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CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES II
DOCENTE: Mg.Ing.Elizabeth Yessenia Fernández Gutiérrez
TEMA:
COMBUSTION Y COMBUSTIBLES
2014
UNIVERSIDAD AUTONOMA SAN
FRANCISCO
OBJETIVOS
Aprender que es el combustible, para que se usa, sus derivados, los tipos de combustible.
Conocer el proceso de combustión y como afecta al medio donde ocurre, así como las diferentes características de la misma.
Conocer el proceso de refinación del petróleo.
INTRODUCCION
El combustible ha sido desde su descubrimiento hace miles de años una de las fuentes de calor, protección y sustento para la especie humana, así como un importante factor en el desarrollo y la evolución de los seres humanos como especie ya que facilito la población y supervivencia a través del paso del tiempo. Mediante este trabajo se pretende conocer mas acerca de los que es el combustible, los tipos de este y el proceso de combustión.
¿QUÉ ES LA COMBUSTIÓN?
Es una reacción química en la que un agente oxidante reacciona rápidamente con un combustible para liberar energía almacenada en forma térmica, generalmente en forma de gases de alta temperatura.
¿QUÉ ES COMBUSTIBLE? Es cualquier material capaz de liberar energía
cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor.
Los Combustibles convencionales contienen principalmente hidrógeno y carbono, en forma elemental
Su combustión completa produce principalmente dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), sin embargo, los componentes del gas de combustión (gases y aerosoles líquidos o sólidos) que han reaccionado parcialmente pueden formar pequeñas cantidades de monóxido de carbono (CO).
TASA DE COMBUSTIÓN
Esta depende de:1) De la velocidad de la reacción química de los
componentes del combustible con el oxígeno.2) Tasa a la cual se suministra oxígeno al
combustible (mezcla de aire y combustible).3) La temperatura en la región de combustión.
COMBUSTIÓN ESTEQUIOMÉTRICA En la combustión estequiométrica de
un combustible de hidrocarburo, el combustible se hace reaccionar con la cantidad exacta de oxígeno para oxidar todo el carbono, hidrógeno y azufre en el combustible. Por tanto, los gases de escape de dicha combustión teórica no contienen algún componente incompleto oxidado.
Para la economía y la seguridad, la mayoría de los equipos de combustión debe funcionar con un poco de aire en exceso. Esta cantidad de exceso de aire depende:
1) Las variaciones previstas en las propiedades del combustible y las tasas de suministro de aire.
2) Equipos de aplicación.3) La supervisión del operador.4) Los requisitos de control.
COMBUSTIÓN INCOMPLETA La combustión incompleta se produce cuando un
elemento del combustible no es totalmente oxidado durante la combustión. En está se pueden formar compuestos parcialmente oxidados, como el monóxido de carbono, aldehídos y cetonas.
Las condiciones que influyen en una combustión incompleta son:
1) Aire en la mezcla de combustible2) Insuficiente aire a la llama (siempre menos
de la cantidad necesaria de oxígeno)3) Tiempo insuficiente de residencia en la
llama reactivo.4) Incidencia de la llama en una superficie fría.5) Temperatura de la llama que es demasiado
bajo (disminución de las reacciones de combustión).
LIMITES DE INFLAMABILIDAD El combustible se quema en una reacción auto-
sostenida sólo cuando los porcentajes de volumen de combustible y aire en una mezcla están dentro de los límites superior e inferior de inflamabilidad (UFL y LFL), también llamados límites de explosividad.
TEMPERATURA DE IGNICIÓN
La temperatura de ignición es la temperatura más baja a la cual el calor es generado por la combustión,
La temperatura de ignición es afectada por un gran número de factores. La temperatura de ignición y límites de inflamabilidad de una mezcla de combustible/aire son una medida del potencial de ignición.
En la Combustión continua el combustible se quema de manera sostenida, siempre y cuando el combustible y el aire se alimenten continuamente a la zona de combustión y la mezcla combustible / aire se encuentre dentro de los límites de inflamabilidad.
