Análisis evaluativo de mecanismos de reacción para modelar la combustión de gases derivados de biomasa

Abstract

Parte fundamental en la simulación de procesos de combustión es modelar con la mayor exactitud posible la cinética química que tiene lugar en el fenómeno. Por otro lado, en simulaciones complejas de combustión que involucran la dinámica de fluidos computacional (CFD) del sistema, el recurso computacional es un factor crítico para tener en cuenta. Con base en lo anterior, en este estudio se evalúa el desempeño de cuatro mecanismos de reacción semidetallados (DRM22, C1-C4 de Heghes, GRI 3.0 y Konnov), para modelar la cinética de combustión de gases de síntesis derivados de biomasa en simulaciones CFD (motores, turbinas, quemadores, entre otros). La metodología consiste en la realización de pruebas computacionales para obtener resultados relacionados con la variable retraso al encendido. Dichas simulaciones se llevaron a cabo en un reactor a presión constante variando diferentes parámetros de la combustión. Los resultados obtenidos con los mecanismos semidetallados se compararon con los obtenidos con un mecanismo detallado (Westbrook), por medio del cálculo de errores. Se encontró que la aplicabilidad de cada modelo cinético depende de las variables del proceso analizadas, donde la calidad de sus predicciones siempre es inversamente proporcional al contenido de hidrógeno en el combustible. Cabe resaltar que el mecanismo GRI 3.0 presentó el mejor desempeño global.