Influencia de la Altitud en el Proceso de Combustión

MORALES, GRACIELA DEL V.; VELASCO, JORGE W.; VILLAFLOR, GLORIA DEL V.; FLORES, JORGE E.

Catamarca

Jornada; XII Jornadas de Ciencia y Tecnología de Facultades de Ingeniería del NOA; 2017

En este trabajo se analizan la influencia de la altura sobre el nivel del mar sobre las características del aire y sobre los procesos de combustión. Con el aumento de la altura disminuyen la presión y temperatura atmosférica y por consiguiente la presión parcial del oxígeno. Se estudia cómo compensar la menor disponibilidad de oxígeno en el aire, la mecánica de fluidos para formación de llama y la transferencia de calor a fin de un mejor aprovechamiento del calor liberado para el diseño de quemadores, mejorando la eficiencia del proceso de combustión y minimizando la contaminación ambiental producida. Se realiza la simulación del proceso de combustión de gas natural a través de Planillas de Cálculo, que facilitan el análisis de la influencia de la variación de las propiedades del aire con la altura. Los resultados obtenidos se verifican además, utilizando el simulador comercial Hysys que permite calcular las propiedades físico-químicas y termodinámicas tanto del combustible como del aire a distintas condiciones de presión y temperatura, utilizando la ecuación de estado adecuada y el sistema de reacciones químicas que ocurren durante la combustión. El aire cumple diversas funciones en el proceso de combustión. Como comburente aporta el oxígeno requerido para la reacción de combustión, que permite liberar la energía almacenada en el combustible en forma de calor. Por otra parte aporta la energía cinética requerida para producir la turbulencia que determina la velocidad de la combustión y la longitud de la llama. Asimismo cumple otras funciones tales como la refrigeración del quemador y el aporte térmico a la cámara de combustión como aire precalentado, recuperando calor de los gases de combustión con el consecuente ahorro del combustible necesario. A diferentes alturas con respecto al nivel del mar, es necesario considerar la variación de presión que experimenta el aire y su influencia sobre sus características como comburente. Con la altura, la presión atmosférica y la concentración de oxígeno del aire disminuyen, aumentando la relación molar N2/O2 y requiriendo entonces una mayor cantidad de aire con respecto a la necesaria a nivel del mar, incrementando el contenido de nitrógeno en los gases de combustión. Por ejemplo, la temperatura adiabática de llama, máxima temperatura teórica que se puede alcanzar, disminuye con la altitud fundamentalmente por el aumento del volumen de los gases de combustión, aumentando el consumo de combustible.