Un quemador LO NOx es un tipo de quemador que normalmente se utiliza en calderas de servicios públicos para producir vapor y electricidad .
Alrededor de 1986 , John Joyce (famoso por Bowin Cars ), un influyente inventor australiano, se enteró por primera vez de los óxidos de nitrógeno ( NOx ) y su papel en la producción de smog y lluvia ácida . Su primera introducción a las complejidades del tema fue posible gracias al trabajo de Fred Barnes y el Dr. John Bromley de la Comisión de Energía del estado de Australia Occidental. [1]
La gran mayoría de las investigaciones y desarrollos que se remontan a más de veinte años se centraron en quemadores industriales a gran escala y mecanismos complejos que, al final, no produjeron lo que uno consideraría un nivel bajo de NO x (2 ng/J o ~ 4 ppm al 0 % de O 2 en base seca ). [2]
De hecho, en ese momento, 15 ng/J de NO 2 parece haber sido considerado un nivel bajo de NO 2 . El único mensaje claro que fluyó a través de toda la masa de información que estudió fue el efecto de la temperatura en la formación de NO x .
A finales de los años 1980, las autoridades sanitarias y medioambientales de Australia manifestaron su preocupación por la calidad del aire interior y por el grado en que los calentadores de gas sin salida de humos, en particular los de estilo antiguo , contribuían a unos niveles de dióxido de nitrógeno (NO2 ) superiores a los aceptables. En consecuencia, en 1989, el Departamento de Educación Escolar de Nueva Gales del Sur inició una amplia investigación sobre el dióxido de nitrógeno en las escuelas de todo el estado. Como medida provisional, las autoridades sanitarias recomendaron que el nivel de 0,3 ppm de NO2 se convirtiera en el límite superior para las aulas. [3] La Asociación Australiana del Gas, a su vez, redujo la tasa de emisión de NO2 en interiores para los calentadores de gas sin salida de humos de 15 a 5 ng/J y este sigue siendo el límite actual. [4] El gobierno de Nueva Gales del Sur, a través del Departamento de Obras Públicas, también reevaluó los métodos alternativos de calefacción de las aulas, para garantizar un entorno seguro y saludable para los estudiantes.
Fue en este contexto que la empresa Bowin Technology de John Joyce se embarcó en un importante programa de investigación y desarrollo destinado a minimizar las emisiones de dióxido de nitrógeno de los calentadores de gas sin chimenea. Bowin Technology se propuso resolver el problema de las emisiones en su origen: el quemador de gas . Esto se hizo a pesar de la creencia generalizada, durante mucho tiempo, de los expertos en gas de que las mejoras comercialmente justificadas de los quemadores de gas no podían producir reducciones drásticas de óxidos de nitrógeno (NO x ).
En 1989, un llamado inmediato a reducir el nivel de dióxido de nitrógeno (NO2) en interiores fue provocado por artículos ampliamente publicitados y cobertura mediática en Nueva Gales del Sur, destacando el efecto que este químico tiene en personas sensibles a las vías respiratorias , como los asmáticos y aquellos con problemas bronquiales .
En medio del intenso debate sobre la calidad del aire interior, se recomendó a varias instituciones estatales de Australia cambiar a calentadores de gas y calefacción eléctrica .
En cambio, Nueva Gales del Sur, mediante la acción combinada de la Compañía Australiana de Luz de Gas , las autoridades sanitarias y el Departamento de Obras Públicas de Nueva Gales del Sur, formuló las directrices iniciales sobre calidad del aire interior. Estas directrices formaron la base de las restricciones del Código Australiano de Aparatos a Gas para las emisiones de dióxido de nitrógeno (NO2 ) de los calentadores sin salida de humos, que ahora se han adoptado en toda Australia. [4]
John Joyce se dio cuenta de que ningún otro organismo regulador extranjero hacía distinción entre NO y NO 2 en sus directrices o códigos ambientales. Además, parecía que se aplicaban requisitos sobre el nivel total de óxidos de nitrógeno independientemente de que las emisiones se expulsaran o no.
En consecuencia, John Joyce descubrió que una parte "inofensiva" de las emisiones de NO x , el óxido nítrico (NO), en presencia de hidrocarburos (como los propelentes de aerosoles domésticos , posibles fugas de gas y la entrada de humos de escape de vehículos), se convierte en NO 2 . Este fue el caso que se descubrió en la investigación escolar de Nueva Gales del Sur. [3] En un sentido científico, se había convertido en una práctica calcular tanto NO + NO 2 , al medir los niveles de óxidos de nitrógeno en las emisiones. De ahí la referencia ahora comúnmente utilizada a "NO x total ".
El gas natural , por su composición, tiene una clara ventaja sobre otros combustibles fósiles en términos de dióxido de carbono , partículas y dióxido de azufre que se producen al convertirlo en energía útil. A principios de la década de 1990, numerosos países estaban en proceso de sustituir el petróleo y el carbón por gas natural para satisfacer sus necesidades energéticas y de energía eléctrica .
