SlideShare una empresa de Scribd logo
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
PRODUCIDA POR TURBORREACTORES
Y TURBINAS DE GAS«
                                                                                     Por C. SÁNCHEZ TARIFA
                                                                                           Dr. Ingeniero Aeronáutico.



                                       RESUMEN
                                              Se estudia en este trabajo la contaminación atmosférica produ-
                                        cida por turborreactores y turbinas de gas en sus dos aspectos de avia-
                                        ción y automoción.
                                              Las conclusiones más importantes son de que las principales fuen-
                                        tes de contaminación son las debidas a las partículas carbonosas (humo)
                                        y los óxidos de nitrógeno, y de que la primera fuente de contamina-
                                        ción es relativamente fácil de eliminar y muy difícil la segunda.



Un Boeing 737 despega con uno de sus motores Pratt & Wítney JT8D tratado para eliminar el humo y con el otro
                                             motor sin tratar.




    (*) Este trabajo fue presentado en un Colocpuio organizado por eJ IísTA, sobre "Coiitanunaeión atmosférica", en m.ivo
de 1969.
1.   Introducción                                       actualidad un factor de la mayor importancia para
                                                        impulsar su entrada en la automoción.
    El problema de la contaminación atmosférica             En el cuadro i se resumen los tipos de motores
originada por turborreactores y turbinas de gas tie-    de reacción y turbinas de gas y sus posibles proble-
ne dos aspectos principales:                            mas específicos de contaminación atmosférica:
     En primer lugar, la posible contaminación pro-                                 CUADRO         N°1
ducida en aeropuertos por los aviones equipados
con turborreactores y turbohélices, y en segundo                   MOTORES             PROBLEMAS                 POSIBLES
                                                                                      ESPECÍFICOS             CONTAMINANTES
lugar, la contaminación en ciudades originada por            z
                                                             o
turbinas de gas industriales y, sobre todo, para au-                                                         CARBÓN(HUMO)
                                                             <                      VISIBILIDAD EN         ÍVISIBILIDAD Y EFECTOS
tomoción. Este último caso es importante, pues,                    TURBORREACTO-    AEROPUERTOS
                                                                   RES.                                         CANCERÍGENOS)
aunque las turbinas de gas para automóviles y ca-            UJ
miones aún se encuentran en fas; experimental, las       ce                         CONTAMINACIÓN, ES-

excelentes características que, como veremos, pre-
sentan respecto a la contaminación atmosférica pu-
                                                         i         TURBOHEUCES
                                                                                    PECIALMENTE EN A E -
                                                                                    ROPUERTOS SIDLyVIOL
                                                                                                            OXIDO DE CARBONO
                                                                                                                 (TOXICO)

                                                                                                           HiDROCAKBUROS h j
dieran constituir un factor esencial a considerar con        <     TURBINAS DE GAS                         QUEMADOS YALDEHI-
                                                                   INDUSTRIALES    CONTAMINACIÓN
vistas a su posible introducción comercial en com-                                                         DOS (SMOG Y EFECTOS
                                                         UJ                                                CANCERÍGENOS )
petencia con el motor alternativo.                           o                          EN ZONAS
                                                             (.1
     A primera vista pudiera parecer que no hay              <                                              ÓXIDOS DE NITRÓGENO
                                                             z     TURBINAS DEGAS
                                                                                        URBANAS                    (TÓXICOS)
problemas de contaminación atmosférica en los ae-            m     PARA AUTOMOOON
                                                             c¿                                             Ó X I D O S DE A Z U F R E
ropuertos, ya que se encuentran en zonas poco po-            I—                                            (coRRos:yos Y TÓXICOS:
bladas y no parece que existan problemas aprecia-
bles de contaminación: pero como se verá, esta au-
                                                        2,         Producción d« contaminantes
sencia de problemas se debe a la eficiencia actual
con que queman los motores de reacción.
                                                             Son bien conocidos los contaminantes típicos
      Esta eficiencia del proceso de combustión en      que pueden producirse en el proceso de la combus-
cuanto a contaminación atmosférica es realmente         tión de hidrocarburos en aire. Son el óxido de car-
importante, ya que los turborreactores de los avio-     bono (tóxico), óxidos de azufre (tóxicos y corrosi-
nes comerciales quemar) cantidades muy grandes de       vos), óxidos de nitrógeno (tóxicos), partículas car-
combustible en las proximidades de los aeropuertos,     bonosas o humo (visibilidad, suciedad, productos
Pueden citarse, por ejemplo, que en un aeropuerto       cancerígenos) y aldehidos e hidrocarburos no que-
de gran tráfico pueden llegarse a quemar centena-       mados (irritantes y tóxicos) : siendo también co-
res de toneladas de hidrocarburos por hora, lo que      nocidas las condiciones fisicoquímicas de los procesos
haría el aeropuerto inutilizable por falta de visibi-   de combustible que originan estos contaminantes.
lidad, si es que la combustión produjera cantida-            Se describirá a continuación cómo se lleva a
des importantes de humo, o haría el aeropuerto y        cabo el proceso de combustión en turborreactores y
sus zonas limítrofes inhabitables si los turborreac-    turbinas de gas. con objeto de analizar las posibles
tores produjesen cantidades importantes de conta-       zonas o fuentes de producción de contaminantes.
minantes nocivos para la salud.                              Es sabido que la riqueza final de la mezcla aire-
    Estos problemas de contaminación en los aero-       combustible en los motores de reacción, a la salida
puertos adquieren una importancia especial en el caso   de la cámara de combustión, es muy inferior a la
de los futuros aeropuertos para aviones S T O L o       estequiométrica, operándose con excesos de aire com-
V T O L o de despegue corto o vertical, ya que esta-    prendidos entre las tres a cuatro veces la necesaria
rán situados en el interior de las ciudades.            para la combustión estricta, siendo la principal ra-
    Las turbinas de gas funcionan con un proceso        zón de este exceso de aire la necesidad de mantener
motor totalmente análogo al de los turborreactores,     los alabes de la turbina por debajo de límites pre-
aunque, generalmente, con relaciones de compresión      fijados de la temperatura de los gases.
más pequeñas y con temperaturas de combustión                Por razones de eficiencia de la combustión, es-
algo más reducidas. Así, pues, sus problemas de         pecialmente a regímenes bajos, y encendido de la
emisión de contaminantes son completamente aná-         mezcla: así como por fenómenos de apagado en
logos, por lo que no exigen ningún estudio por se-      altura y condiciones de reencendido de la cámara
parado.                                                 también en altura, en el caso de los motores de
      Como se verá, es muy pequeña la contami-          aviación, es imprescindible que la combustión se
nación atmosférica que producen, y esto es en la        realice con una cantidad de aire próxima a la este-
quíométrica. Ello obliga a separar el aire que llega               to de vista de la contaminación, no constituyen
a las cámaras de combustión en dos corrientes: el                  problema alguno.
aire-primario, que entra directamente en la cámara                      En las figuras 3 y 4 (reí. 1) se presentan datos
de combustión y con el que principalmente se rea-                  típicos de la emisión de contaminantes en turbo-
liza el proceso de combustión, y el aire secundario,               rreactores y turbinas de gas. comparándolos con
que rodea el denominado tubo de ¡lamas (fig. 2) y                  emisiones características de los motores típicos de
que va penetrando y mezclándose poco a poco con                    automóviles, incluyéndose, también, los límites má-
el aire primario y gases de combustión.                            ximos que están introduciendo las autoridades fe-
     Las partículas carbonosas (humo) y el óxido                   derales de los Estados Unidos.
de carbono se forman en zonas deficientes en oxí-                       Estas figuras, así como !a mayoría de los datos
geno, pero en las que los gases están a alta tempe-                experimentales que se exponen en este trabajo, es-
ratura.                                                            tán tomados de unos recientes trabajos de investi-
     Una zona de esta clase existe en la parte central             gación sobre la contaminación originada por los
de la cámara próxima al inyector, en !a que pu-                    motores de reacción y turbinas de gas, llevados a
dieran originarse dichos contaminantes.                            cabo por la Rolls-Royce y Pratt and Whitney (re-
                                                                   ferencias r y 2).
     Por el contrario, los hidrocarburos no quema-
                                                                        Puede verse en dichas figuras qu¿ los óxidos de
dos y aldehidos s.> forman también en zonas de-
                                                                   carbono e hidrocarburos no quemados no constitu-
ficitarias de oxígeno, pero en las que los gases se
                                                                   yen problema alguno en los motores de turbina,
encuentran a baja temperatura. Estas zonas sola-
                                                                   La producción de óxidos de nitrógeno, aunque es
mente pueden existir en las proximidades de las pa-
                                                                   considerablemente menor que en el caso de los mo-
redes de] tubo de llamas, que se encuentra refrige-
                                                                   tores de automóvil, hay que considerarlos a causa
rado por el aire secundario.
                                                                   de su elevada toxicidad y al gran volumen de ga-
     Los óxidos de nitrógeno se originan en zonas                  ses que expelen los motores de reacción.
de alta temperatura de combustión y con abundan-                        Finalmente, la formación de partículas carbo-
cia de oxígeno, tales como las indicadas en la figura.             nosas, o humo, es un problema típico de los moto-
     Finalmente, los compuestos de azufre se for-                  res de turbina, que no existe prácticamente en ¡os
man en condiciones de combustión completa cuan-                    motores alternativos de gasolina de automoción.
do existe azufre libre en el combustible, siendo
imprescindible, por tanto, limitar la cantidad má-                 3.   El problema de la formación de humo en los
xima del mismo. En aviación, ¡as normas de ca-                          motores de reacción
lidad limitan estrictamente el contenido en azufre,
por la que los compuestos de azufre, desde el pun-                      El humo se produce por la formación de peque-

