Combustion con agua inmiscibles

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

139

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 de aire yla 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 of combustionprocess 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 the operation of industrialburners. 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 combustiblelimpio y con precios competitivos ha venido aumentando 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 yeconómicos. Como parte del proyecto 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. Seestudian 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, la eficiencia 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 latoma 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 programa computacional STANJAN [9]. 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

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 otrosconstituyentes. Las condiciones de los reactantes, excepto en el precalentamiento del aire, son 298,15 K y 1 atm. La máxima temperatura que pueden alcanzar los productos de combustión es la temperatura adiabática de llama. Es la temperatura que se obtiene si todo el calor desarrollado durante el proceso se utiliza integralmente para calentar los productos. El procedimiento de cálculo de la temperatura de...