Características de la combustión con aire enriquecido con oxígeno y perspectivas de aplicación en PYME con procesos de alta temperatura

The characteristics of oxygen-enriched combustion and perspectives regarding its application in SMEs having high-temperature processes

Las pequeñas y medianas empresas (PYME) con procesos de alta temperatura, como la fundición y los tratamientos térmicos, son de gran importancia social y económica en los países en vía de desarrollo, siendo necesario aumentar su competitividad para garantizar su permanencia en el mercado. Dado que estas empresas son intensivas en el consumo de energía térmica, su competitividad se ve afectada por la obsolescencia y baja eficiencia de los sistemas de combustión, por lo que es necesaria la investigación y divulgación de nuevas tecnologías. Teniendo esto en mente, se presenta una revisión del estado del arte de la combustión con aire enriquecido con oxígeno (OEC), resaltando sus ventajas ambientales y productivas. Con el objetivo de mostrar su potencial se presenta un caso de aplicación a la fusión de latón en un horno autorregenerativo para el que se obtienen reducciones de consumo de combustible, tiempo de proceso y emisiones contaminantes de CO₂ total equivalente del 28, 43 y 34% respectivamente y un incremento del 30% en la eficiencia al aumentar el contenido de O₂ en el comburente de 21 a 35%. Sin embargo, el incremento del costo asociado al suministro de O₂ representa un obstáculo para la penetración de esta tecnología.

Introducción

En la combustión tradicionalmente se ha empleado aire normal (21% O₂ y 79% N₂) como oxidante, siendo el N₂ un consumidor de energía y el responsable de los NO_x, contaminantes indeseados (Boushaki et al., 2007). Al disminuir el N₂ presente en la reacción se reducen las pérdidas de calor sensible, siendo este uno de los métodos más eficientes para el ahorro de energía en combustión (Blasiak et al., 2004; Krishnamurthy et al., 2004). La combustión con estas características se conoce como combustión con aire enriquecido con oxígeno (OEC) (Baukal, 1998; Lambert et al., 1997).

El aumento del O₂ en el comburente mejora las condiciones para la iniciación, sostenimiento y propagación de la llama (Bisio et al., 2001), y su oxidación (Rena et al., 2003), así como la productividad en los procesos (Krishnamurthy et al., 2009; Cheng et al., 2006). Así pues, la OEC es una alternativa para aumentar la competitividad de las PYME del país con procesos a alta temperatura, que se caracterizan por el uso de equipos de combustión con bajas eficiencias térmicas, condiciones críticas de salud ocupacional y poca capacidad adquisitiva (Amell et al., 2007); que repercuten en la calidad de los productos y procesos, los costos de operación, la eficiencia energética, las emisiones contaminantes y las condiciones laborales. Por esta razón las características de la OEC son estudiadas y presentadas a continuación, con el propósito de divulgar esta tecnología en el país y dar señales sobre la pertinencia de realizar desarrollos tecnológicos en el tema que sean adaptable a la escala económica de las PYME.