VALOR DE CALEFACCIÓN La cantidad de calor generado por la combustión
completa de una unidad de combustible específico es constante y se llama poder calorífico. El poder calorífico de un combustible se puede determinar midiendo el calor desprendido en la combustión de una cantidad conocida de los combustibles con un calorímetro, o a partir de un análisis químico del combustible.
Con la combustión incompleta, no todo el combustible se oxida completamente, y el calor producido es menor que el valor calorífico del combustible. La cantidad de calor producido por unidad de combustible consumido disminuye.
COMPENSACIÓN DE ALTITUD
La combustión en altitudes sobre el nivel del mar tiene menos oxígeno disponible para quemar el combustible. Esto se puede evitar realizando un aumento de la tasa de suministro de aire a la zona de combustión con un soplador de aire de combustión, o por la disminución de la tasa de suministro de combustible a la zona de combustión.
CLASIFICACIÓN DEL COMBUSTIBLE
Los hidrocarburos se clasifican de acuerdo al estado físico (gas, líquido o sólido).
Los combustibles gaseosos se pueden quemar en quemadores de difusión.
Los quemadores de combustible liquido deben atomizar el combustible.
Los quemadores de combustible solido deben suministrar suficiente calor para vaporizar sustancias volátiles para iniciar y mantener la combustión.
COMBUSTIBLES GASEOSOS El gas natural es casi un gas inodoro, incoloro que
se acumula en las partes superiores de los pozos de petróleo y gas. Es una mezcla de metano (55 a 98%), etano. El gas natural utilizado como combustible por lo general contiene:
metano
propano
butano
pentano
hexano
dióxido de
carbono
oxígeno
nitrógeno
Los gases licuados de petróleo (GLP) consiste principalmente de propano y butano, es un subproducto de las operaciones de refinería . Propano comercial se compone principalmente de propano, pero por lo general contiene de 5 a 10% de propileno. Tiene un valor calorífico de alrededor de 50,15 MJ / kg.
Butano comercial se compone principalmente de butano, pero puede contener hasta un 5% de butileno. Tiene un valor calorífico de alrededor de 49,3 MJ / kg, punto de ebullición relativamente alto de alrededor de 0 º C.
Gases manufacturados son gases combustibles producidos a partir de carbón, coque, petróleo, gas licuado de petróleo o gas natural. Se utilizan principalmente para uso industrial en la planta de operaciones o como combustibles especiales.
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS Combustibles líquidos son mezclas de
hidrocarburos derivados de la refinación de petróleo crudo. Contiene pequeñas cantidades de oxígeno, azufre, nitrógeno, vanadio, otros metales traza, y las impurezas como el agua y los sedimentos.
Refinación
Hidrocarburos Ligeros
gasolina
keroseno
Combustible diesel
Hidrocarburos Pesados
Aceites lubricantes
ceras
Asfalto y coque de petróleo
TIPOS DE ACEITE COMBUSTIBLE
Aceites combustibles para la calefacción son ampliamente clasificados como aceites combustibles destilados (aceites más ligeros) o combustible residual de petróleo (más pesados).
Grado N º 6, a veces conocido como Bunker C, es un aceite de alta viscosidad utilizado sobre todo en la
calefacción industrial y comercial.
Grado N º 5 (de luz) es un combustible residual de viscosidad intermedia para los
quemadores de combustible que manejan más viscoso .
Grado N º 4 es un combustible intermedio que se considera o bien un destilado pesado o una
luz residual. Destinadas a quemadores que atomizan los aceites de
mayor viscosidad.
Grado N º 2 es más pesado se utiliza
con (pistola) presión de atomización en quemadores que rocían aceite en una cámara de
combustión.
Grado N º 1 es un destilado ligero destinado a los quemadores de tipo de vaporización; se utiliza
en climas extremadamente fríos para la calefacción residencial con atomizador a presión.
