282923722-Teoria-de-La-Combustion.pdf

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1. TERORIA DE LA COMBUSTION

2. COMBUSTION
Unareacciónquímicaesunprocesoporelcualdosomássustancias,
quedenominamosreactivos,setransformanenotrauotras
sustanciasdiferentes,alasquedenominamosproductos.
Unareaccióndecombustiónesunareacciónenlaqueunasustancia
purareaccionaconeloxígeno,produciéndoseotrassustancias
distintasyliberándosegrancantidaddeenergía.Alasustanciaque
reaccionaconeloxígenolallamamoscombustible.
Lareaccióndecombustiónmássencilladeanalizareslacombustión
delcarbono,queveremosacontinuación.

3. Combustión del carbono
Todacombustiónnecesitadelapresenciadeoxígenoparapodertener
lugar.Perosenecesita,además,aplicarunapequeñafuentedecalor
paraquesepuedanromperlosenlacesentrelosátomosdecarbono;
entonces,losátomosdeoxígenoatrapanunátomodecarbonoyse
formaunamoléculadedióxidodecarbono,liberándosegrancantidad
decaloryluz.

4. Combustión del Metano en Oxigeno
CH
4+ 2O
2CO
2+ 2H
2O
Combustión del Metano en Aire
CH
4+ 2(O
2+ 3,76 N
2) CO
2+ 2H
2O + 7,52 N
2
donde:

5. COMBUSTIÓN

6. COMBUSTIBLE
Lassustanciasquesequemanparaaprovecharelcalorque
liberanalreaccionarconeloxígenodelairesellaman
combustibles.
Loscombustiblesutilizadosparaelconsumodeenergíaenel
campoindustrial,entransportesyusodoméstico,seclasificanen
sólidos,líquidosygaseosos.

7. MineralesCarbón,hulla,coque,antracita,
Sólidos grafito,lignito,turba,asfaltita.
VegetalesLeña,carbóndeleña,bagazo.
PetróleoyGasolina,kerosene,petróleo,
derivadosdiesel,etc
Líquidos
Alcoholesdemadera,decereales,decaña
Gaslicuadodepetróleo(GLP)
Gaseosos Gasnatural
Gasartificial
Bio-gas

8. CARBÓN MINERAL
Esunasustanciadura,
deorigenmineral,decolor
oscuroocasinegroque
resulta de la
descomposiciónlentadela
materialeñosadelos
bosques.
Ardecondificultaden
comparaciónconelcarbón
deleña,perotienemayor
podercaloríficoqueéste.

9. PETRÓLEO
Esunlíquidoaceitoso,
menosdensoqueelagua,de
coloroscuroyolorfuerte,que
seencuentraformando
manantialesenelinteriorde
latierra.
Elpetróleovieneaseruna
mezcladehidrocarburos,
cuyafórmulaesdelaforma
CxHyyquepuedenser
saturados,nosaturadosetc.

10. GAS NATURAL
Elgas naturalestá
constituidoporhidrocarburos
debajopuntodeebullición;
elcomponente principal,
aproximadamenteel85%,es
metano. En menores
proporcionesestápresenteel
etano,aproximadamenteun
10%yelpropanoquepuede
llegaraporcentajesdehasta
un3%.Encantidadesaún
menoresaparecenelbutano,
pentano,hexano,heptanoy
octano.

11. COMBUSTIBLES MÁS UTILIZADOSCombustible kcal/kg
Acetileno 11.600 kcal/kg
Propano
Gasolina
Butano
11.000 kcal/kg
Gasoil 10.200 kcal/kg
Fuel - oil 9.600 kcal/kg
Antracita 8.300 kcal/kg
Coque 7.800 Kcal.
Alcohol de 95º 6.740 kcal/kg
Lignito 4.800 kcal/kg
Turba 4.700 kcal/kg
Hulla 4.000 kcal/kg

13. COMBUSTIÓN
El término combustión
usualmenteserefiereauna
reacciónquímicaenlaque
intervieneuncombustibley
oxígenooaire,generalmente
vaacompañadadeunaflama.

14. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
(PARTES)
Entrada de
combustible
Pistón (émbolo)
Válvula
de escape
Leva
Biela -cigüeñal
Cilindro
BujíaVálvula de
admisión

15. CAMARA DE
COMBUSTIÓN
COMBUSTIBLE
COMBURENTE
PRODUCTOS
DE LA
COMBUSTIÓN
COMBUSTIBLE:C,H,S
COMBURENTE :AIRE(O
2
:21%,N
2
:79%)
PRODUCTOS DELACOMBUSTIÓN:
CO
2
GASESDE CO
CHIMENEA O
2
HÚMEDO N
2
H
2
O

