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Scientia et Technica Año XI, No 29, Diciembre de 2005. UTP. ISSN 0122-1701

ANALISIS TEÓRICO DE LA COMBUSTIÓN EN QUEMADORES DE GAS NATURAL
RESUMEN
Se presenta el análisis teórico del proceso de combustión que ocurre en
quemadores de gas natural. El comportamiento del calor disponible, la
eficiencia de combustión y las emisiones contaminantes, es evaluado en función
del exceso deaire y la temperatura de los gases de combustión. Se calcula el
valor de la temperatura máxima de productos y su relación con el exceso y el
precalentamiento del aire. Se establecen consideraciones energéticas y
ambientales para el perfeccionamiento de la operación de quemadores
industriales.
PALABRAS CLAVES: Combustión, quemadores, gas natural, emisiones.
ABSTRACT
Theoretical analysis ofcombustion process occurring in natural gas burners is
presented. The performance of available heat, combustion efficiency and
pollutants is evaluated as function of excess air and flue gas temperature. The
value of maximum temperature of products and its relation with excess and
preheating air is calculated. Energy and environmental considerations are
established in order to improve theoperation of industrial burners.

JUAN CARLOS SERRANO
Ingeniero Mecánico, M. Sc.
Profesor Auxiliar
Programa de Ingeniería Mecánica
Universidad de Pamplona
jcserrano@unipamplona.edu.co

YAMID ALBERTO
CARRANZA SÁNCHEZ
Ingeniero Mecánico, M. Sc.
Profesor Auxiliar
Escuela de Tecnología Mecánica
Universidad Tecnológica de Pereira
yamidc@utp.edu.co

KEYWORDS: Combustion, burners, natural gas,pollutants.
1. INTRODUCCIÓN
El panorama energético nacional e internacional en los
años recientes está afrontando un gran desafío debido a
las restricciones ambientales en la utilización de los
combustibles fósiles y a las constantes alzas en los
precios
de
los
derivados
del
petróleo.
Consecuentemente, el uso del gas natural como
combustible limpio y con precios competitivos ha venidoaumentando en los sectores industrial, comercial,
doméstico y vehicular.
Ante tal panorama, el pleno conocimiento sobre el
fenómeno de combustión del gas natural, y en particular,
en quemadores de gas, constituye una herramienta
fundamental para el perfeccionamiento de la explotación
y el diseño de los mismos, bajo criterios ambientales,
técnicos, legales y económicos.
Como parte delproyecto de investigación1 Análisis de la
influencia de las condiciones de la mezcla airecombustible en la composición y la temperatura de los
productos de combustión en quemadores de gas, , en este
artículo se analiza teóricamente los parámetros
influyentes en la combustión del gas natural,
constituyendo esto un avance de la primera fase
contemplada en el proyecto.

1

Proyecto financiado ypatrocinado por Colciencias e inscrito por el
Grupo de Investigación de Energías Renovables GIDER de la
Universidad de Pamplona.
Fecha de Recepción: 31 Mayo de 2005
Fecha de Aceptación: 16 Agosto de 2005

Se estudian algunos parámetros influyentes en el proceso
de combustión como la relación entre la temperatura
máxima de llama, el calor disponible en los gases de
combustión, laeficiencia de combustión y las emisiones
contaminantes como función del exceso de aire (relación
aire-combustible), la temperatura de los reactantes y la
temperatura de los gases de combustión. Todo esto como
herramienta en la toma de decisiones tanto económicas
como ambientales.
En todos los cálculos termoquímicos se ha tenido en
cuenta la disociación de especies y se ha empleado el
programacomputacional STANJAN [9].

2.
TEMPERATURA
MÁXIMA
PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN [6]

DE

LOS

El modelo utilizado para el análisis de combustión se
basa en metano, principal componente del gas natural, y
como oxidante el aire, constituido por oxígeno y
nitrógeno. Se desprecia el argón y trazas de otros
constituyentes.
Las condiciones de los reactantes,
excepto en el precalentamiento del...