COMBUSTION DEL GAS NATURAL ARONI MARTINEZ, Lino CAMARENA CERVANTES, Andy DE LA CRUZ HUAROC, Jhoel GASPAR ÑAÑA, FRANK PRESENTADO A: Ing. VILLAVICENCIO RAMON, Félix Albert Presentado por:

¿QUE ES EL GAS NATURAL? Importante fuente de energía fósil liberada por su combustión. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros que se extrae, bien sea de yacimientos independientes (gas no asociado), o junto a yacimientos petrolíferos o de carbón (gas asociado a otros hidrocarburos y gases).

principales usos son: calefacción de edificios y procesos industriales, mediante calderas. como pila de combustible para generar energía eléctrica en vehículos de hidrógeno. combustible cada vez más empleado en camiones, autobuses o buques, en forma de gas natural comprimido (GNC) o gas natural licuado (GNL). como gas natural vehicular. centrales de cogeneración que mediante la producción simultánea de electricidad y calor alcanzan rendimientos energéticos elevados. centrales eléctricas de alto rendimiento.

El poder calorífico superior del combustible es de 10, ,8 kWh/Nm3 (metro cúbico en condiciones normales, i. e. a 0 °C y 1 atm). El GNL permite su transporte marítimo a largas distancias, y sin la necesidad de infraestructuras terrestres, mediante buques metaneros. Su obtención o extracción es más sencilla y económica en comparación con otros combustibles.

PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL SEGÚN EL PAÍS

PROCESO DE COMBUSTIÓN Combustión Reacción de se realiza rápidamente con la conversión de energía química a energía sensible. A una mayor área de contacto se obtiene mayor velocidad de reacción. Reacción de oxidación y exotérmica con desprendimiento de calor Combinación química – Violeta – desprendimiento de calor

Combustible Es aquel compuesto que almacena energía en su estructura molecular, y en contacto con el aire dicha energía es liberada a través de reacciones químicas y expresadas por una llama.

Combustibles gaseosos Un combustible gaseoso es mas fácil de manejar y su combustión es mas limpia y sin problemas de operación. El gas es un combustible de fácil quemado ya que para su combustión solo requiere ser mezclado con determinada cantidad de aire a condiciones optimas de temperatura

Segunda familia Esta familia incluye los gases naturales y las mezclas hidrocarburos-aire cuyo índice de Wobbe superior esté comprendido entre 39,1 MJ/m3 y 54,7 MJ/m3. Grupo H. Gases con índice de Wobbe superior comprendido entre 45,7 MJ/m3 y 54,7 MJ/m3. Grupo L. Gases con índice de Wobbe superior comprendido entre 39,1 MJ/m3 y 44,8 MJ/m3. Grupo E. Gases con índice de Wobbe superior comprendido entre 40,9 MJ/m3 y 54,7 MJ/m3. Esta familia se divide en tres grupos:

Índice de Wobbe Es la relación entre el poder calorífico del gas por unidad de volumen y la raíz cuadrada de su densidad, en las mismas condiciones de referencia. El índice de Wobbe se denomina superior o inferior según que el poder calorífico considerado sea el poder calorífico superior o inferior. Unidades: -megajulio por metro cúbico de gas seco tomado en las condiciones de referencia (MJ/m3), o -megajulio por kilogramo de gas seco (MJ/kg). Símbolos: índice de Wobbe superior: Ws. índice de Wobbe inferior: Wi.

Composición típica del gas natural

GAS NO ASOCIADO cuando está acompañado únicamente por pequeñas cantidades de otros hidrocarburos o gases. GAS ASOCIADO cuando en el yacimiento aparece acompañado de petróleo. Combustibles gaseosos

Reacción de la combustión La ecuación de la reacción presenta el resultado inicial y final no indica el camino real de la reacción que involucra varias etapas

Reacciones de la combustión del gas natural CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O (1)2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O (2) 2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2 (3)C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O (4) Se propone el sistema de reacciones linealmente independientes siguiente, que se llevan a cabo en la cámara de combustión:

Estequiometria de la combustión Es el estudio de la cantidad de materia proporcional en la combinación para que ocurra la reacción. La estequiometria es el punto de partida para el diseño de un equipo de combustión. Permite:

Determinación de oxigeno y aire teórico

Volumen de aire teórico por volumen de gas

Coeficiente de exceso de aire n = 1 : Aire preciso para una combustión estequiométrica n < 1 : Defecto de aire, se dice que la mezcla es rica y la combustión incompleta n > 1 : n > 1 : Exceso de aire, se dice que la mezcla es pobre y la combustión Es la relación entre el volumen de aire aplicado a una combustión y el volumen preciso para una combustión estequiométrica. Se representa mediante un número adimensional (n) cuyo valor puede ser:

Rendimiento de la combustión: Se define como la relación entre el calor útil obtenido (Qutil) y el calor total que aporta el gas combustible (Qtotal). Es decir, la diferencia entre el calor total y el calor útil será el calor perdido en el proceso de combustión, que está formado por: Pérdidas de calor por radiación en el entorno Pérdidas de calor latente en el vapor de agua. Pérdidas de calor sensible en los gases quemados.

Es la cantidad de energía (calor) desprendida por una unidad de combustible en su combustión completa, para unas condiciones determinadas de presión y temperatura de los productos que reaccionan y de los productos resultantes (kWh/kg ó kWh/Nm3) Poder calorífico Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una unidad de volumen de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua generado en la combustión, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor. Es el valor que interesa en los usos industriales. Poder calorífico inferior(PCS)” Hs” Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de una unidad de volumen de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión está condensado y se contabiliza, el calor desprendido en este cambio de fase. El poder calorífico de una muestra de combustible se mide en una bomba calorimétrica. Poder calorífico superior(PCI) “Hi”

Conclusiones: La combustión del gas natural permite conocer que el exceso de aire a utilizar debe ser el mínimo posible, compatible con la estequiometria de combustión completa del combustible, ya que el mismo diluye los gases de combustión y consume calor. Este calor perdido aumenta el consumo de combustible, por lo que el uso de exceso de aire correcto conlleva un ahorro de combustible, con la disminución de emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. El trabajo realizado resulta aplicable tanto en la enseñanza del tema de combustión de gas natural como para equipos que trabajan en el diseño de procesos de combustión o de mejoras de un proceso en operación, desde el punto de vista económico y de preservación del medio ambiente.