                                                         Fig. 2.

                                                HIDROCARBUROS NO
                                               AQUEMADOS Y ALDEHIDOS
                                                                                                          AMAS

                                                                                                    8 0 0 - 1200 °C
                 ALETAS




     INYECCIÓN DE
     COMBUSTIBLE

          CARBÓN (HUMO)


                       2000°C
                                             400 °C
0.4
 ^
            OXIDO DE CARBONO                                                      HIDROCARBU-
                                                                                  ROS NO QUEMA-
                                                       AUTOMÓVIL                  DOS
            AUTOMÓVIL                                   TÍPICO
             TÍPICO
                                                                                                                  -0.3
               E 3
                                             Lü
      X-
     -CKI
                                          4¿
                                           >
                                                                                                                   0,2
  Ro-                                        Lü
   ce:
                Lü




                      ÜM1IE-FEDERAL,                   -a
                                                                            1
                                                                            N^      MOTOR DE
                                                                                                                   0,1

                      3  MOTOR DE                                           ^         REACCIÓN
                      2—REACCIÓN—I                     _2_U_M[ r_E_
                                                       Q_
                      ^       RALENT
                      EL0,05%   í 01 7c                                     IIÍÍARTP               °-05O/°
     Fig. 3,



                                                                                                    Fia. 4.

                                      i0,5                                                                     ^bU
ÓXIDOS DE NITRÓGENO                                                   CARBÓN


                                          0,4                                                                      40
AUTOMÓVIL                 MOTOR DE
 TÍPICO                   REACCIÓN

                                          0.3                                 GRIS        OSCURO
                                                  Lü                                                               30
                ACTUALMENTE NO                               
                EXISTE LIMITE LEGAL
                                                  O          '•H
                                                             ^a-;
                                          0,2                ice:    O                                    LO
                                                                                                                  20
     >x-
                                                                     z       GRIS CLARO                       o
                          X                                          üJ              ;=
                                                                     -)              ™                    Lü
                                                             x   X   <r              CQ                       o
                                                                                     -RR.R




                                                                                                          BINA
                                                                     EY(R




     2                   -2-              0,1                                                             = •10
               FÑ^T
     CL                   0.
                         C¿    Lü                                    Q. A P E N A S          V I S I R l F ce
                                                                     U,               *                   _J
                y:             <
                               CC
                                                             <* ce^                                       h-

                •a-
ñas paiticulas de caibon durante el proceso de com-           miento de la cámara de combustión y poi los va-
bustión c o m p i o b a n d o s ' que m u y pequeñas canti-   r i a b a s de diseño de la misma y que medios se em-
dades en peso de estas partículas pueden causal un            p'ean en la actualidad en los modernos motores de
h u m o m u y denso                                           aviación para eliminar prácticamente en foima casi
     E n el caso de los motoies de turbina las partícu-       total esta formación de h u m o s
las de carbón son de tipo m u y puro no contenien-
do aparte del carbón mas qu¿ en un i por i o o                a)   Relación   de    compresión
aproximadamente de hidrogeno Su diámetro esta
comprendido entre 10              y 5 X 10    mm
                                                                  La re'acion de compresión influye en m u y gian
     El h u m o de los motores de turbina no contiene
                                                              manera en la formación de h u m o s tanto a través
elementos cancerígenos tales como el b e n z o p u e n o
                                                              de factores físicos como químicos
3-4 y otras mo'eculas orgánicas que a b u n d a n en
los h u m o s de los motores Diesel y a los que preci-              Los factores físicos mas importantes son la for-
samente debe el h u m o su mala reputación                    mación de gotas y la evaporación de las mismas A
     El mecanismo de la formación de estas partícu-           medida que la presión en la cámara aumenta y si
las de carbón ha sido investigado por diversos au-            la presión de inyección se mantiene constante el
tores (refs 3 4 y 5)                                          t a m a ñ o medio de las gotas aumenta creciendo su
     Estos mecanismos no son cuantitativamente co-            tiempo de combustión y con el la formación de
nocidos y en el caso de la inyección de un combus-            h u m o s A su vez el a u m e n t o de presión incremen-
tible en forma de gotas se exponen cualitativamen-            ta la temperatura de vaporización temperatura que
te en el cuadro 5 (lef i )                                    es la que mantienen aproximadamente las gotas
                                                              mientras arden A u m e n t o s pues de esta temperatu-
     Se conoce cine en condiciones de equilibrio
                                                              ía de vaporización conducen a incrementar la vida
so'o aparece carbón cuando la riqueza de la mez-
                                                              de las gotas y con ello se incrementa la formación
cla en unas tres veces mayor que la estequiometnca
                                                              de h u m o s
N o obstante en las condiciones reales de funciona-
miento en la que no es probable que existan con-                   Puede indicarse que si la presión en la cámara
diciones de equihbtio se forman paiticulas de cai-            llegase a alcanza'' valores próximos a los críticos
bon con riquezas muy poco superiores a la estequio-           'unas 25 atmosferas para el keroseno) entonces estos
metnca como se muestra en la figura 6 (ref 6)                 factores producirían un efecto c o n t i a n o ya que la
En esta figura puede también apreciarse como au-              disminución e incluso anu'acion del calor de va-
m nta la foimacion de carbón al ctecer la relación            porización y de la tensión superficial de las gotas
de compiesion                                                 cuando estas alcanzasen su temperatura critica (unos
     A continuación se verá como la formación de              4 0 0 ) llevarían a tiempos m u y cortos de combus-
h u m o es afectada por las condiciones de funciona-          tión


                                      Fig 5 — Mecanismo de formación del carbón


                                        CALENTAMIENTO DEL            DESCOMPOSICIÓN
                                        VAPOR CON DEFICIEN-
                                        CIA DE OXIGENO               DEL VAPOR


                                VAPORIZACIÓN                                       FORMACIÓN
                                DE LAS GOTAS                                       NÚCLEOS DE
                                                                                    CARBÓN

                   FORMACDN                                                           AGLOMERACIÓN
   INYECCIÓN                                                                                                HUMO
                   DE GOTAS                                                           DE PARTÍCULAS


                                GOTAS NO
                                                                                           z
                                                                                   FORMACIÓN
                                                                                   NÚCLEOS DE
                                VAPORIZADAS                                         CARBÓN

                                        CALENTAMIENTO DE             DESCOMPOSICIÓN
                                        LAS GOTAS CON DEFI-          SUPERFICIAL DE
                                        CIENCIA DE OXIGENO            LA GOTA
CANTIDAD DE CARBÓN
                                                                      7
                                              CANTIDAD DE COMBUSTIBLE lo

   —J




   5



                                          MEZCLA            E5TEQUI0METRICA
                      


                                               LIMITE DE INFLAMABILIDAD

          o                    5              10        Í5                                 20^                 25
                                       PRESIÓN EN LA CÁMARA                           [Ky/cm2)

                                                         Fig 6.



