Combustión, combustibles y poder calorifico.

Materia: Ingenieria de Servicios Auxiliares

Profesora: Maria Antonieta

Instituto Tecnologico de TijuanaAlumno: Renteria Garcia Cesar HoracioCarrera: Ingenieria QuimicaNo. de Control 08211492

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:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + energia

En el caso de combustion de hidrogeno y oxigeno

2 H2 + O2 → 2 H2O(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.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O

a altas temperaturas:

N2 + O2 → 2 NO

N2 + 2 O2 → 2 NO2

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

CP

• 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

Combustible MJ/kg kcal/kg

Gas natural 53,6 12 800

Acetileno 48,55 11 600

PropanoGasolinaButano

46,0 11 000

Gasoil 42,7 10 200

Fueloil 40,2 9 600

Antracita 34,7 8 300

Coque 32,6 7 800

Gas de alumbrado 29,3 7 000

Alcohol de 95º 28,2 6 740

Lignito 20,0 4 800

Turba 19,7 4 700

Hulla 16,7 4 000

Valores de poder calorifico de combustibles comunes

Fuel kJ/g kcal/g BTU/lb

Hydrogen 141.9 33.9 61,000

Gasoline 47.0 11.3 20,000

Diesel 45.0 10.7 19,300

Ethanol 29.7 7.1 12,000

Propane 49.9 11.9 21,000

Butane 49.2 11.8 21,200

Wood 15.0 3.6 6,000

Coal (Lignite) 15.0 4.4 8,000

Coal (Anthracite) 27.0 7.8 14,000

Natural Gas 54.0 13.0 23,000

Valores de poder calorificos elevados de combustibles no tan comunesFuel HHV MJ/kg BTU/lb kJ/mol

Methanol 22.7 9,800 726.0

Ethanol 29.7 12,800 1,300.0

Propanol 33.6 14,500 2,020.0

Acetylene 49.9 21,500 1,300.0

Benzene 41.8 18,000 3,270.0

Ammonia 22.5 9,690 382.0

Hydrazine 19.4 8,370 622.0

Hexamine 30.0 12,900 4,200.0

Carbon 32.8 14,100 393.5

Referenciashttp://en.wikipedia.org/wiki/Combustion

http://www.textoscientificos.com/quimica/combustion

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion

Por su atención GRACIAS!