kPa
1,013 bar
Condiciones estándar para los gases ideales
SI
273,15 ºK
101,325 kPaCIENTÍFICO

0,0 ºC

Gas nat.

60 ºF

Mg Víctor Terry C

22,41 m3/ mol-kg

760,00 mmHg

22,41 litro/mol-g

14,7 psi

359,4 ft3 /mol-lb

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(15 ºC)

(1 atm)

Constante de los gases ideales (R)
1,987
1,987
10,73
8,314
82,06
0,08206
21,9
0,7302

cal/mol-g ºK
BTU /mol-lb ºR
psia ft3/ mol-lb ºR
kPa.m3 /mol-kg ºK
atm cm3 /mol – g ºK
atm litro / mol-gºK
inch Hg ft3 /mol-lb ºR
atm ft3 / mol-lb ºR

Composición de gas natural (%)

Metano
Etano
Propano
Butano Pentano
CO2
N2
Btu / pie3
Densidad relativa

C1
94.40
3.40
0.60
0.50
0.60
0.50
1051
0.590

C2
93.14
2.50
0.32
0.12
1.06
2.14
1024
0.599

C2
86.30
7.25
2.78
0.48
0.83
2.47
1093
0.41

Manual del ingeniero químico, (J.Perry)

Composición de petróleoresidual
Composición
Carbono
Hidrógeno
Oxígeno
Nitrógeno
Azufre
Ceniza
Razón C:H

Mg Víctor Terry C

C1 %
86.47
11.65
0.27
0.24
1.35
0.02
7.42

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C2 %
87.26
10.49
0.64
0.28
0.84
0.04
8.31

CASO #1 COMBUSTION COMPLETA: Es cuando los gases de
combustión no aparece (CO)
Un caldero de vapor consume 50 galones de petróleo por hora con una densidad de...