     Los factores químicos afectan a las reacciones                   Puede añadirse, que la formación de humos no
de formación del carbón, que se ven favorecidas                   constituye problema alguno en las tuibmas de gas,
cuando la presión aumenta En general, puede ad-                   ya que sus relaciones de compresión son pequeñas
mitirse que la proporción en peso de carbón aumen-                Es más, solamente hasta la introducción de los mo-
ta proporaonalmente a la presión elevada a una po-                dernos turborreactores de doble flujo de alta com-
tencia del orden de tres                                          presión es cuando el humo comenzó a constituir un
     En la figura 7, tomada de la referencia 2, se ex-            problema.
ponen diversos resultados experimentales sobre la
influencia de la relación de compresión en la for-                b)   Ttpo de combustible
mación de humos En ella se exponen también re-
sultados obtenidos con motores de alta relación de                     Es evidente que cambiando el tipo de combus-
compresión tratados en la forma que se verá en el                 tible puede evitarse la formación de humos Com-
párrafo siguiente.                                                bustibles ricos en hidrógeno, tales como el metano
100


                                             DENSIDAD DE HUMOSA
                                             EMPUJE DE DESPEGUE
             80
                                            . . . MOTOR SIN TRATAR
  o                                         * x x MOTOR TRATADO
  <
  2
  21 o
  a: 2
  LU <       60
  i- a
  LÜ   Cf)
  O
    ?•
  O 0
  2I>
  Z)
  X 0
    a:
  LÜ   0
             40
  Ci   n
       ni
  < 2:
  a
  —
  U)
       7
       Z3
  z    2
       O     20
  LÜ O
  O




                            5        10       15        20                                                 25
                         PRESIÓN CÁMARA DE COMBUSTIÓN (kg/cm2)
                                                      Fig. 7.



y el propano no ocasionarían problemas en cuanto            4.   Métodos para reducir la formación de humos
a formación de humos. El propano es un posible
futuro combustible para turbinas de gas y, en cuan-              Independientemente de la relación de compre-
to al metano, que es el principal componente del            sión, cuyos altos valores son necesarios para redu-
gas natural, es muy posible que sea el combustible          cir el consumo específico de los motores y del tipo
de futuro para los aviones supersónicos.                    de combustible, se han llevado a cabo por las prin-
     También se disminuye la formación de humos             cipales casas constructoras de motores (Rolls-Royce,
utilizando combustibles incluso más densos que              Pratt and Whitney y General Electric) extensos
los kerosenos actuales, p¿ro estando constituidos,          programas de investigación sobre condiciones fun-
principalmente, por hidrocarburos parafínicos, con          cionales y configuración de las cámaras, con objeto
solamente pequeñas cantidades de combustibles aro-          de reducir drásticamente la formación de humos.
máticos, olefinas y naftalenos, pero su coste sería             El resultado de estos programas es que la nue-
prohibitivo.                                                va generación de motores: RB-211, J T D - 9 y CF-6
a, 60                                                                                    6 I
                                                                                          0
a.
z

                                                     x;^:
o                                                                                             O
o 40                                                                                     40 <
                                                                                            o
<
ce                                                                                            ce
-
Z
UJ
o
      20                                               i                       "V
                                                                                         2 0 L1-1
                                                                                              u
z                                                                                             o
                                                                                              o
o
a 0                                                                0
                8000 9000 10.000 11.000          90   100     110  •
                    RÉGIMEN r.p.m.              ÁNGULO de INYECCIÓN

                                                                                                     Fig. 8.
                                                                                         60   Q_
                                                                                              CL


                                                                                              O
                                                                                         40   O
                                                                                              <
                                                                                              ce
                                                                                         20 fi
                                                                                              o
                                                                                              z
                                                                                              o
                                                _    j     —    — I — — I —
            0.014   0.016    0.018 0.02         40             60         80       100
             RELACIÓN                           TAMAÑO
             COMBUSTIBLE/AIRE                   MEDIO GOTAS U
             EN CÁMARA


                                                                           de dichas casas estarán prácticamen^ libres de for-
                                                                           mación de h u m o s .
                                                                                    Estas investigaciones se han centrado en el di-
                             Fig. 9.                                           seño de la cámara, especialmente en su zona prima-
                                                                               ría y en la inyección. Se ha comprobado que au-
     1200                                                                      m e n t a n d o la presión de inyección del combustible
                                                                               o a u m e n t a n d o el ángulo del cono de eyección del
                                                                               líquido, se disminuye el t a m a ñ o m-ídio de ¡as go-
                                                                               tas, y con ello, la formación de humos, m o s t r á n d o -
                                                                               se la influencia de éstas y otras variables en la fi-
                                                                               gura 8.
                                                                                     Las mejoras más importantes se consiguen au-
                                                                               m e n t a n d o la cantidad de aire en la zona primaria,
                                                                               pero esto conduce a mayores perdidas de presión en
                                                                               la cámara, y sobre todo a problemas de estabilidad
                                                                               de la combustión a grandes alturas de vuelo y a di-
                                                                               ficultades en el « e n c e n d i d o de las mismas, también
                                                                               en altura, tal como se muestra en la figura g.
      300
            0       0.2     0.4    0.6    0.8        1.0            1.2            La auténtica solución del problema se ha encon-
                    NUMERO DE MACH DE VUELO                                    trado mezclando una pequeña cantidad de aire con
el combustible inyectado (Airspray de la Rolls-
Royce) , o bien, mediante ía inyección tíir¿cta de aire                                                    CONSTANTES DE                  MOLES DE
alrededor de la zona de inyección de combustible a                                      REACCIÓN            EQUILIBRIO                    ÓXIDOS DE
través de tubos direccionales (Pratt and Whitney),                                                                                        NITRÓGENO
y limitando la riqueza de la zona primaria a valo-
res no inferiores a los estequiométricos,                                       vh^v                               1,37x10-5              1,5 x 1 0 ~ 3

     Este tratamiento ha conducido a que en los nue-                           l N 0 + l 0 „ ; = z NO              5,90 x 1 0 " 2         1,0
vos motores (RB-211, J T D - g y CF-6) y en los                                2 2 2 Z
antiguos tratados (RR-Tyne, RR-Spey, J T D - 8 ,
                                                                                N 2 + | 02 í ^      N^g            1,21 x 1 G _ U         1,4 x 10~12
por ejemplo), la producción de humo se haya redu-
cido a menos de la quinta parte, dejando de cons-
tituir un problema en todos los modernos motoras                               1 N2+ 0 2 r í        N 02           2,84 x 1 0 ~ 5         5,1 K 1 0 ~ *
de reacción,
                                                                                      N 2 + 0 2 5=í N20¿           2,92 x10" 1 9          3,3 x1Q- 1 7


5,   Óxidos de nitrógeno                                                       N2+f       0 2 Ti    N205       <     5   xlO"20         <5,7 x10~ 1 0

