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The world energy demand enhances the environmental and operational benefits of natural gas as an energy alternative, due to its composition, mainly methane (CH4), it has low polluting emissions and benefits in energy systems and combustion; hence the search for mixtures of natural gas with other fuels, such as hydrogen (H2), to further enhance its properties. In the present work, some properties were determined numerically and experimentally for the mixture 65% CH4 + 35% H2 at atmospheric conditions of the city of Medellín, Colombia, properties related to the structure, stability of the flame, and autoignition. Numerical simulations and experimental measurements of the laminar deflagration velocity were carried out for dosages between 0.9 and 1.4. In general, the laminar deflagration speed adjusts well to the numerical results, the maximum value of the deflagration speed corresponds to a value of 51.38 cm / s for a dosage of 1.1. Flame instabilities occur for a dosage of 0.75. Additionally, it was found that the optimum operating range of the burner operating with this limit gas is in the range of relative dosages between 0.9

El presente estudio evaluó numérica y experimentalmente en un horno de 20 kW (a gas natural y con un factor de aireación de 1,2) la estabilidad del régimen de combustión sin llama ante la variación de la carga térmica usando diferentes flujos de aire (43 scfm, 63 scfm y 83 scfm) y una mezcla de Aire-Helio (Aire 82,02 scfm y Helio 7,06 scfm); esta última se utilizó con el fin de evaluar el comportamiento del sistema ante un incremento en el calor específico del fluido de carga. El estudio se dividió en dos partes, una parte numérica y otra experimental. A partir de la simulación numérica se calculó el perfil de temperatura, el perfil de CO, el factor de recirculación Kv y la masa de productos de combustión recirculados. En la fase experimental los perfiles de temperatura mostraron una disminución en la temperatura de la cámara de combustión a medida que el flujo de aire de carga incrementaba, sin embargo, esta disminución no afectó la uniformidad térmica dentro del horno. Además, la eficiencia útil mostró un incremento al pasar de un flujo de aire de carga de 43 scfm a 63 scfm, seguido de una disminución al incrementar la carga térmica.

Este artículo presenta los resultados de la evaluación de estrategias de análisis desarrolladas para los motores de combustión convencionales aplicadas al estudio de un motor de encendido provocado de alta relación de compresión. El motor objeto de análisis ha sido obtenido a partir de la transformación a modo encendido provocado de un motor Diesel estacionario. Se ha analizado la precisión del cálculo del dosado relativo a partir de la composición de los gases de escape, el criterio para establecer el inicio de la combustión usando la fracción de calor liberado y el efecto del cálculo de la masa residual en el balance de energía al interior del cilindro. Los resultados sugieren que las estrategias de análisis utilizadas son aplicables a este tipo de motores, pese a tener diferencias de diseño y operacionales respecto a las tecnologías convencionales.

En este artículo, se presenta un estudio numérico y experimental del comportamiento de la radiación de una llama de metano con aire enriquecido con bajas concentraciones oxígeno. Se midió el flux de calor por radiación y se determinó su relación con el porcentaje de enriquecimiento del aire, permitiendo estimar las propiedades radiantes de la llama en función del enriquecimiento con oxígeno. Se utilizó aire con concentraciones de oxígeno desde 21% hasta 22,5%. La simulación se realizó con el software Fluent V6.2.16 y para resolver la ecuación de transferencia radiativa se empleó el modelo de las Ordenadas Discretas. Las propiedades radiantes de la mezcla de gases de combustión (CO, CO2 y H2O) se cuantificaron empleando el modelo de la Suma Ponderada de Gases Grises (WSGGM). La experimentación se llevó a cabo empleando como combustible Gas Natural de la Guajira, un factor de aireación de 1,1 y una potencia térmica de 1,54 kW. Se utilizó un quemador de premezcla tipo Bunsen, en el que se inducía el aire, el cual a su vez es enriquecido con oxígeno proveniente de un cilindro.

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en la caracterización mecánica y ambiental de un motor de encendido por compresión (MEC) para generación de electricidad, operando con diesel y en modo dual diesel-biogás. El motor ha sido acoplado a un generador eléctrico y evaluado a un régimen de 1.800 rpm con varios grados de carga, el biogás se ha simulado con una composición típica de 60% metano (CH4) y 40% de dióxido de carbono (CO2). Se han encontrado disminuciones en la eficiencia efectiva al reducir la cantidad de combustible piloto en modo dual, al igual que aumentos considerables en las emisiones de CH4 y monóxido de carbono (CO), la opacidad del humo no varía significativamente en modo dual, pero muestra una reducción drástica al compararla con las medidas para el motor en modo diesel. Los resultados obtenidos confirman la importancia del uso del biogás como alternativa para mecanismos de desarrollo limpio y como aporte a la disminución de la dependencia energética y económica de los combustibles fósiles

