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Combustión eficiente se requiere en equipos que usan combustible para tener una operación económica.

Entre los equipos que tienen combustión se encuentran:

  • Calderas
  • Calentadores de agua
  • Quemadores
  • Hornos
  • Motores de combustión interna

En este articulo trataremos factores que afectan la eficiencia de la combustión

Combustión

La combustión es una reacción química en donde un combustible reacciona con el oxígeno del aire y libera energía química.

Idealmente la ecuación química de la combustión es:

combustión eficiente ecuación general

En la condición de  combustión ideal se supone:

  • Que el combustible se quema en su totalidad
  • No se producen otros compuestos como NOx
  • La cantidad de aire es estequiométrica
  • El combustible es un hidrocarburo y solo se compone de Carbono e Hidrógeno

Desafortunadamente ninguna de estas condiciones se da y la realidad es distinta

El combustible no se quema en su totalidad

combustión incompletaEn los productos de combustión aún hay combustible que no reaccionó con el oxígeno del aire.

En combustibles ligeros como el gas natural y el LPG el combustible se mezcla bien con el aire por lo que la combustión es muy limpia.

Los combustibles líquidos presentan una combustión menos completa, especialmente en los más pesados.

El efecto de combustión incompleta es más marcado con combustibles sólidos porque la mezcla aire y combustible es menos uniforme.

Cuando la combustión no es completa además se presenta monóxido de carbono y carbon en los productos.

El monóxido de carbono es altamente tóxico y además puede causar la muerte.

Óxidos de Nitrógeno en los productos de combustión

lluvia ácidaLa realidad es que durante la combustión se producen óxidos de Nitrógeno no deseados.

Estos gases reaccionan con el agua y oxígeno del medio ambiente produciendo ácido nítrico.

Finalmente este químico se precipita con la lluvia formando lo que se conoce como lluvia ácida.

El viento puede transportar la lluvia ácida miles de kilómetros haciendo el problema más complejo.

La lluvia ácida produce problemas de corrosión en edificaciones además de problemas al ecosistema.

La combustión no es estequiométrica

combustión eficientePara una relación estequiométrica la cantidad de oxígeno debe ser exacta para una combustión completa del combustible.

En los procesos industriales se utiliza el oxígeno del aire atmosférico para la combustión.

El aire está compuesto principalmente por 78.09% Nitrógeno, 20.95% oxígeno y el resto son otros gases.

En la realidad nunca se consiguen mezclas estequiométricas, para intentar que el combustible se queme en la totalidad se utiliza más aire con lo que se disminuye la emisión de combustibles no quemados además de monóxido de carbono y carbono.

La cantidad de aire adicional se conoce como exceso de aire y debe ser muy preciso para una combustión más limpia.

Un exceso de aire menor que el necesario producen contaminantes y de mayores costos de operación.

Si el exceso de aire es mayor que el necesario habrá una baja temperatura de llama por lo que no será eficiente.

Los combustibles gaseosos necesitan un exceso de aire pequeño, lo líquidos un poco más y los sólidos son los que más requieren.

Impurezas en el combustible

Impurezas en el combustible como humedad, azufre y ceniza afectan la combustión.

El azufre produce óxidos de azufre que producen problemas respiratorios además de contribuir con la lluvia ácida.

Combustión eficiente

Combustión eficientePara conseguir una combustión eficiente y limpia se debe de seleccionar cuidadosamente el exceso de aire además de una adecuada mezcla entre el aire y el combustible.

En procesos industriales un pequeño cambio en el exceso de aire hace grandes diferencias en el consumo de combustible.

Es por esto que se recomienda medir el aire de combustión para permitir determinar que la cantidad de aire con que operan los procesos sean adecuados.

Medir el aire de combustión es un proceso fácil y económico. El impacto en la operación es grande por lo que el retorno de la inversión es rápido.

Además de una combustión eficiente se puede disminuir el consumo de combustible en los procesos al hacer una recuperación del calor residual.

En calderas por ejemplo se puede utilizar un economizador para precalentar el agua de reposición con el calor residual de los gases de escape.

En procesos industriales un pequeño cambio en el exceso de aire hace grandes diferencias en el consumo de combustible.

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Procoen es representante de Air Monitor fabricante de equipos para medir aire de combustión en Costa Rica y Panamá

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