     Los óxidos de nitrógeno se forman por la oxi-
 dación a elevada temperatura del nitrógeno.
     En teoría, un gran número de óxidos de nitró-                             F¡g, 10. - Formación de los óxidos de nitrógeno.
 geno pueden formarse, pero la pequenez de las
constantes de equilibrio de sus respectivas reacciones
(figura io) hacen que en la práctica solamente se
                                                          de nitrógeno en los motores de reacción, p¿ro para
formen cantidades apreciables de NO y NO.,. Es-
                                                          el caso de los motores alternativos el problema pa-
tos óxidos se forman en Jas zonas de a"ta tempe-
                                                          rece de solución mucho más difícil.
ratura de la cámara, por encima de unos r.500" C ,
tales como las indicadas en la figura 2. Aunque en
un motor de reacción la proporción de óxidos de
nitrógeno es solamente de! orden dei 10 por roo
de los motores alternativos, la gran toxicidad de
los mismos y el gran volumen de gases eyectados               Finalmente, no queremos terminar estas líneas
por dichos motores hacen que el problema sea im-          sin dejar de citar la turbina de vapor o motor de
portante.                                                 combustión anticontaminante, destinado a la auto-
     No existe, por ahora, medio alguno para preve-       moción, cuyos primeros programas de Investigación
nir ¡a formación de los mismos, por lo qu„> no se         y desarrollo acaban de iniciarse en los Estados
ha establecido, limite legal para el valor máximo         Unidos.
de emisión de óxidos de nitrógeno en automóviles.
No obstante, existen posibilidades.
     Si se calculan las composiciones de equilibrio del
NO y N0 L , en función de las condiciones existentes                                                       Fio- 11.
en la combustión, tal como se indica en la figura                              10 ¿
 11 fref. 1), resultan proporciones muy altas, mu-                                                 VALOR MEDJDCLí^rT
                                                          UJ                                                                           ~~ - ^ ^      500° C
cho mayores que las medidas experimcntalmente,            2:                                          1500 ^ _  '                         -—^        .Q0°C
tal como también se índica en la citada figura.           9
    Ello se debe a que la cinética química de las         UJ
                                                                                        300°C '
                                                                                                                                       TEMPERATURA
reacciones de formación NO y NO., da lugar a ve-                                                                              r       ENTRADA EN
                                                                                        200 • C                                        LA CÁMARA
locidades de formación lentas, es decir, a tiempos                                      100°O
                                                          ÓXIDOS DE NÍTROGEN




característicos altos, que son grandes comparados                                                                         /
ton los tiempos de residencia de las partículas de la                                                               VALOR
mezcla N 2 - 0 2 en la cámara,                                                                                      MEDIDO 30]
                                                                                                                                   i
    Esta marca un claro camino para investigacio-                                                                                  I
                                                                                                                                   1
nes futuras mediante el dis¿ño de las cámaras que
-n la zona de alta temperatura los tiempos de resi-                                                                                1
                                                                               0




dencia sean pequeños. De esta manera parece posi-                                      0.03             0.04                  0.05               0,06
ble que pueda disminuirse la formación de óxidos
                                                                                              RIQUEZA DE MEZCLA EN ZONA PRIMARIA
CONDENSADOR-RADIADOR
                                          1
                                          "
                                  ^ ~
                                          11   "l-J
                                                               TURBINA
             BOMBA-                                           'DE VAPOR

                           €                              ÜZ¿
                                                               ÁRBOL DE
                                                                 POTENCIA
        QUEMADOR
  ANTICONTAMINANTE
                                   CAMBIADOR
                           J      DE CALOR-
                          vr
                         "-)
                       PROFANO
                                   EVAPORADOR            GASES DE ESCAPE
                                                                                        Fig. 12. — Motor de turbina de vapor
                                                                                            con quemador independiente.
                                                            0 2 , N2
                                                            co. ; , H 2 0


    U n esquema de un m o t o r de esta clase se mues-            primeros estudios están mostrando que podrían
tra en la figura i 2.                                             conseguir buenas características de aceleración.
                                                                       Las tecnologías de los motores de combustión,
    El proceso de combustión se separa del ciclo de
                                                                  alternativos o turbinas de gas, han de atender cada
potencia. De esta manera el quemador puede dise-
                                                                  vez más al factor esencial de la contaminación at-
ñarse orientado específicamente a reducir la conta-
                                                                  mosférica. Está muy p r ó x i m o el tiempo en el que
minación, utilizándose también un combustible li-
                                                                  este factor será mucho más importante que el coste
gero, tal como el p r o p a n o .
                                                                  del m o t o r o el consumo específico del combustible,
    El ciclo de potencia se efectúa en ciclo cerrado              ya que la h u m a n i d a d n o puede seguir por el camino
de R a n k y n e , con lo que podrían conseguirse m o t o -       de continuar deteriorando el medio ambiente en que
res de poco peso y buen rendimiento, e incluso los                vive.




                                                      BIBLIOGRAFÍA


1. DL'RRAXT. T.: "Atniospheric Pollution by Gas Turbi-            4. WirKLAON, I'. I''.: "The Mechanisni of Carbón Forma-
       ne Engiues". Rolls-Royce Journal, 1968.                          tion in Combustión". The hist. o] M"ch. Eny., 1961.
2. FAITANI, J- J.; "Smoke Redacticm in Jet Engines                5. THOMAS, A.: Carbón Formal ion in Flaiues. Shell Re-
       throogh Biirner Design". Pratt and Wbitney. Esso                 search Ltd., 1962.
       Air It'orli!, sept-oet. 1968.                              6. MCFAELANK.    J.    .[.;   HOLDERNESS,   I'".   M.,   y   Wrrrr-
3. Si: HALLA, R. L.. e HiHBAiii), R. R.: "Smoke and Coke               CHER, F. S. E.: "Soot Forniation Rates in Premi-
       Eonnation in the Combustión of Hydrncavbon-Air                  xed C- and C,¡ Hydrocarbo» Flomes at Process up
       Mixtures". Report NACA, 1300, 1957.                             tu 20 atol.". Combustión and Fíame, sept. 1964.

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (20)

Reseña
ReseñaReseña
Reseña
 
Obesidad
ObesidadObesidad
Obesidad
 
Icf portal investigación 2012
Icf portal investigación 2012Icf portal investigación 2012
Icf portal investigación 2012
 
Grado decimo
Grado decimoGrado decimo
Grado decimo
 
Presentacion rsc 2
Presentacion rsc 2Presentacion rsc 2
Presentacion rsc 2
 
Personajes superdotados (Ana Govea)
Personajes superdotados (Ana Govea)Personajes superdotados (Ana Govea)
Personajes superdotados (Ana Govea)
 
Anuncio fase concurso y primer ejercicio oposicion plaza inf. animador cim 2013
Anuncio fase concurso y primer  ejercicio oposicion plaza inf. animador cim 2013Anuncio fase concurso y primer  ejercicio oposicion plaza inf. animador cim 2013
Anuncio fase concurso y primer ejercicio oposicion plaza inf. animador cim 2013
 
Trabajo cartilla
Trabajo cartillaTrabajo cartilla
Trabajo cartilla
 
Fuentes de informacion
Fuentes de informacionFuentes de informacion
Fuentes de informacion
 
Sistemas blogs
Sistemas blogsSistemas blogs
Sistemas blogs
 
El teclado
El tecladoEl teclado
El teclado
 
Tambopata´s tour
Tambopata´s tourTambopata´s tour
Tambopata´s tour
 
Cap11 1era ley de termodinámica
Cap11 1era ley de termodinámicaCap11 1era ley de termodinámica
Cap11 1era ley de termodinámica
 
Natalia tarea
Natalia tareaNatalia tarea
Natalia tarea
 
Racismo
RacismoRacismo
Racismo
 
Más allá del Ikea: estepas de Zaragoza
Más allá del Ikea: estepas de ZaragozaMás allá del Ikea: estepas de Zaragoza
Más allá del Ikea: estepas de Zaragoza
 
Geometria
GeometriaGeometria
Geometria
 
Fotos de niños de seguimiento
Fotos de niños de seguimientoFotos de niños de seguimiento
Fotos de niños de seguimiento
 
Netex learningMaker | What's New v3.0 [ES]
Netex learningMaker | What's New v3.0 [ES]Netex learningMaker | What's New v3.0 [ES]
Netex learningMaker | What's New v3.0 [ES]
 
Unidad 5
Unidad 5Unidad 5
Unidad 5
 

Similar a Tarifa 21

Daños en el medio ambiente
Daños en el medio ambienteDaños en el medio ambiente
Daños en el medio ambientediegolemus05
 
Normas ambientales
Normas ambientalesNormas ambientales
Normas ambientalesCecy Felix
 
Inventario Emisiones Ventana
Inventario Emisiones VentanaInventario Emisiones Ventana
Inventario Emisiones Ventanapipaestevez
 
