Índices de Woobe y Delbourg: límites de intercambiabilidad de gases
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Dos índices con los que puedo determinar los límites para los cuales los gases son intercambiables.
- Índice de Woobe [W]: se obtiene a partir de un mechero convencional de gas. Está relacionado con el poder calorífico.
- Índice de Delbourg[C]: Indica la calidad de la combustión, que sea limpia. Está relacionado con la composición del gas.
Dos gases son intercambiables cuando usando la primera presión de distribución y sin realizar cambios en los depósitos receptores (de los clientes), producen que los equipos funcionen de manera similar en cuanto a:
- Flujo de calor (la potencia térmica no varía)
- El comportamiento de su llama, manteniéndose estable sin retroceso ni desprendimiento.
- La higiene de la combustión, es decir, la combustión se produce de forma completa.
- No se forman depósitos.
¿Cuáles son las consecuencias del exceso o defecto del aire en combustión? ¿Qué es la combustión higiénica? ¿Qué es el índice de Wobbe?
En la práctica es imposible obtener una combustión completa suministrando la cantidad teórica (estequiométrica) de aire, pues es prácticamente imposible que todo el oxígeno (el justo) del aire se combine con todas las sustancias combustibles hasta completar la reacción (se requiere un determinado tiempo y condiciones). Si queremos que todo el oxígeno del aire suministrado se combine, sería necesario utilizar un exceso de combustible (defecto de aire), lo que naturalmente genera una pérdida importante de rendimiento térmico y económico, además de producir a su vez contaminación por inquemados. Por ello, lo lógico es que exista un exceso de aire mínimo para que reaccione todo el combustible. Esto provocará la dilución del gas y una pérdida térmica en humos.
Una combustión se denomina higiénica cuando esta se produce de forma completa (reacciona todo el combustible y todo el oxígeno).
El índice de Wobble es un parámetro que sirve para determinar la cantidad de energía que fluirá a través de un orificio dado y a una presión de gas determinada. Se calcula de la siguiente forma, siendo “PCS” el poder calorífico superior y “ρ” la densidad del gas respecto al aire:
Se consideran tres familias de gases:
- Gases pobres:
- Gas de coquería
- Gases manufacturados: aire metanado, aire propanado, aire butanado.
- Gases ricos:
- Gas natural
- Aire propanado de alto índice de Wobbe
- Gases muy ricos:
- Propano comercial
- Butano comercial
Ciclo Linde Hampson:
Como el gas natural suele encontrarse a distancias considerables de los centros de consumo, un método eficaz para el transporte económico es su licuación bajo presiones relativamente bajas, y de este modo, transportarlo criogénicamente en estado líquido a -161 ⁰C en metaneros o camiones cisterna, puesto que 1 m3 de GNL se expande aproximadamente a 625 m3 de gas, a temperatura y presión ambientes.
El proceso Linde – Hampson consiste en un incremento isotérmico de la presión inicial (P1) del gas, hasta una presión muy elevada (P2), extrayendo el calor de compresión mediante cambiadores de calor refrigerados con agua o aire (q); y bajando posteriormente la temperatura del gas comprimido con un líquido refrigerante mediante nuevos cambiadores (3). Después se continúa bajando la temperatura con otros cambiadores de calor que utilizan como refrigerante N2 líquido o propano.
El gas en este punto se encuentra muy frío y a elevada presión (5). A continuación, se realiza una expansión isotrópica en una cámara de expansión, produciéndose el sobreenfriamiento (6) debido al efecto Joule – Thomson, que licúa el gas. Parte del licuado se extrae continuamente
- y el correspondiente al vapor de saturación del líquido (8) se utiliza en los cambiadores de calor a contracorriente (9), que se calienta hasta T1 a lo largo de la isobara P1, comenzando un nuevo ciclo frigorífico.