La necesidad de apropiar tendencias tecnológicas de última generación en equipos de combustión con aplicaciones en el sector productivo nacional, despierta el interés por estudiar los parámetros de diseño, optimización y caracterización de nuevos sistemas térmicos. En este artículo se presenta un método para el análisis de procesos de calentamiento con tubo radiante. El modelo se ha desarrollado planteando algunas hipótesis que ayudan a la caracterización de los parámetros mas influyentes involucrados en su funcionamiento y tiene como objetivos servir de guía en la etapa de diseño en aplicaciones industriales y ser una herramienta adecuada para la selección de un sistema de combustión con tubo radiante

Por la creciente utilización del gas natural en ciudades de América Latina situadas a grandes altitudes, es necesario estudiar de qué manera la altitud afecta algunos fenómenos de combustión. Uno de los parámetros que se afecta es la velocidad de deflagración.En este trabajo se estudia experimentalmente el comportamiento de la velocidad de deflagración con la altitud, para lo cual se realizaron ensayos en sitios con altitudes de 40, 550, 1.550, 2.040 y 2.550 m, encontrándose que las variaciones son leves

El crecimiento económico y poblacional ha llevado a un incremento en la demanda del sector energético, donde predomina el consumo de combustibles fósiles. Por esta razón, se ha despertado el interés investigativo en la búsqueda de combustibles alternativos que mitiguen la dependencia a los combustibles fósiles, aporten valor energético y disminuyan las emisiones de gases de efecto invernadero. El gas de síntesis se considera como el aditivo idóneo para formar mezclas con hidrocarburos fósiles. La literatura reporta diferentes estudios de caracterización de mezclas C1C4/gas de síntesis, donde aún no se tienen resultados de mezclas con GLP. El presente estudio se centra en el cálculo numérico y experimental de la velocidad de deflagración laminar para una mezcla 50% C3 H8 -50% gas de síntesis a condiciones atmosféricas de 295 K y 0.849 bar. Los resultados obtenidos contribuyen a la introducción de combustibles alternativos en el mercado energético a partir de la caracterización de estos en términos de velocidad de deflagración, propiedad influyente en la operación y diseño de equipos de combustión.

In this paper, analysis of the mechanical and environmental performances of a compression ignition engine working with diesel and diesel-biogas as fuels is carried out. The engine has been coupled to an electricity generator and tested at a constant speed of 1800 rpm for different loads. The biogas has been simulated from a mixture of methane and carbon dioxide with a fraction of 60% and 40% by volume, respectively. Decreases of the thermal effi ciency as well as important increases in methane and carbon monoxide emissions in dual-fuel operation were found when the quantity of pilot fuel was reduced. Opacity varied slightly in dual-fuel operation. However, opacity presented a hard reduction in dual fuel operation with respect to diesel operation. Results validate the importance of using biogas as an alternative for Clean Development Mechanisms and a way to reduce economic fossil fuel dependency.

The need for adopting the latest technological tendencies in combustion appliances, which have potential applications in the national industry, gives rise to an interest in studying the parameters of design, optimization and characterization of new thermal systems. A method for the analysis of heat transfer processes involving radiant tubes is presented in this article. Some hypotheses used in the development of the model considered helpful for the characterization of the most influencing parameters involved in the model are presented. The model attempts to serve as a guide during the design phase in industrial applications, and to be an adequate tool for the selection of a combustion system with radiant tube.

By the increasing use of natural gas in cities of Latin America located to high altitude, is necessary to study the effect of the altitude on the combustion, for example the burning velocity. This work is an experimental study of as it changes to the burning velocity with the altitude, being made test in sites with altitude of 40, 550, 1.020, 1.550, 2.040 and 2.550 meters. The result was that the variations are slight.

