Combustión, combustibles y poder calorifico. Materia: Ingenieria de Servicios Auxiliares Profesora: Maria Antonieta Instituto Tecnologico de Tijuana Alumno: Renteria Garcia Cesar Horacio Carrera: Ingenieria Quimica No. de Control

Combustión

La combustion o quema es la secuencia de reacciones quimicas entre un combustible y un oxidante acompanado por la produccion de calor y la conversion de sus especies quimicas.

La liberacion del calor puede resultar en la produccion de luz en la forma de ya sea de brillo o flama.

En una reaccion de combustion completa, un compuesto reacciona con un agente oxidante, como por ejemplo oxigeno o fluor y los productos son compuestos de cada elemento en el combustible con el elemento oxidante: CH O 2 → CO H 2 O + energia

En el caso de combustion de hidrogeno y oxigeno 2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O(g) + energia el resultado para este caso es vapor de agua

La combustion totalmente completa es casi imposible de lograr, en la realidad cuando una reccion de combustion alcanza el equilibrio una variedad de especies menores estaran presentes tales como monoxido de carbono y carbon puro (cenizas) adicionalmente la reaccion con el nitrogeno del aire tambien creara diversas formas de oxidos nitrosos.

Los combustibles de interes usualmente incluyen compuestos organicos (especialmente hidrocarburos) ya sea en fase liquida, solida o gasesosa.

Tipos de combustión

Combustión completa Ocurre cuando las sustancias combustibles reaccionan hasta el máximo grado posible de oxidación. En este caso no habrá presencia de sustancias combustibles en los productos o humos de la reacción. En esta se forma el oxido correspondiente de el combustible mas agua. CH O 2 → CO H 2 O 2 CH O 2 → 2 CO + 4 H 2 O a altas temperaturas: N 2 + O 2 → 2 NO N O 2 → 2 NO 2

Combustión incompleta Se produce cuando no se alcanza el grado máximo de oxidación y hay presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de la reacción, por ejemplo la combustion incompleta del etanol forma acetaldehido el cual es un compuesto muy peligroso para los seres vivos, y del carbon monoxido de carbono el cual es altamente toxico.

Combustión estequiométrica o teórica Es la combustión que se lleva a cabo con la cantidad mínima de aire para que no existan sustancias combustibles en los gases de reacción. En este tipo de combustión no hay presencia de oxigeno en los humos, debido a que este se ha empleado íntegramente en la reacción.

Combustión con exceso de aire Es la reacción que se produce con una cantidad de aire superior al mínimo necesario. Cuando se utiliza un exceso de aire, la combustión tiende a no producir sustancias combustibles en los gases de reacción. En este tipo de combustión es típica la presencia de oxigeno en los gases de combustión. La razón por la cual se utiliza normalmente un exceso de aire es hacer reaccionar completamente el combustible disponible en el proceso.

Combustión con defecto de aire Es la reacción que se produce con una menor cantidad de aire que el mínimo necesario. En este tipo de reacción es característica la presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de reacción.

Combustión latente La combustion latente humeantes es el lenta, a baja temperatura, la forma de la combustión es sin llama, sostenida por el calor desprendido cuando el oxígeno ataca directamente a la superficiede un combustible en la fase condensada. Es una reacción de combustión incompleta típicamente. Los materiales sólidos que puedan sostener una reacción ardiente incluyen el carbón, celulosa, madera, algodón, tabaco, turba, mantillo, humus, espumas sintéticas, polímeros de carbonización como espuma de poliuretano, y el polvo. Ejemplos comunes de los fenómenos latentes son la iniciación de los incendiosresidenciales en muebles tapizados por fuentes de calor débiles (por ejemplo, uncigarrillo, un cable en cortocircuito), y la combustión de la biomasa persistente detrás del frente de la llama de incendios forestales.

Combustión rapida La combustión rápida es una forma de combustión, también conocida como incendio, en el que grandes cantidades de calor y energía de la luz son liberados, que a menudo resulta en una llama. Esto se utiliza en una forma de máquinas tales como motores de combustión interna y en las armas termobáricas. A veces, un gran volumen de gas es liberado en la combustión, además de la producción de calor y la luz. La evolución repentina de grandes cantidades de gas crea una presión excesiva que produce un ruido fuerte. Tal combustión se conoce como una explosión. La combustión no necesita implicar por ejemplo, el hidrógeno en cloro para forma cloruro de hidrógeno con la liberación de calor y la luz característica de la combustión.

Combustión turbulenta La combustión resultante en una llama turbulenta es el más utilizado para la aplicación industrial (por ejemplo, turbinas de gas, motores de gasolina, etc) debido a la turbulencia ayuda al proceso de mezcla entre el combustible y el oxidante.

Combustión en microgravedad Los procesos de combustión se comportan de forma diferente en un ambiente de microgravedad que en condiciones de gravedad de la Tierra, debido a la falta de flotabilidad. Por ejemplo, llama de una vela toma la forma de una esfera. La investigación de la combustión en microgravedad contribuye a la comprensión de la seguridad de fuego en naves espaciales y diversos aspectos de la física de la combustión.

Micro combustión Los procesos de combustión que ocurren en un volumen muy pequeño de combustión son considerados como micro. La distancia de enfriamiento juega un papel vital en la estabilización de la llama en la cámara de tales combustiónes.

Diferentes colores de flama cambiando la cantidad de oxigeno en un mechero

Combustibles

Se define como combustible a cualquier material capaz de liberar energia cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco

Consiste en liberación de una energía de su forma potencial (energía química) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica).

De manera general se puede considerar combustible a toda quella sustancia suceptible a quemarse, aunque hay excepciones.

Tipos de combustibles

Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, la madera y la turba.

Entre los combustibles fluidos, se encuentran los líquidos como el gasóleo, el queroseno o la gasolina (o nafta).

Gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petróleo (GLP), representados por el propano y el butano.

Se llaman también combustibles a las sustancias empleadas para producir la reacción nuclear en el proceso de fisión, aunque este proceso no es propiamente una combustión.

Poder calorifico en los combustibles

La principal característica de un combustible es el calor desprendido por la combustión completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible, llamado poder calorífico

Se mide en julios por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en kilojulios por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequeña)

En el sistema técnico de unidades, en calorías por kilogramo

En el sistema ingles en BTU por libra.

Tabla de poderes caloríficos de sustancias combustibles CombustibleMJ/kgkcal/kg Gas natural53, Acetileno48, Propano Gasolina Butano 46, Gasoil42, Fueloil40, Antracita34, Coque32, Gas de alumbrado29, Alcohol de 95º28, Lignito20, Turba19, Hulla16,74 000

Valores de poder calorifico de combustibles comunes FuelkJ/gkcal/gBTU/lb Hydrogen ,000 Gasoline ,000 Diesel ,300 Ethanol ,000 Propane ,000 Butane ,200 Wood ,000 Coal (Lignite) ,000 Coal (Anthracite) ,000 Natural Gas ,000

Valores de poder calorificos elevados de combustibles no tan comunes FuelHHV MJ/kgBTU/lbkJ/mol Methanol22.79, Ethanol29.712,8001,300.0 Propanol33.614,5002,020.0 Acetylene49.921,5001,300.0 Benzene41.818,0003,270.0 Ammonia22.59, Hydrazine19.48, Hexamine30.012,9004,200.0 Carbon32.814,

Referencias

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