Pesquera Diamante Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...
Pesquera Diamante   Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...Pesquera Diamante   Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...
Pesquera Diamante Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...Jorge de la Cruz
 
Refinacion tomo 2
Refinacion   tomo 2Refinacion   tomo 2
Refinacion tomo 2edgarviteri
 
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...Ferd Rivero
 
Estimación de la contaminación por fuentes móviles
Estimación de la contaminación por fuentes móvilesEstimación de la contaminación por fuentes móviles
Estimación de la contaminación por fuentes móvilesCristhian Flores
 
Capitulo31
Capitulo31Capitulo31
Capitulo31tatiana
 
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y David
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y DavidContaminación Atmósferica. Reynaldo y David
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y DavidAngelita Ferrer
 
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIA
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIAOILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIA
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIAJohan Ingemansson
 
Impuestos ambientales
Impuestos ambientalesImpuestos ambientales
Impuestos ambientalessoniavelezr
 
Perturbaciones aviones
Perturbaciones avionesPerturbaciones aviones
Perturbaciones avionesjuanromeo
 
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadas
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadasTurbinas de gas insdustriales y aeroderivadas
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadasNicolas Quiroga
 
El avión y el medio ambiente
El avión y el medio ambienteEl avión y el medio ambiente
El avión y el medio ambientegleidyzarate
 

Similar a Tarifa 21 (20)

Daños en el medio ambiente
Daños en el medio ambienteDaños en el medio ambiente
Daños en el medio ambiente
 
Normas ambientales
Normas ambientalesNormas ambientales
Normas ambientales
 
El Ing. Electromecanico
El Ing. ElectromecanicoEl Ing. Electromecanico
El Ing. Electromecanico
 
Inventario Emisiones Ventana
Inventario Emisiones VentanaInventario Emisiones Ventana
Inventario Emisiones Ventana
 
Pesquera Diamante Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...
Pesquera Diamante   Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...Pesquera Diamante   Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...
Pesquera Diamante Avances En La Industria Pesquera Para Mitigar La Contamin...
 
Refinacion tomo 2
Refinacion   tomo 2Refinacion   tomo 2
Refinacion tomo 2
 
Anexo vi
Anexo viAnexo vi
Anexo vi
 
Anexo vi
Anexo viAnexo vi
Anexo vi
 
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...
Pesqueradiamante avancesenlaindustriapesqueraparamitigarlacontaminacindelaire...
 
El barco
El barcoEl barco
El barco
 
Estimación de la contaminación por fuentes móviles
Estimación de la contaminación por fuentes móvilesEstimación de la contaminación por fuentes móviles
Estimación de la contaminación por fuentes móviles
 
Capitulo31
Capitulo31Capitulo31
Capitulo31
 
Tratamiento de gas
Tratamiento de gasTratamiento de gas
Tratamiento de gas
 
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y David
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y DavidContaminación Atmósferica. Reynaldo y David
Contaminación Atmósferica. Reynaldo y David
 
Geosilex
GeosilexGeosilex
Geosilex
 
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIA
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIAOILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIA
OILGAS 531 SOLDADURA_TECNOLOGIA
 
Impuestos ambientales
Impuestos ambientalesImpuestos ambientales
Impuestos ambientales
 
Perturbaciones aviones
Perturbaciones avionesPerturbaciones aviones
Perturbaciones aviones
 
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadas
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadasTurbinas de gas insdustriales y aeroderivadas
Turbinas de gas insdustriales y aeroderivadas
 
El avión y el medio ambiente
El avión y el medio ambienteEl avión y el medio ambiente
El avión y el medio ambiente
 

Último

Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestre
Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestreDiagrama de flujo soporte técnico 5to semestre
Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestrerafaelsalazar0615
 
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmus
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmusproyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmus
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmusraquelariza02
 
HIGADO Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdf
HIGADO  Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdfHIGADO  Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdf
HIGADO Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdfIsabelHuairaGarma
 
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfTrabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfjjfch3110
 
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024DanielErazoMedina
 
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfTrabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfcj3806354
 
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...Kevin Serna
 
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdf
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdfDesarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdf
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdfAlejandraCasallas7
 
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docxwerito139410
 
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...Telefónica
 
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentación
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentaciónAlan Turing Vida o biografía resumida como presentación
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentaciónJuanPrez962115
 
Posnarrativas en la era de la IA generativa
Posnarrativas en la era de la IA generativaPosnarrativas en la era de la IA generativa
Posnarrativas en la era de la IA generativaFernando Villares
 
Estudio de la geometría analitica. Pptx.
Estudio de la geometría analitica. Pptx.Estudio de la geometría analitica. Pptx.
Estudio de la geometría analitica. Pptx.sofiasonder
 
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestre
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestreDiagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestre
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestreDiegoCampos433849
 
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptx
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptxRobótica educativa para la eduacion primaria .pptx
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptx44652726
 
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdf
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdfDiagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdf
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdfManuelCampos464987
 
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf7adelosriosarangojua
 
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docx
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docxPRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docx
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docxencinasm992
 
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.AlejandraCasallas7
 
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptx
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptxleidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptx
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptxLeidyfuentes19
 

Último (20)

Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestre
Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestreDiagrama de flujo soporte técnico 5to semestre
Diagrama de flujo soporte técnico 5to semestre
 
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmus
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmusproyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmus
proyecto invernadero desde el departamento de tecnología para Erasmus
 
HIGADO Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdf
HIGADO  Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdfHIGADO  Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdf
HIGADO Y TRAUMA HEPATICO UDABOL 2024 (3).pdf
 
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfTrabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
 
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024
ACTIVIDAD DE TECNOLOGÍA AÑO LECTIVO 2024
 
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdfTrabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
Trabajo Coding For kids 1 y 2 grado 9-4.pdf
 
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...
HerramientasInformaticas ¿Que es? - ¿Para que sirve? - Recomendaciones - Comp...
 
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdf
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdfDesarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdf
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.docx (3).pdf
 
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx
3°ð_¦_â_¾ï¸_S34 PLAN DARUKEL DIDÃ_CTICA 23-24.docx
 
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...
Índice del libro "Big Data: Tecnologías para arquitecturas Data-Centric" de 0...
 
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentación
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentaciónAlan Turing Vida o biografía resumida como presentación
Alan Turing Vida o biografía resumida como presentación
 
Posnarrativas en la era de la IA generativa
Posnarrativas en la era de la IA generativaPosnarrativas en la era de la IA generativa
Posnarrativas en la era de la IA generativa
 
Estudio de la geometría analitica. Pptx.
Estudio de la geometría analitica. Pptx.Estudio de la geometría analitica. Pptx.
Estudio de la geometría analitica. Pptx.
 
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestre
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestreDiagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestre
Diagrama de flujo - ingenieria de sistemas 5to semestre
 
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptx
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptxRobótica educativa para la eduacion primaria .pptx
Robótica educativa para la eduacion primaria .pptx
 
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdf
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdfDiagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdf
Diagrama de flujo basada en la reparacion de automoviles.pdf
 
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf
¡Mira mi nuevo diseño hecho en Canva!.pdf
 
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docx
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docxPRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docx
PRÁCTICAS DEL MÓDULO I Y II DE EDUCACIÓN Y SOCIEDAD.docx
 
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.
Desarrollo de Habilidades de Pensamiento.
 