Para mantener esta ventaja como combustible "ecológico", las empresas de gas australianas están reduciendo eficazmente las pérdidas de gas ( emisiones de metano ) en sus entregas e imponen códigos estrictos a los fabricantes e instaladores de electrodomésticos contra las fugas de gas .
Sin embargo, los expertos en medio ambiente consideran que la producción de óxidos de nitrógeno es una de las principales amenazas para la formación de gases de efecto invernadero y de smog fotoquímico . La interacción de los NOx con los hidrocarburos de los escapes de los vehículos y de la luz solar también puede formar ozono de bajo nivel . En la estratosfera (a unos 25 km de altura), el ozono es útil porque absorbe la parte más intensa de la radiación ultravioleta del sol, pero a nivel del suelo daña los materiales y la vegetación. Irrita la garganta, los pulmones y los ojos, y el ejercicio o el trabajo extenuantes pueden resultar dolorosos. Además, la eficacia del óxido nitroso como gas de efecto invernadero se ve magnificada por su mayor vida útil que el dióxido de carbono , el metano y los CFC.
En esencia, la velocidad a la que se forma ozono de bajo nivel está determinada por los hidrocarburos, mientras que la disponibilidad de óxidos de nitrógeno influye en la cantidad que se produce. En este punto, el debate medioambiental da un giro sorprendente, ya que las industrias individuales tienden a culpar a las emisiones de las demás como causa probable.
Está bien establecido que los quemadores de gas Bunsen o de " llama azul " convencionales producen óxidos de nitrógeno en niveles de 30-50 nanogramos por julio [5] [6] y, por lo tanto, no se considera que tengan potencial para la reducción de NO x . En comparación, los quemadores de combustión de superficie o los quemadores de baldosas radiantes producen niveles de óxidos de nitrógeno entre un 60 y un 70 % menores. [6] Por lo tanto, la investigación de John Joyce sobre los quemadores de bajo NO x giró principalmente en torno a las técnicas de combustión de superficie. Otro problema fue el efecto que tienen las temperaturas de combustión en la formación de NO x .
La tarea de John Joyce se volvió aún más complicada cuando decidió no dirigir su desarrollo hacia las baldosas de combustión superficial de tipo radiante. El uso de calefacción radiante para la mayoría de los fines institucionales (salvo la calefacción puntual) se considera poco práctico, ya que hace demasiado calor cerca del calentador, mientras que la pérdida de calor radiante a lo largo de la distancia a la que se llega es bastante drástica.
Las investigaciones sobre numerosos desarrollos de otros tipos de quemadores de "bajo NOx " demostraron que hasta el momento dichos quemadores eran demasiado complejos en su diseño o funcionamiento, demasiado caros o inadecuados. El plan de John Joyce era utilizar malla de acero resistente a altas temperaturas y luego fabricó decenas de prototipos de quemadores hasta que uno mostró "potencial".
La naturaleza científicamente innovadora de las tecnologías LO-NO x de John Joyce está confirmada por la protección total de patentes en Australia , Estados Unidos , Reino Unido , Japón , Italia y Francia .
En 1993, John Joyce recibió un Premio de Diseño Australiano y el estatus de Selección del Museo Powerhouse por su gama de calentadores "SLE", que incorporan quemadores LO-NO x .
La Academia Australiana de Diseño seleccionó la gama de calentadores a gas sin salida de humos SLE para que se presentaran en la Muestra de Diseño durante la Conferencia Nacional "Innovación por Diseño" en octubre de 1994.
En Estados Unidos, los quemadores para calentadores de agua LO-NO x de John Joyce han superado con éxito una serie de pruebas exhaustivas para demostrar que estos quemadores en particular no actúan como fuente de ignición en presencia de vapores inflamables, resultantes de derrames accidentales de combustible. También se han llevado a cabo pruebas exhaustivas para verificar su capacidad de reducción de NO 2 .
Se pueden obtener ahorros de costes más tangibles si se compara la eficiencia energética de los calentadores de gas con bajas emisiones de NOx con los de los tipos convencionales con salida de humos. Los calentadores de gas con problemas de emisiones tienen salida de humos y, por naturaleza, pierden energía sustancial en forma de gases de combustión calientes que se expulsan a la atmósfera. Además, la elección de la ubicación de los calentadores con salida de humos se ve muy perjudicada debido a las restricciones de instalación de la salida de humos.
Por el contrario, los calentadores de gas de bajas emisiones no requieren un sistema de ventilación. Además, con la introducción de sensores de agotamiento de oxígeno y controles termostáticos, no dependen críticamente de la ventilación como antes. Estos calentadores se pueden colocar de manera más conveniente y centralizar para lograr una distribución óptima del aire caliente. Por definición, los calentadores de gas de bajo NOx sin ventilación son 100% eficientes ya que toda la energía térmica liberada por la llama se convierte en calor útil.