Principales mecanismos de formación de óxidos de nitrógeno (NOx)

4.2 Principales mecanismos de formación de óxidos de nitrógeno (NOx) en un combustor: NOx térmico, NOx proeniente del nitrógeno contenido en el combustible, !prompt NOx", mecanismo del N2O.

El NOx es un término genérico para los monóxidos de nitrógeno (NO y NO2). Estos óxidos se producen durante la combustión, especialmente en la combustión a altas temperaturas. A temperatura ambiente, el oxígeno y el nitrógeno en los gases del aire no reaccionan entre sí. En un motor de combustión interna. a combustión de una me!cla de aire y combustible produce temperaturas de combustión lo su"icientemente ele#adas como para conducir reacciones endotérmicas entre el nitrógeno atmos"érico y oxígeno a la llama, produciendo di#ersos óxidos de nitrógeno. En las grandes ciudades, la cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmós"era pueden ser muy importantes. En presencia de exceso de oxigeno ($2), el óxido nítrico (NO) se con#ertir%n en dióxido de nitrógeno (N$2), con el tiempo necesario depende de la concentración en el aire como se muestra en la "igura &.&. '&2 El NO es #enenoso para los seres umanos y puede causar irritación de o*os y garganta, nauseas, dolor de cabe!a y pérdida gradual de la "uer!a. +uando NOx y compuestos org%nicos #ol%tiles (+O) reaccionan en presencia de lu! solar, "orman smog "oto-uímico, una importante "orma de contaminación atmos"érica, especialmente en el #erano. os nios, las personas con en"ermedades pulmonares como el asma, y la gente -ue traba*o o "uera de e*ercicio son susceptibles a los e"ectos ad#ersos del smog, tales como danos a los te*idos de los pulmones y la reducción de la "unción pulmonar. En la -uímica atmos"érica de NOx el término se utili!a para signi"icar la total concentración de N$2 NO m%s. /urante el día de NO y N$2 est%n en e-uilibrio con la relación NO0N$2 determinada por la intensidad de la lu! del sol (lo -ue con#ierte NO2 a NO) y la concentración de o!ono (-ue reacciona con el NO a de#ol#er N$2). NO y N$2 también t ambién son "undamentales para la "ormación de o!ono tropos"érico. Esta de"inición excluye a otros óxidos de nitrógeno como el óxido nitroso (N2$). &.2.&. 1uentes industriales de NOi Existen  "uentes primarias o mecanismos de "ormación de NOx durante los procesos de combustión3 4 NOx térmico 4 NOx de combustible 4 56O758 NOx E9 interés -ue se a tenido en pronosticar las emisiones de monóxido de nitrógeno de "uentes mó#iles y estacionarias a lle#ado a la "ormulación de #arios modelos analíticos para la "ormación de NOx en los procesos de combustión.

&.2.&.&. NOx térmico NOx térmico se re"iere a los NOx "ormado a tra#és de una reacción de oxidación, a alta temperatura, del nitrógeno diatómico encontrado en el aire de combustión. Este tipo de "ormación es principalmente una "unción de la temperatura y el tiempo de residencia de nitrógeno a dica temperatura. A altas temperaturas, por lo general por encima de &:$$ O +, nitrógeno molecular (N2) y oxígeno ($2) en el aire de combustión se disocian en sus estados atómicos y participan en una serie de reacciones. &.2.&.2. NOx de combustible Estudios recientes. ;an indicado -ue el nitrógeno -ue -uímicamente enla!ado en los idrocarburos combustibles, llamado nitrógeno del combustible, es una "uente importante en la "ormación del NO. os compuestos de anillo eterocíclico, como la piridina. 5iridina y -uinolina est%n entre los m%s comunes -ue se encuentran en el petróleo. El carbón contiene compuestos productores de nitrógeno tanto de cadena como de anillo. El gas natural est% esencialmente libre de dicos compuestos Es signi"icati#o -ue en la mayoría de estos compuestos org%nicos productores de nitrógeno, los enlaces entre los %tomos de nitrógeno y el resto de la molécula son considerablemente m%s débiles -ue el enlace N < N del nitrógeno molecular (= >?$ @0g.moi). 5or tanto, no es nada sorprendente -ue el nitrógeno del combustible pueda contribuir grandes cantidades de NO en los procesos de combustión. &.2.&.. 5rompt NOx o 1enimore NOx Esta tercera "uente es "ormada por una reacción relati#amente r%pida (de aí su nombre) entre el nitrógeno, oxígeno y los radicales de idrocarburos. Be representa de manera general por la siguiente reacción3 +;?C$2CN2