BIODIESEL
Es a partir de fuentes biológicas (por ejemplo, aceites vegetales, aceites de cocina usados, sebo).Los beneficios de este combustible renovable son: muy bajos niveles de emisiones netas de dióxido de carbono en su ciclo de vida, la reducción de partículas y las emisiones de azufre, y disminución de las emisiones de NOx en muchas aplicaciones de calefacción.
CARACTERÍSTICAS QUE DETERMINAN EL GRADO DE ACEITE
viscosidad• Indica la facilidad con la que el aceite fluye o puede ser bombeada y la
facilidad de atomización.
Punto de inflamación• Es la temperatura más baja a la cual un aceite debe ser calentado para
que sus vapores enciendan una llama.
Punto de fluidez• Es la temperatura más baja a la que puede ser almacenado y
manipulado un combustible.
Contenido de agua y sedimentos• Sedimentos se acumulan en las pantallas de filtro y piezas de los
quemadores.• Agua en los combustibles destilados pueden causar la corrosión de los
tanques
Cenizas• Una cantidad excesiva indica la presencia de materiales que
causan desgaste en las bombas del quemador.
TIPOS Y PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS PARA MOTORES
Los combustibles primarios estacionarios del motor son los aceites diesel y turbinas de gas, gas natural, y GLP. Otros son el gas de aguas residuales, gas manufacturado, y mezclas de gases.
TIPOS DE COMBUSTIBLES
• Incluye la clase de los aceites volátiles de combustible de queroseno para los destilados intermedios. Se utilizan en motores de alta velocidad con variaciones frecuentes
• Donde las temperaturas de combustible se encuentran anormalmente bajas.
Grado n°1-D
• incluye la clase de los aceites de menor volatilidad de gas destilado. Se utilizan en motores de alta velocidad con cargas relativamente altas y velocidades uniforme.
Grado n° 2-D
• Cubre los destilados más viscosos y mezclas de estos destilados con aceite combustible residual. Se utilizan en motores de baja y media velocidad sostenida involucra las cargas a una velocidad prácticamente constante.
Grado n° 4-D
COMBUSTIBLES SÓLIDOS
Los combustibles sólidos naturales son principalmente la leña, el carbón, y los residuos agrícolas de diverso origen.
Los combustibles sólidos artificiales son los aglomerados o briquetas, alcoque de petróleo y de carbón y carbón vegetal.
TIPOS DE COMBUSTIBLES SÓLIDOS
Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, el coque, la madera y productos de desecho de las operaciones industriales y agrícolas.
De éstos, sólo el carbón es ampliamente usado para aplicaciones de calefacción y refrigeración.
EL CARBÓN
Químicamente, el carbón está formado por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, y un residuo mineral, ceniza.
TIPOS DE CARBÓN
La compleja composición del carbón hace difícil su clasificación.
ANTRACITA• Es limpio, denso y duro, crea un poco de polvo durante su
manejo. Es difícil de encender, pero se quema libremente sin humo y con una llama corta.
BITUMINOSOS• Incluye muchos tipos de carbón con muy diferentes
composiciones, propiedades y características. La mayoría son fuertes. Se encienden fácilmente y arden libremente. La longitud de llama es larga y varia de acuerdo con los diferentes carbones.
SUB-BITUMINOSOS• Tienen un alto contenido de humedad cuando se extrae y
tiende a romperse cuando se seca o se expone a la intemperie, se inflama espontáneamente cuando están apilados . Forman muy poco humo y hollín.
LIGNITO• Es leñoso en su estructura, tiene un alto contenido de
humedad, posee un bajo valor de calefacción, y manejo limpio. Tiende a desintegrarse cuando se seca y tiene una mayor probabilidad de inflamarse espontáneamente. Produce muy poco humo y hollín.
CARACTERÍSTICAS DEL CARBÓN
La materia volátil El carbono fijado La humedad La ceniza El azufre
EL PODER CALÓRICO DEL CARBÓN
El poder calorífico pueden presentarse de acuerdo a como se recibe el carbón, seco, seco y libre de materia mineral, o húmedo y con materia mineral, sin base. Cuando se carece de datos más específicos de la más alta calidad el poder calorífico del carbón puede ser calculado por la fórmula de Dulong:
Donde C, H, O y S son las fracciones de masa de carbono, hidrógeno, oxígeno y azufre en el carbón.