The utilization of new renewable energy sources has been of special interest during the past years, seeking to decrease our dependence on fossil fuels and the corresponding environmental impact derived from their use. The combustion properties of a simulated gas composed of 60% methane and 40% carbon dioxide in volume are determined in this paper by means of calculation algorithms developed by the GASURE team, comparing them to pure methane properties. Furthermore, the effect of these properties on premixed flame characteristic phenomena is demonstrated. These properties were determined by theoretical estimations. The characteristic phenomena (laminar deflagration velocity, flame structure, radiation pattern) are determined experimentally. Results show a high effect of carbon dioxide in the combustion properties and characteristic parameters of a biogas premixed flame such as laminar deflagration velocity, flame structure and gas-methane exchangeability problems. The difference regarding flame structure and combustion properties lead to a difference in radiation pattern of the gases studied.La utilización de nuevas fuentes de energía renovables ha tenido especial interés en los últimos años buscando disminuir la dependencia de los combustibles fósiles y el impacto ambiental que ellos generan. En este trabajo se determinan las propiedades de combustión de un biogas simulado, compuesto por metano en un 60% y dióxido de carbono en un 40% en volumen, por medio de algoritmos de cálculo desarrollados por el Grupo GASURE y se comparan con las del metano puro. Igualmente se muestra el efecto de estas propiedades en los fenómenos característicos de una llama de premezcla. La determinación de estas propiedades se realizaron mediante estimaciones teóricas y los fenómenos característicos (velocidad de deflagración laminar, estructura de llama, patrón de radiación) se determinaron experimentalmente. Los resultados muestran un gran efecto del dióxido de carbono en las propiedades de combustión y los parámetros característicos de una llama de premezcla de biogas como la velocidad de deflagración laminar, la estructura de llama y problemas de intercambiabilidad entre este gas y el metano. La diferencia en la estructura de llama y las propiedades de combustión conllevan a una diferencia en el patrón de radiación de los gases estudiados.utilização de novas fontes de energia renováveis têm tido especial interesse nos últimos anos buscando diminuir a dependência dos combustíveis fósseis e o impacto ambiental que eles geram. Neste trabalho determinamse as propriedades de combustão de um biogás simulado, composto por metano em um 60% e dióxido de carbono em um 40% em volume, por meio de algoritmos de cálculo desenvolvidos pelo Grupo GASURE comparamse com as do metano puro. Igualmente se mostra o efeito destas propriedades nos fenômenos característicos de uma chama de prémistura. A determinação destas propriedades foi realizada mediante estimações teóricas e os fenômenos característicos (velocidade de deflagração laminar, estrutura de chama, padrão de radiação) determinaramse experimentalmente. Os resultados mostram um grande efeito do dióxido de carbono nas propriedades de combustão e os parâmetros característicos de uma chama de prémistura de biogás como a velocidade de deflagração laminar, a estrutura de chama e problemas de intercambiabilidade entre este gás e o metano. A diferença na estrutura de chama e as propriedades de combustão levam a uma diferença no padrão de radiação dos gases estudados.

En este trabajo se comparan las eficiencias de combustión utilizando como combustible gas natural de la Guajira y diesel de caldera, con factores de aireación de 1,07, 1, 16, 1,26, 1,34, 1,45 y condiciones tubos sucios y lim­pios, como resultado de ensayos en una caldera pirotubular dual de 30 BHP. Se encontró que la eficiencia de combustión con base en el poder calorífico superior en condición de tubos sucios resultó mayor para el diesel de caldera en valores que oscilan entre el 3,2 y 4,5% dependiendo del factor de aireación. Cuando se compara la condición de tubos limpios para el gas natural y sucios para el diesel, la eficiencia sigue siendo mayor para este último pero la diferen­cia porcentual disminuye significativamente. La eficiencia con base en el poder calorífico inferior y condición tubos lim­pios, resultó mayor para el gas natural con diferencias porcentuales que osci­lan entre 3 y 5,2% dependiendo del factor de aireación. Con estos resultados se demuestra cómo la composición y naturaleza del com­bustible tiene una fuerte incidencia en la eficiencia de combustión.

El desarrollo tecnológico de la industria del gas en Colombia, para el uso eficiente y seguro del gas natural, requiere la asimilación y adaptación de tecnologías de nueva generación, es por ello que en este artículo se presentan los resultados sobre el diseño, construcción y caracterización de un prototipo de quemador de tubo radiante regenerativo de una potencia térmica de 9,94 kW y un factor de aireación 1,05. Este sistema aprovecha la alta temperatura de salida de los humos de combustión, después que estos realizan un recorrido por un tubo metálico donde transfieren el calor en forma de radiación, para calentar un lecho cerámico que tiene la capacidad de absorber una parte del calor de los humos para luego transferirlo a una corriente de aire frío. Los beneficios que trae el calentamiento del aire son el ahorro de combustible, comparado con otros procesos que no incorporan recuperación de calor de los gases de combustión. En este trabajo se ha logrado poner a prueba una metodología para el diseño de este tipo de quemadores y para alcanzar temperaturas máximas de calentamiento del aire de combustión de 377,9 ºC, mediante la utilización de un ma­terial disponible en el mercado nacional, cuyas propiedades regenerativas deben estudiarse a profundidad.

