Análisis 4: Combustión de un gas natural. Intercambiabilidad de gases.

La composición molar de un gas natural a 40 ºC y 100 kPa, es la siguiente:

• Metano, CH₄ (76%)

• Etano, C₂H₆ (14%)

• Propano, C₃H₈ (5.5%)

• n-Butano, C₄H₁₀ (1.5%)

• cis-2-Butene, C₄H₈ (0.4%)

• Dióxido de carbono, CO₂ (1.8%)

• Nitrógeno, N₂ (0.8%).

Determinar:

1. Relación aire/combustible estequiométrica

2. Poder calorífico de combustible en kJ/m³

3. Temperatura adiabática de la llama

4. Calor liberado en kJ/mol combustible si los productos de combustión salen a 1000 ºC

5. Eficiencia de la combustión

6. Productos de la combustión para un exceso de aire del 33%

7. Relación aire/combustible

8. Temperatura de rocío de los humos en ºC

9. Índice de Wobbe, para un gas sustituto formado por 70% de CH₄ y 30% de C₂H₆

10. Otros índices de intercambiabilidad: Weaver y AGA

Modificando el coeficiente de exceso de aire:

En la tabla anterior se verifica porque es importante saber calcular el índice de Wobbe, ya que, es el parámetro que se emplea para agrupar los gases en tres familias. Las familias de dividen en grupos en función del poder calorífico de dicha mezcla gaseosa.

El WI es un factor crítico para minimizar el impacto de fluctuaciones en el suministro de gas combustible y aumentar la eficiencia del sistema de combustión porque los equipos diseñados para operar en un cierto WI generalmente tienen una tolerancia de solo ~5%. Si dos combustibles tienen índices de Wobbe idénticos para la misma presión y los ajustes de válvula dados, la energía la salida también será idéntica, para asegurar la combustión satisfactoria en un quemador.