Desarrollo y evaluación de un quemador de combustión sin llama a gas natural usando aire enriquecido con oxígeno. (2011)
A nivel mundial, las tendencias de los nuevos sistemas de combustión se orientan hacia la alta eficiencia y a las mínimas emisiones de sustancias contaminantes. En la búsqueda de este ideal recientemente (década de los 90) se descubrió el fenómeno conocido como ""combustión sin llama"" con la cual se logran eficiencias de combustión superiores al 70% y emisiones de CO y NOx inferiores a un dígito (en ppm). Para que la eficiencia de combustión sea aun mayor y las emisiones de contaminantes aun menores, a principio de este siglo se comenzaron a desarrollar sistemas de combustión sin llama en los que se reemplaza el aire normal (21 % O2, 79% N2) por aire enriquecido con Oxígeno (AECO), esto es, aire con un porcentaje de O2 superior al 23%. En la literatura científica internacional a este sistema se le conoce como ""Quemador de combustión sin llama con aire enriquecido con Oxígeno"". Con esta tecnología se logra entonces altas temperaturas de precalentamiento del aire y del proceso, bajas emisiones de NOx y CO, altas eficiencias de proceso, reducciones en los tamaños de las cámaras de combustión y de los sistemas de recuperación de calor. El desarrollo tecnológico de un quemador con combustión sin llama empleando Aire Enriquecido con Oxígeno y recuperación autoregenerativa de calor, resulta un problema complejo, dado que se requiere: implementar un adecuado algoritmo de diseño, seleccionar cuidadosa de los materiales de fabricación, diseñar el sistema de control el cual debe garantizar una respuesta que garantice la confiabilidad del sistema. Para lograr los objetivos se comenzará por hacer una profundización teórica de los fundamentos científicos y tecnológicos del modo de combustión sin llama cuando se utiliza como comburente aire enriquecido con Oxígeno, y de los relacionados con la recuperación regenerativa de calor. Luego se realizarán los balances de energía y materia para el diseño preliminar del prototipo, posteriormente y utilizando el software FLUENT se simularán numéricamente los prototipos preliminares. Los resultados arrojados por la simulación servirán de insumo para el diseño y construcción del prototipo definitivo, finalmente se procederá con la realización de simulación numérica del prototipo definitivo, con la evaluación experimental del prototipo y con las comparaciones de las mediciones con los resultados de la simulación numérica. La combustión sin llama con AECO se constituye en un modo revolucionario de combustión, de gran interés para la investigación fundamental y con amplio potencial de innovaciones tecnológicas en sistemas energéticos térmicos. Es por lo anterior que al finalizar este proyecto se deberá haber solicitado como mínimo una patente del prototipo desarrollado, el cual tendrá alta eficiencia de combustión (superiores al 75 %), bajas emisiones contaminantes y será adaptable y aplicable a la escala económica de la industria nacional con procesos de alta temperatura.