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptx
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptxleidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptx
leidy fuentes - power point -expocccion -unidad 4 (1).pptx
 

Tarifa 21

  • 1. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA PRODUCIDA POR TURBORREACTORES Y TURBINAS DE GAS« Por C. SÁNCHEZ TARIFA Dr. Ingeniero Aeronáutico. RESUMEN Se estudia en este trabajo la contaminación atmosférica produ- cida por turborreactores y turbinas de gas en sus dos aspectos de avia- ción y automoción. Las conclusiones más importantes son de que las principales fuen- tes de contaminación son las debidas a las partículas carbonosas (humo) y los óxidos de nitrógeno, y de que la primera fuente de contamina- ción es relativamente fácil de eliminar y muy difícil la segunda. Un Boeing 737 despega con uno de sus motores Pratt & Wítney JT8D tratado para eliminar el humo y con el otro motor sin tratar. (*) Este trabajo fue presentado en un Colocpuio organizado por eJ IísTA, sobre "Coiitanunaeión atmosférica", en m.ivo de 1969.
  • 2. 1. Introducción actualidad un factor de la mayor importancia para impulsar su entrada en la automoción. El problema de la contaminación atmosférica En el cuadro i se resumen los tipos de motores originada por turborreactores y turbinas de gas tie- de reacción y turbinas de gas y sus posibles proble- ne dos aspectos principales: mas específicos de contaminación atmosférica: En primer lugar, la posible contaminación pro- CUADRO N°1 ducida en aeropuertos por los aviones equipados con turborreactores y turbohélices, y en segundo MOTORES PROBLEMAS POSIBLES ESPECÍFICOS CONTAMINANTES lugar, la contaminación en ciudades originada por z o turbinas de gas industriales y, sobre todo, para au- CARBÓN(HUMO) < VISIBILIDAD EN ÍVISIBILIDAD Y EFECTOS tomoción. Este último caso es importante, pues, TURBORREACTO- AEROPUERTOS RES. CANCERÍGENOS) aunque las turbinas de gas para automóviles y ca- UJ miones aún se encuentran en fas; experimental, las ce CONTAMINACIÓN, ES- excelentes características que, como veremos, pre- sentan respecto a la contaminación atmosférica pu- i TURBOHEUCES PECIALMENTE EN A E - ROPUERTOS SIDLyVIOL OXIDO DE CARBONO (TOXICO) HiDROCAKBUROS h j dieran constituir un factor esencial a considerar con < TURBINAS DE GAS QUEMADOS YALDEHI- INDUSTRIALES CONTAMINACIÓN vistas a su posible introducción comercial en com- DOS (SMOG Y EFECTOS UJ CANCERÍGENOS ) petencia con el motor alternativo. o EN ZONAS (.1 A primera vista pudiera parecer que no hay < ÓXIDOS DE NITRÓGENO z TURBINAS DEGAS URBANAS (TÓXICOS) problemas de contaminación atmosférica en los ae- m PARA AUTOMOOON c¿ Ó X I D O S DE A Z U F R E ropuertos, ya que se encuentran en zonas poco po- I— (coRRos:yos Y TÓXICOS: bladas y no parece que existan problemas aprecia- bles de contaminación: pero como se verá, esta au- 2, Producción d« contaminantes sencia de problemas se debe a la eficiencia actual con que queman los motores de reacción. Son bien conocidos los contaminantes típicos Esta eficiencia del proceso de combustión en que pueden producirse en el proceso de la combus- cuanto a contaminación atmosférica es realmente tión de hidrocarburos en aire. Son el óxido de car- importante, ya que los turborreactores de los avio- bono (tóxico), óxidos de azufre (tóxicos y corrosi- nes comerciales quemar) cantidades muy grandes de vos), óxidos de nitrógeno (tóxicos), partículas car- combustible en las proximidades de los aeropuertos, bonosas o humo (visibilidad, suciedad, productos Pueden citarse, por ejemplo, que en un aeropuerto cancerígenos) y aldehidos e hidrocarburos no que- de gran tráfico pueden llegarse a quemar centena- mados (irritantes y tóxicos) : siendo también co- res de toneladas de hidrocarburos por hora, lo que nocidas las condiciones fisicoquímicas de los procesos haría el aeropuerto inutilizable por falta de visibi- de combustible que originan estos contaminantes. lidad, si es que la combustión produjera cantida- Se describirá a continuación cómo se lleva a des importantes de humo, o haría el aeropuerto y cabo el proceso de combustión en turborreactores y sus zonas limítrofes inhabitables si los turborreac- turbinas de gas. con objeto de analizar las posibles tores produjesen cantidades importantes de conta- zonas o fuentes de producción de contaminantes. minantes nocivos para la salud. Es sabido que la riqueza final de la mezcla aire- Estos problemas de contaminación en los aero- combustible en los motores de reacción, a la salida puertos adquieren una importancia especial en el caso de la cámara de combustión, es muy inferior a la de los futuros aeropuertos para aviones S T O L o estequiométrica, operándose con excesos de aire com- V T O L o de despegue corto o vertical, ya que esta- prendidos entre las tres a cuatro veces la necesaria rán situados en el interior de las ciudades. para la combustión estricta, siendo la principal ra- Las turbinas de gas funcionan con un proceso zón de este exceso de aire la necesidad de mantener motor totalmente análogo al de los turborreactores, los alabes de la turbina por debajo de límites pre- aunque, generalmente, con relaciones de compresión fijados de la temperatura de los gases. más pequeñas y con temperaturas de combustión Por razones de eficiencia de la combustión, es- algo más reducidas. Así, pues, sus problemas de pecialmente a regímenes bajos, y encendido de la emisión de contaminantes son completamente aná- mezcla: así como por fenómenos de apagado en logos, por lo que no exigen ningún estudio por se- altura y condiciones de reencendido de la cámara parado. también en altura, en el caso de los motores de Como se verá, es muy pequeña la contami- aviación, es imprescindible que la combustión se nación atmosférica que producen, y esto es en la realice con una cantidad de aire próxima a la este-
  • 3. quíométrica. Ello obliga a separar el aire que llega to de vista de la contaminación, no constituyen a las cámaras de combustión en dos corrientes: el problema alguno. aire-primario, que entra directamente en la cámara En las figuras 3 y 4 (reí. 1) se presentan datos de combustión y con el que principalmente se rea- típicos de la emisión de contaminantes en turbo- liza el proceso de combustión, y el aire secundario, rreactores y turbinas de gas. comparándolos con que rodea el denominado tubo de ¡lamas (fig. 2) y emisiones características de los motores típicos de que va penetrando y mezclándose poco a poco con automóviles, incluyéndose, también, los límites má- el aire primario y gases de combustión. ximos que están introduciendo las autoridades fe- Las partículas carbonosas (humo) y el óxido derales de los Estados Unidos. de carbono se forman en zonas deficientes en oxí- Estas figuras, así como !a mayoría de los datos geno, pero en las que los gases están a alta tempe- experimentales que se exponen en este trabajo, es- ratura. tán tomados de unos recientes trabajos de investi- Una zona de esta clase existe en la parte central gación sobre la contaminación originada por los de la cámara próxima al inyector, en !a que pu- motores de reacción y turbinas de gas, llevados a dieran originarse dichos contaminantes. cabo por la Rolls-Royce y Pratt and Whitney (re- ferencias r y 2). Por el contrario, los hidrocarburos no quema- Puede verse en dichas figuras qu¿ los óxidos de dos y aldehidos s.