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El gas combustible es uno de los combustibles que, en condiciones normales, se encuentran en estado gaseoso . La mayoría de los gases combustibles están compuestos de hidrocarburos (como metano y propano ), hidrógeno , monóxido de carbono o mezclas de estos. Dichos gases son fuentes de energía que pueden transmitirse y distribuirse fácilmente a través de tuberías.
El gas combustible se diferencia de los combustibles líquidos y sólidos , aunque algunos gases combustibles se licúan para su almacenamiento o transporte (por ejemplo, el autogás y el gas licuado de petróleo ). Si bien su naturaleza gaseosa presenta ventajas, como la dificultad de transportar combustibles sólidos y los peligros de derrames inherentes a los combustibles líquidos, también tiene limitaciones. Es posible que un gas combustible pase desapercibido y provoque una explosión . Por este motivo, se añaden odorizantes a la mayoría de los gases combustibles. El tipo de gas combustible más común en la actualidad es el gas natural .
Tipos de gas combustible
Existen dos grandes clases de gases combustibles, que no se basan en su composición química, sino en su origen y en la forma en que se producen: los que se encuentran en la naturaleza y los que se fabrican a partir de otros materiales.
Gas combustible manufacturado
Los gases combustibles manufacturados son aquellos producidos mediante transformaciones químicas de sólidos, líquidos u otros gases. Cuando se obtienen a partir de sólidos, la conversión se denomina gasificación y la instalación se conoce como planta de gas .
Los gases combustibles manufacturados incluyen: [ 1 ] [ 2 ]
- Gas de hulla , obtenido de la pirólisis del carbón.
- Gas de agua , en gran parte obsoleto, obtenido haciendo pasar vapor sobre coque caliente.
- Gas de síntesis , en gran parte obsoleto, obtenido al hacer pasar vapor y aire sobre coque caliente.
- El gas de síntesis , principal tecnología actual, se obtiene principalmente del gas natural.
- El gas de madera , obtenido principalmente de la madera , fue en su momento popular y relevante para los biocombustibles.
- Biogás , obtenido de vertederos
- gas de alto horno
- Hidrógeno procedente de la electrólisis o del reformado con vapor.
El gas de hulla producido por la pirólisis del carbón contiene impurezas como alquitrán, amoníaco y sulfuro de hidrógeno . Estas deben eliminarse y para ello puede ser necesaria una cantidad considerable de instalaciones. [ 3 ]
Gases combustibles extraídos de pozos o minas
En el siglo XX, el gas natural , compuesto principalmente de metano , se convirtió en la principal fuente de combustible, ya que, en lugar de tener que fabricarse mediante diversos procesos, podía extraerse de yacimientos subterráneos. El gas natural puede combinarse con hidrógeno para formar una mezcla conocida como HCNG .
Gases combustibles adicionales obtenidos del gas natural o del petróleo :
- Propano
- Butano
- Gas licuado de petróleo regasificado
La composición del gas natural varía ampliamente, pero la tabla muestra una composición típica. [ 4 ]
El gas natural se produce con agua y condensado de gas. Estos líquidos deben eliminarse antes de que el gas pueda utilizarse como combustible. Incluso después del tratamiento, el gas permanecerá saturado y propenso a condensarse en forma líquida en las tuberías. Esto puede reducirse sobrecalentando el gas combustible. [ 5 ]
Especificación
Además de la composición química, el gas combustible puede necesitar cumplir con parámetros como el poder calorífico , el índice de Wobbe, el punto de rocío, etc. La siguiente especificación corresponde al Sistema Nacional de Transmisión Británico. [ 6 ]
Factor de Combustión Incompleta (FCI): un índice empírico que relaciona la composición de un gas con su tendencia a quemarse incompletamente en un aparato de gas. [ 7 ] Dutton definió el FCI como: FCI = 0,64 × (W − 50,73 + 0,03 × PN) donde W es el índice de Wobbe, MJ/m³ ; PN es el porcentaje volumétrico de C₃H₈ más N₂ en una mezcla de tres componentes. [ 8 ]
Índice de Hollín (IH): un índice empírico que relaciona la composición de un gas con su tendencia a producir hollín durante la combustión en un aparato de gas. [ 7 ]
El poder calorífico del gas manufacturado es de aproximadamente 500 Btu por pie cúbico (18 629 kJ/m³ ) . En cambio, el poder calorífico del gas natural es el doble, alrededor de 1000 Btu por pie cúbico (37 259 kJ/m³ ) . [ 3 ] Para una cantidad determinada de calor, solo se requiere la mitad del volumen de gas natural.
Usos del gas combustible
Uno de sus primeros usos fue el alumbrado público , que propició la instalación generalizada de farolas y la iluminación de edificios en las ciudades. El gas combustible también se utilizaba en hornillos , en particular en el mechero Bunsen de los laboratorios. Asimismo, puede emplearse en calefactores , hornillos de camping e incluso para alimentar vehículos, gracias a su alto poder calorífico.
El gas combustible es ampliamente utilizado por usuarios industriales, comerciales y domésticos. La industria lo utiliza para calentar hornos, calderas y estufas, así como para calefacción y secado de espacios. La industria eléctrica lo utiliza para alimentar turbinas de gas y generar electricidad. Las especificaciones del gas combustible para turbinas de gas pueden ser bastante estrictas. [ 5 ] El gas combustible también puede utilizarse como materia prima para procesos químicos.
En el sector comercial, el gas combustible se utiliza para calefacción, cocina, horneado y secado, y en el sector doméstico para calefacción y cocina.
Actualmente, los gases combustibles, especialmente el gas de síntesis, se utilizan ampliamente para la producción de amoníaco para fertilizantes y para la preparación de muchos detergentes y productos químicos especializados. [ 1 ]
En una planta industrial, el gas combustible puede utilizarse para purgar tuberías y recipientes y evitar la entrada de aire. El gas combustible sobrante puede eliminarse quemándolo en el sistema de antorcha de la planta .
Para los usuarios que queman gas directamente, el gas combustible se suministra a una presión de aproximadamente 15 psi (1 barg). Las turbinas de gas necesitan una presión de suministro de 250-350 psi (17-24 barg).
Referencias
- 1 2 Hiller, Heinz; Reimert, Rainer; Stönner, Hans-Martin (2011). "Producción de gas, 1. Introducción". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi : 10.1002/14356007.a12_169.pub3 . ISBN 978-3527306732.
- ↑ Scott Wilson, D. (1969). La industria moderna del gas . Londres: Edward Arnold. págs. 6, 11–35 .
- 1 2 Williams, Trevor (1981). Historia de la industria británica del gas . Oxford: Oxford University Press. págs. 15–18 , 182. ISBN 0198581572.
- ↑ Cassidy, Richard (1979). Gas: Energía natural . Londres: Frederick Muller Limited. pág. 14.
- 1 2 Asociación de Proveedores de Procesadores de Gas (2004). Libro de datos de ingeniería . Tulsa: GPSA. págs. 18–9 .
- ↑ "Reglamento de seguridad (gestión) del gas de 1996" .
- 1 2 "Comparadores de materiales para decisiones sobre el fin de los residuos Combustibles: gas natural" (PDF) . Consultado el 15 de noviembre de 2023 .
- ↑ Duan (2019). "Estudio experimental de la influencia de los componentes del gas natural en la emisión de CO de una cocina de gas china" . Energies . 12 (20): 3997. doi : 10.3390/en12203997 .
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