El programa de masificación de gas natural aporta un elemento nuevo de gran importancia para los proyectos de cogeneración de pequeña y mediana escala en la industria del interior del país. Las nuevas tecnologías de motores de combustión interna alternativos (MClA) diseñados para operar con gas natural exclusivamente o para operación dual diesel-gas natural, ofrecen rendimientos globales más elevados que los motores convencionales, con ventajas ambientales significativas. Este artículo, además de presentar un estado del arte de estas tecnologías, aporta nuevos elementos para evaluar la viabilidad técnico-económica de proyectos de cogeneración valiéndose de las unidades existentes que se han utilizado para autogeneración. El trabajo también resalta las múltiples posibilidades que presentan los MCIA en el campo de la cogeneración a las pequeñas y medianas empresas (PYMES) aprovechando la exergía del calor de los gases de escape no solo en la generación directa de vapor o agua caliente a diferentes temperaturas, sino también en procesos de precalentamiento de fluidos utilizados en sistemas energéticos convencionales.

La historia de la energía se ha caracterizado por la irrupción cíclica de paradigmas energéticos que inducen transformaciones con grandes impactos económicos y sociales. El advenimiento de un paradigma energético es resultado de la conjunción de varios factores que operan simultáneamente y se retroalimentan entre sí: disponibilidad de un recurso energético, innovaciones tecnológicas en los sistemas de conversión energética y exigencias del contexto económico, social y más recientemente, el factor ambiental. En este artículo a la luz de los factores anteriores se examina por qué el gas natural se está constituyendo en un nuevo vector energético en la economía y por qué se perfila como el componente fundamental de la matriz energética mundial en las próximas décadas.

El plan de masificación del gas natural en Colombia se realiza en una diversidad de pisos térmicos, que van desde cero a dos mil seiscientos metros de altitud, el mayor mercado se sitúa en La región andina, que se caracteriza por La ubicación de importantes centros urbanos con altitudes que oscilan entre mil y dos mil seiscientos metros. En aplicaciones comerciales y residenciales los sistemas de combustión aplicados son quemadores atmosféricos cuya potencia e afectada por la altitud. En el presente trabajo se realiza una verificación experimental del efecto de altitud en la potencia de quemadores atmosféricos que usan combustibles gaseosos, con el propósito de precisar el orden de magnitud en la disminución de este parámetro, para sustentar acciones normativas y posibles investigaciones que atenúen este efecto. Se encontró que la potencia de los quemadores atmosféricos disminuye 1,5% por cada 304 m de altitud

En este artículo se presenta un balance completo de la energía en el vehículo cuando éste funciona en modo bicombustible. gasolina-gas natural. Para determinar el factor de equivalencia energético entre ambos combustibles (m3 GNC/ gal de gasolina). En el modelo se han incluido el motor, la transmisión y el efecto de sobrepeso de los cilindros. Los resultados muestran que el gas natural de la Guajira, no obstante ser el más puro de Colombia, tiene una relación 14,5% menos favorable que el gas natural de Cusiana y 5,6% menos favorable que el gas natural de Apiay. Esto deja de manifiesto la necesidad de estudiar la intercambialidad de los diferentes gases naturales colombianos.

En la última década del siglo XX se incrementó de manera significativa la com­ponente térmica de gas en la generación de electricidad en Colombia, pues se han instalado aproximadamente 2.800 MW con turbinas de gas. Estas tienen el inconveniente de que cuando se incrementa la temperatura ambiente pierden potencia. Para atenuar este efecto se enfría el aire antes de entrar a la máquina, aplicando diferentes tecnologías. En este trabajo se analiza cómo las altas humedades relativas en los sitios de instalación de las centrales de gas incrementan de manera significativa la carga térmica para el enfriamiento del aire (los Jugares donde se han instalado los proyectos térmicos de gas en Colombia presentan humedad relativa promedio del 80%), también se examina cómo esto incide sobre los estudios de viabilidad económica de la aplicación de las tecnologías de enfriamiento del aire para re­cuperar la potencia en centrales térmicas de gas en Colombia.

El uso del gas natural en los procesos de cocción y calentamiento de agua en el sector residencial del Valle de Aburrá, representará una importante aplica­ción de este energético. Históricamente los requerimientos energéticos de los procesos citados han sido satisfechos con electricidad. En el estudio de la sustitución de la electricidad es necesario estimar el consu­mo de gas natural para seguir satisfaciendo los requerimientos energéticos de los diferentes estratos, suponiendo que los hábitos alimenticios en estos no tienen variaciones importantes en el tiempo. Dado que el volumen de gas natural requerido para sustituir la electricidad en las condiciones planteadas depende del consumo de energía eléctrica antes de la sustitución, de la eficiencia de los equipos eléctricos, de la eficiencia de los equipos de gas que se van a instalar y del poder calorífico del gas sustituto, la determinación de estas eficiencias es necesaria. En este trabajo se presentan los cálculos de eficiencias de cocinas eléctricas y a gas en procesos de cocción, teniendo en c

En el presente trabajo se hace un análisis comparativo de lo que implicaría para el país desde el punto de vista de la conservación de los recursos energéticos y los impactos ambientales la ejecución de proyectos térmicos a gas natural con tecnología de alta y baja eficiencia.