> forman también en zonas de- carbono e hidrocarburos no quemados no constitu- ficitarias de oxígeno, pero en las que los gases se yen problema alguno en los motores de turbina, encuentran a baja temperatura. Estas zonas sola- La producción de óxidos de nitrógeno, aunque es mente pueden existir en las proximidades de las pa- considerablemente menor que en el caso de los mo- redes de] tubo de llamas, que se encuentra refrige- tores de automóvil, hay que considerarlos a causa rado por el aire secundario. de su elevada toxicidad y al gran volumen de ga- Los óxidos de nitrógeno se originan en zonas ses que expelen los motores de reacción. de alta temperatura de combustión y con abundan- Finalmente, la formación de partículas carbo- cia de oxígeno, tales como las indicadas en la figura. nosas, o humo, es un problema típico de los moto- Finalmente, los compuestos de azufre se for- res de turbina, que no existe prácticamente en ¡os man en condiciones de combustión completa cuan- motores alternativos de gasolina de automoción. do existe azufre libre en el combustible, siendo imprescindible, por tanto, limitar la cantidad má- 3. El problema de la formación de humo en los xima del mismo. En aviación, ¡as normas de ca- motores de reacción lidad limitan estrictamente el contenido en azufre, por la que los compuestos de azufre, desde el pun- El humo se produce por la formación de peque- Fig. 2. HIDROCARBUROS NO AQUEMADOS Y ALDEHIDOS AMAS 8 0 0 - 1200 °C ALETAS INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE CARBÓN (HUMO) 2000°C 400 °C
  • 4. 0.4 ^ OXIDO DE CARBONO HIDROCARBU- ROS NO QUEMA- AUTOMÓVIL DOS AUTOMÓVIL TÍPICO TÍPICO -0.3 E 3 Lü X- -CKI 4¿ > 0,2 Ro- Lü ce: Lü ÜM1IE-FEDERAL, -a 1 N^ MOTOR DE 0,1 3 MOTOR DE ^ REACCIÓN 2—REACCIÓN—I _2_U_M[ r_E_ Q_ ^ RALENT EL0,05% í 01 7c IIÍÍARTP °-05O/° Fig. 3, Fia. 4. i0,5 ^bU ÓXIDOS DE NITRÓGENO CARBÓN 0,4 40 AUTOMÓVIL MOTOR DE TÍPICO REACCIÓN 0.3 GRIS OSCURO Lü 30 ACTUALMENTE NO EXISTE LIMITE LEGAL O '•H ^a-; 0,2 ice: O LO 20 >x- z GRIS CLARO o X üJ ;= -) ™ Lü x X <r CQ o -RR.R BINA EY(R 2 -2- 0,1 = •10 FÑ^T CL 0. C¿ Lü Q. A P E N A S V I S I R l F ce U, * _J y: < CC <* ce^ h- •a-
  • 5. ñas paiticulas de caibon durante el proceso de com- miento de la cámara de combustión y poi los va- bustión c o m p i o b a n d o s ' que m u y pequeñas canti- r i a b a s de diseño de la misma y que medios se em- dades en peso de estas partículas pueden causal un p'ean en la actualidad en los modernos motores de h u m o m u y denso aviación para eliminar prácticamente en foima casi E n el caso de los motoies de turbina las partícu- total esta formación de h u m o s las de carbón son de tipo m u y puro no contenien- do aparte del carbón mas qu¿ en un i por i o o a) Relación de compresión aproximadamente de hidrogeno Su diámetro esta comprendido entre 10 y 5 X 10 mm La re'acion de compresión influye en m u y gian El h u m o de los motores de turbina no contiene manera en la formación de h u m o s tanto a través elementos cancerígenos tales como el b e n z o p u e n o de factores físicos como químicos 3-4 y otras mo'eculas orgánicas que a b u n d a n en los h u m o s de los motores Diesel y a los que preci- Los factores físicos mas importantes son la for- samente debe el h u m o su mala reputación mación de gotas y la evaporación de las mismas A El mecanismo de la formación de estas partícu- medida que la presión en la cámara aumenta y si las de carbón ha sido investigado por diversos au- la presión de inyección se mantiene constante el tores (refs 3 4 y 5) t a m a ñ o medio de las gotas aumenta creciendo su Estos mecanismos no son cuantitativamente co- tiempo de combustión y con el la formación de nocidos y en el caso de la inyección de un combus- h u m o s A su vez el a u m e n t o de presión incremen- tible en forma de gotas se exponen cualitativamen- ta la temperatura de vaporización temperatura que te en el cuadro 5 (lef i ) es la que mantienen aproximadamente las gotas mientras arden A u m e n t o s pues de esta temperatu- Se conoce cine en condiciones de equilibrio ía de vaporización conducen a incrementar la vida so'o aparece carbón cuando la riqueza de la mez- de las gotas y con ello se incrementa la formación cla en unas tres veces mayor que la estequiometnca de h u m o s N o obstante en las condiciones reales de funciona- miento en la que no es probable que existan con- Puede indicarse que si la presión en la cámara diciones de equihbtio se forman paiticulas de cai- llegase a alcanza'' valores próximos a los críticos bon con riquezas muy poco superiores a la estequio- 'unas 25 atmosferas para el keroseno) entonces estos metnca como se muestra en la figura 6 (ref 6) factores producirían un efecto c o n t i a n o ya que la En esta figura puede también apreciarse como au- disminución e incluso anu'acion del calor de va- m nta la foimacion de carbón al ctecer la relación porización y de la tensión superficial de las gotas de compiesion cuando estas alcanzasen su temperatura critica (unos A continuación se verá como la formación de 4 0 0 ) llevarían a tiempos m u y cortos de combus- h u m o es afectada por las condiciones de funciona- tión Fig 5 — Mecanismo de formación del carbón CALENTAMIENTO DEL DESCOMPOSICIÓN VAPOR CON DEFICIEN- CIA DE OXIGENO DEL VAPOR VAPORIZACIÓN FORMACIÓN DE LAS GOTAS NÚCLEOS DE CARBÓN FORMACDN AGLOMERACIÓN INYECCIÓN HUMO DE GOTAS DE PARTÍCULAS GOTAS NO z FORMACIÓN NÚCLEOS DE VAPORIZADAS CARBÓN CALENTAMIENTO DE DESCOMPOSICIÓN LAS GOTAS CON DEFI- SUPERFICIAL DE CIENCIA DE OXIGENO LA GOTA
  • 6. CANTIDAD DE CARBÓN 7 CANTIDAD DE COMBUSTIBLE lo —J 5 MEZCLA E5TEQUI0METRICA LIMITE DE INFLAMABILIDAD o 5 10 Í5 20^ 25 PRESIÓN EN LA CÁMARA [Ky/cm2) Fig 6. Los factores químicos afectan a las reacciones Puede añadirse, que la formación de humos no de formación del carbón, que se ven favorecidas constituye problema alguno en las tuibmas de gas, cuando la presión aumenta En general, puede ad- ya que sus relaciones de compresión son pequeñas mitirse que la proporción en peso de carbón aumen- Es más, solamente hasta la introducción de los mo- ta proporaonalmente a la presión elevada a una po- dernos turborreactores de doble flujo de alta com- tencia del orden de tres presión es cuando el humo comenzó a constituir un En la figura 7, tomada de la referencia 2, se ex- problema. ponen diversos resultados experimentales sobre la influencia de la relación de compresión en la for- b) Ttpo de combustible mación de humos En ella se exponen también re- sultados obtenidos con motores de alta relación de Es evidente que cambiando el tipo de combus- compresión tratados en la forma que se verá en el tible puede evitarse la formación de humos Com- párrafo siguiente. bustibles ricos en hidrógeno, tales como el metano
  • 7. 100 DENSIDAD DE HUMOSA EMPUJE DE DESPEGUE 80 . . . MOTOR SIN TRATAR o * x x MOTOR TRATADO < 2 21 o a: 2 LU < 60 i- a LÜ Cf) O ?• O 0 2I> Z) X 0 a: LÜ 0 40 Ci n ni < 2: a — U) 7 Z3 z 2 O 20 LÜ O O 5 10 15 20 25 PRESIÓN CÁMARA DE COMBUSTIÓN (kg/cm2) Fig. 7. y el propano no ocasionarían problemas en cuanto 4. Métodos para reducir la formación de humos a formación de humos. El propano es un posible futuro combustible para turbinas de gas y, en cuan- Independientemente de la relación de compre- to al metano, que es el principal componente del sión, cuyos altos valores son necesarios para redu- gas natural, es muy posible que sea el combustible cir el consumo específico de los motores y del tipo de futuro para los aviones supersónicos. de combustible, se han llevado a cabo por las prin- También se disminuye la formación de humos cipales casas constructoras de motores (Rolls-Royce, utilizando combustibles incluso más densos que Pratt and Whitney y General Electric) extensos los kerosenos actuales, p¿ro estando constituidos, programas de investigación sobre condiciones fun- principalmente, por hidrocarburos parafínicos, con cionales y configuración de las cámaras, con objeto solamente pequeñas cantidades de combustibles aro- de reducir drásticamente la formación de humos. máticos, olefinas y naftalenos, pero su coste sería El resultado de estos programas es que la nue- prohibitivo. va generación de motores: RB-211, J T D - 9 y CF-6