OTROS PARÁMETROS
Temperatura de fusión
de ceniz
as
• indica la fluidez de las cenizas a temperaturas elevadas.
El índice
de molienda
• indica la facilidad con que un carbón puede ser pulverizado y es útil para estimar la capacidad del molino de bolas con diferentes carbones.
El índice
de libre hinchazón
• éste denota el grado de inflamación del carbón en la combustión en un lecho de combustible e indica las características de coque de carbón.
CONTAMINACIÓN DEL AIRE Los procesos de combustión constituyen la
mayor fuente contaminación del aire. Los contaminantes pueden ser agrupados en cinco categorías:
PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN INCOMPLETA
EMISIONES RESULTANTES DE
LOS ADITIVOS
EMISIONES RESULTANTES DE
LOS CONTAMINANTES
ÓXIDOS DE NITRÓGENO
DIÓXIDO DE CARBONO
Los niveles de emisión de óxidos de nitrógeno y productos de combustión incompleta se relacionan directamente con el proceso de combustión y se puede controlar, en cierta medida, por la modificación del proceso.
Las emisiones de los contaminantes del combustible están relacionados con la elección del combustible y son ligeramente afectados por el proceso de combustión.
los métodos de control de NOx térmico se basan en métodos para reducir la temperatura máxima de la llama.
Recirculación de los gases de combustión es quizás el más eficaz método para las calderas comerciales e industriales.
OBTENCIÓN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
Petróleo: El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo.
Carbón: para la extracción del carbón existen diferentes tipos de minas de extracción dada la situación de la reserva carbonífera.
Gas natural: suele encontrarse junto al petróleo o en yacimientos de forma aislada.
Empresa española de energía fundada en octubre de 1987. En su origen estuvo conformada por la agrupación de una serie de compañías, previamente pertenecientes al Instituto Nacional de Hidrocarburos (INH) .Actúa en los siguientes países: España, Argelia, Libia, Marruecos, Mauritania, Sierra Leona, Liberia, Angola, Argentina,Estados Unidos, Colombia, Ecuador, Venezuela, Cuba, Perú, Bolivia, Brasil, Guyana y México.
REFINAMIENTO DE COMBUSTIBLE
El refinamiento y obtención de combustibles parte del petróleo, a partir de el se obtienen varios derivados que van desde el asfalto hasta el combustible de avión.
EMPRESAS PETROLERAS QUE PRODUCEN COMBUSTIBLES EN EL PERU
Pluspetrol Perú Corporation S.A.
Petrex S.A.
Petrobras Energía Perú S.A.
PETROPERU
CONCLUSIONES
Los diferentes tipos de combustibles descubiertos con el paso del tiempo han dado cabida al desarrollo humano de forma directa o no.
Con el paso del tiempo los combustibles fósiles terminaran por acabarse, por eso debemos conservar y reciclar el combustible.
Podemos utilizar otros tipos de combustibles y fuentes de energía, de esa forma retrasaremos el inevitable agotamiento del petróleo y el gas natural.
RECOMENDACIONES
Podemos utilizar otros tipos de combustibles y fuentes de energía, de esa forma retrasaremos el inevitable agotamiento del petróleo y el gas natural.
La renovación de los combustibles en plantas de tratamiento pueden ayudar a la mayor duración de estos y su reutilizamiento ayudara al agotamiento del crudo a su ves que reducirá el precio del combustible.
BIBLIOGRAFÍA http://uprl.unizar.es/higiene/contquim.html http://deconceptos.com/ciencias-naturales/liquido http://mibahia.net/?tag=petroleo http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/solidos http://www.pluspetrolnorte.com.pe/origen.html http://biblioteca.unmsm.edu.pe/redlieds/proyecto/publicacioneselectro/
monografias/El%20petr%C3%B3leo%20y%20su%20proceso%20de%20refinaci%C3%B3n.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=kQZt2nys6S4
