# Análisis 55: Combustión de CH4. Emisiones NOx

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Obtener las fracciones másicas de los productos de combustión del conjunto de reacciones de disociación siguiente:

Reacción 1: 0.5 N<sub>2</sub> + 0.5 O<sub>2</sub> <--> NO

Reacción 2: NO + 0.5 N<sub>2</sub> <--> N<sub>2</sub>O

Reacción 3: 0.5 N<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> <----> NO<sub>2</sub>

Reacción 4: 2 NO<sub>2</sub> <--> N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>

Para la combustión de CH<sub>4</sub>(g) con un 150 % de aire estequiométrico, saliendo los productos de combustión a la temperatura de 1500 ºC. Obtener el calor intercambiado, los productos de combustión, temperatura de rocío, y la temperatura adiabática de la llama.
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Los NO<sub>x</sub> están formados principalmente por NO y NO<sub>2</sub>, y se originan a partir de una reacción endotérmica durante el proceso de combustión entre oxígeno, O<sub>2</sub> (que constituye el 21 % del aire) y nitrógeno, N<sub>2</sub> (que constituye el 78 % del aire).

Los óxidos de nitrógeno son altamente tóxicos y ácidos. Las agencias ambientales los consideran contaminantes del aire atmosférico. Cuando los gases NOx reaccionan con el oxígeno de la atmósfera, el ozono a nivel del suelo (O<sub>3</sub>), se forman ácido nítrico corrosivo y nitratos orgánicos tóxicos.

La presencia de estas sustancias en el aire provoca importantes problemas de salud humana y contribuye a la formación de lluvia ácida y al deterioro de la calidad del agua y el aire. Además, estas condiciones ambientales debilitadas afectan negativamente a la agricultura al matar el tejido vegetal y disminuir la tasa de crecimiento de las plantas.

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A altas temperaturas de combustión, el nitrógeno presente en el combustible y en el aire ambiente se combina con el oxígeno del aire y forma el monóxido de nitrógeno (NO). Después de algún tiempo, este gas incoloro se oxida en combinación con el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno (NO<sub>2</sub>). El NO<sub>2</sub> es soluble en agua, tóxico si se respira (produce daños irreversibles en el pulmón) y contribuye a la formación del ozono en combinación con la radiación ultravioleta (luz solar), pero genera niebla tóxica (smog) y lluvia ácida. El NO y NO<sub>2</sub> en conjunto se llama óxidos de nitrógeno (NO<sub>x</sub>). En calderas de gasoil o gas, los valores típicos de estos los gases de combustión son 50 ppm -- 100 ppm.

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**En condición adiabática:**

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Observamos que la concentración de NO es elevada a altas temperaturas, mucho mayor que las concentraciones de NO<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>O y N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>. El NO es el contaminante primario que se forma en las reacciones de combustión. Al decrecer la temperatura bajan todas las concentraciones de los NO<sub>x</sub> (la formación de NO<sub>x</sub> disminuye).