  • 8. a, 60 6 I 0 a. z x;^: o O o 40 40 < o < ce ce - Z UJ o 20 i "V 2 0 L1-1 u z o o o a 0 0 8000 9000 10.000 11.000 90 100 110 • RÉGIMEN r.p.m. ÁNGULO de INYECCIÓN Fig. 8. 60 Q_ CL O 40 O < ce 20 fi o z o _ j — — I — — I — 0.014 0.016 0.018 0.02 40 60 80 100 RELACIÓN TAMAÑO COMBUSTIBLE/AIRE MEDIO GOTAS U EN CÁMARA de dichas casas estarán prácticamen^ libres de for- mación de h u m o s . Estas investigaciones se han centrado en el di- Fig. 9. seño de la cámara, especialmente en su zona prima- ría y en la inyección. Se ha comprobado que au- 1200 m e n t a n d o la presión de inyección del combustible o a u m e n t a n d o el ángulo del cono de eyección del líquido, se disminuye el t a m a ñ o m-ídio de ¡as go- tas, y con ello, la formación de humos, m o s t r á n d o - se la influencia de éstas y otras variables en la fi- gura 8. Las mejoras más importantes se consiguen au- m e n t a n d o la cantidad de aire en la zona primaria, pero esto conduce a mayores perdidas de presión en la cámara, y sobre todo a problemas de estabilidad de la combustión a grandes alturas de vuelo y a di- ficultades en el « e n c e n d i d o de las mismas, también en altura, tal como se muestra en la figura g. 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 La auténtica solución del problema se ha encon- NUMERO DE MACH DE VUELO trado mezclando una pequeña cantidad de aire con
  • 9. el combustible inyectado (Airspray de la Rolls- Royce) , o bien, mediante ía inyección tíir¿cta de aire CONSTANTES DE MOLES DE alrededor de la zona de inyección de combustible a REACCIÓN EQUILIBRIO ÓXIDOS DE través de tubos direccionales (Pratt and Whitney), NITRÓGENO y limitando la riqueza de la zona primaria a valo- res no inferiores a los estequiométricos, vh^v 1,37x10-5 1,5 x 1 0 ~ 3 Este tratamiento ha conducido a que en los nue- l N 0 + l 0 „ ; = z NO 5,90 x 1 0 " 2 1,0 vos motores (RB-211, J T D - g y CF-6) y en los 2 2 2 Z antiguos tratados (RR-Tyne, RR-Spey, J T D - 8 , N 2 + | 02 í ^ N^g 1,21 x 1 G _ U 1,4 x 10~12 por ejemplo), la producción de humo se haya redu- cido a menos de la quinta parte, dejando de cons- tituir un problema en todos los modernos motoras 1 N2+ 0 2 r í N 02 2,84 x 1 0 ~ 5 5,1 K 1 0 ~ * de reacción, N 2 + 0 2 5=í N20¿ 2,92 x10" 1 9 3,3 x1Q- 1 7 5, Óxidos de nitrógeno N2+f 0 2 Ti N205 < 5 xlO"20 <5,7 x10~ 1 0 Los óxidos de nitrógeno se forman por la oxi- dación a elevada temperatura del nitrógeno. En teoría, un gran número de óxidos de nitró- F¡g, 10. - Formación de los óxidos de nitrógeno. geno pueden formarse, pero la pequenez de las constantes de equilibrio de sus respectivas reacciones (figura io) hacen que en la práctica solamente se de nitrógeno en los motores de reacción, p¿ro para formen cantidades apreciables de NO y NO.,. Es- el caso de los motores alternativos el problema pa- tos óxidos se forman en Jas zonas de a"ta tempe- rece de solución mucho más difícil. ratura de la cámara, por encima de unos r.500" C , tales como las indicadas en la figura 2. Aunque en un motor de reacción la proporción de óxidos de nitrógeno es solamente de! orden dei 10 por roo de los motores alternativos, la gran toxicidad de los mismos y el gran volumen de gases eyectados Finalmente, no queremos terminar estas líneas por dichos motores hacen que el problema sea im- sin dejar de citar la turbina de vapor o motor de portante. combustión anticontaminante, destinado a la auto- No existe, por ahora, medio alguno para preve- moción, cuyos primeros programas de Investigación nir ¡a formación de los mismos, por lo qu„> no se y desarrollo acaban de iniciarse en los Estados ha establecido, limite legal para el valor máximo Unidos. de emisión de óxidos de nitrógeno en automóviles. No obstante, existen posibilidades. Si se calculan las composiciones de equilibrio del NO y N0 L , en función de las condiciones existentes Fio- 11. en la combustión, tal como se indica en la figura 10 ¿ 11 fref. 1), resultan proporciones muy altas, mu- VALOR MEDJDCLí^rT UJ ~~ - ^ ^ 500° C cho mayores que las medidas experimcntalmente, 2: 1500 ^ _ ' -—^ .Q0°C tal como también se índica en la citada figura. 9 Ello se debe a que la cinética química de las UJ 300°C ' TEMPERATURA reacciones de formación NO y NO., da lugar a ve- r ENTRADA EN 200 • C LA CÁMARA locidades de formación lentas, es decir, a tiempos 100°O ÓXIDOS DE NÍTROGEN característicos altos, que son grandes comparados / ton los tiempos de residencia de las partículas de la VALOR mezcla N 2 - 0 2 en la cámara, MEDIDO 30] i Esta marca un claro camino para investigacio- I 1 nes futuras mediante el dis¿ño de las cámaras que -n la zona de alta temperatura los tiempos de resi- 1 0 dencia sean pequeños. De esta manera parece posi- 0.03 0.04 0.05 0,06 ble que pueda disminuirse la formación de óxidos RIQUEZA DE MEZCLA EN ZONA PRIMARIA
  • 10. CONDENSADOR-RADIADOR 1 " ^ ~ 11 "l-J TURBINA BOMBA- 'DE VAPOR € ÜZ¿ ÁRBOL DE POTENCIA QUEMADOR ANTICONTAMINANTE CAMBIADOR J DE CALOR- vr "-) PROFANO EVAPORADOR GASES DE ESCAPE Fig. 12. — Motor de turbina de vapor con quemador independiente. 0 2 , N2 co. ; , H 2 0 U n esquema de un m o t o r de esta clase se mues- primeros estudios están mostrando que podrían tra en la figura i 2. conseguir buenas características de aceleración. Las tecnologías de los motores de combustión, El proceso de combustión se separa del ciclo de alternativos o turbinas de gas, han de atender cada potencia. De esta manera el quemador puede dise- vez más al factor esencial de la contaminación at- ñarse orientado específicamente a reducir la conta- mosférica. Está muy p r ó x i m o el tiempo en el que minación, utilizándose también un combustible li- este factor será mucho más importante que el coste gero, tal como el p r o p a n o . del m o t o r o el consumo específico del combustible, El ciclo de potencia se efectúa en ciclo cerrado ya que la h u m a n i d a d n o puede seguir por el camino de R a n k y n e , con lo que podrían conseguirse m o t o - de continuar deteriorando el medio ambiente en que res de poco peso y buen rendimiento, e incluso los vive. BIBLIOGRAFÍA 1. DL'RRAXT. T.: "Atniospheric Pollution by Gas Turbi- 4. WirKLAON, I'. I''.: "The Mechanisni of Carbón Forma- ne Engiues". Rolls-Royce Journal, 1968. tion in Combustión". The hist. o] M"ch. Eny., 1961. 2. FAITANI, J- J.; "Smoke Redacticm in Jet Engines 5. THOMAS, A.: Carbón Formal ion in Flaiues. Shell Re- throogh Biirner Design". Pratt and Wbitney. Esso search Ltd., 1962. Air It'orli!, sept-oet. 1968. 6. MCFAELANK. J. .[.; HOLDERNESS, I'". M., y Wrrrr- 3. Si: HALLA, R. L.. e HiHBAiii), R. R.: "Smoke and Coke CHER, F. S. E.: "Soot Forniation Rates in Premi- Eonnation in the Combustión of Hydrncavbon-Air xed C- and C,¡ Hydrocarbo» Flomes at Process up Mixtures". Report NACA, 1300, 1957. tu 20 atol.". Combustión and Fíame, sept. 1964.