16. PROCESOSDECOMBUSTIÓN
ECUACIÓNDEREACCIÓN
Eslaexpresióncuantitativadelassustanciasydelas
proporcionesenlasqueéstasintervienenenelprocesode
combustión.
Ejemplo:
Aire
21% Oxigeno 79% Nitrógeno
1 mol 3,76 moles

17. -COMBUSTIÓN COMPLETA
Esaquellaenlaquetodosloselementos
oxidablesdelcombustibleseoxidan
completamente.
C
3 H
8 + 5O
2 3CO
2+ 4H
2O+ ENERGIA
S SO
3
N N
2O
5( › 2000 K)

18. -COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Esaquelladondeensusproductoshay
elementososustanciascombustiblescomoCO.
C
3H
8+3O
2C+2CO+4H
2O+ENERGIA
S SO
2
N N
XO
Y (›2000K)

19. -COMBUSTIÓN IDEAL
Esaquellacombustióncompletaenlaqueel
oxígenosuministradoeselminímoindispensable.
Seentiendequetodaslascondicionesparaque
talcosasuceda,sedanduranteelproceso.
-COMBUSTIÓN REAL
Enlaprácticasenospresentaránprocesosde
combustiónquenosonidealesnicompletos;es
decir,seranincompletasapesardeteneraireen
exceso.

20. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA
COMBUSTIÓN
Entrelosmásimportantessecuentan:
-combustible
-relaciónaire/combustible
-geometríadelacámara
-temperaturadelacombustión
-formadealimentacióndelcombustible
-turbulenciaenlacámara
-velocidaddesalidadegases.

21. -AIRETEÓRICO
Seledenominatambiénaireestequiométrico.Es
lacantidaddeairequeproporcionaeloxígeno
estrictamentenecesarioparalaoxidacióncompleta
deloselementosoxidablesdelcombustible.
CH
4+2O
2+2(3.76)N
2 CO
2+2H
2O+7.52N
2
o
CH
4+0,21ZO
2+0,79ZN
2 CO
2+2H
2O+
7.52N
2
Z: moles de aire teórico

22. -AIREREALOEFECTIVO
Eslacantidaddeairequeingresaaunproceso
decombustión.
-EXCESODEAIRE
Sedefine:100*%
.
..
TEÓRICOAIRE
TEÓRICOAIREREALAIRE
AIREex

 

% de exceso de aire= % de exceso de O
2

23. -RELACIÓNAIRE/COMBUSTIBLE
Eselcocienteentrelamasadeaireylamasadecombustibleutilizados
enlacombustión.Seexpresaenkgdeaireporkgdecombustible.C
A
CA
m
m
r
/

24. -HUMEDAD ESPECÍFICA
Se define como:
masaagua(kg)
Humedadespecífica=
masagases chimeneaseco(kg)

25. COMBUSTIÓN CONAIRE
-COMBUSTIÓN IDEALCONAIRE
C
3H
8+5[O
2+(3.76)N
2] 3CO
2+4H
2O+18,8N
2
-COMBUSTIÓN IDEAL CON EXCESO DE AIRE
C
3H
8+ 5[O
2+ (3.76)N
2] 3CO
2+ 4H
2O + 18,8N
2
Siseutiliza40%delexcesodeaire,lacombustión
seestárealizandocon140%deaireteórico,luego
laecuaciónserá:
C
3H
8+ 1,4x5[O
2+ (3.76)N
2] 3CO
2+ 4H
2O +
1,4x18,8N
2 + 0,4x5O
2

26. -COMBUSTIÓN REAL
COMBUSTIÓN REALCONDEFICIENCIADE
AIRE
Enestosprocesoselcarbonoreacciona
formandoCOyCO
2enproporcionesque
dependendeladeficienciadeaireysedetermina
balanceandolaecuacióndereacción.
Ladeficienciadeairepuedesertantaquepuede
quedarcombustiblesinquemardurantela
reacción,elcualapareceráenlosproductos.

27. COMBUSTIÓN REAL CON EXCESO DE AIRE
La ecuación de la reacción es de la forma:
C
xH
y+ a[O
2+ (3.76)N
2] iCO
2+ jCO + eH
2O +
fN
2+ gO
2
Loscoeficientesi,j,e,fygdebenser
determinadosparalacombustiónreal.
PASOS:
1.Reaccióndelcombustibleconaireteórico
estequiométrico.
2.Reaccióndelcombustibleconairerealoefectivo.

28. CALOR DE COMBUSTIÓN
REACTANTES
T
R
(K)
PRODUCTOS
T
P
(K)
.T
R
> T
0
= 298 K
ΔH
R
(-)
.T
R
< T
0
= 298 K
ΔH
R
(+)
ΔH
R
ΔH
P
(+)
ΔH°
298 K (-)
T
0
ΔH
COMB= ΔH°
R+ ΔH°
298+ ΔH°
P
ΔH
COMB

29. TEMPERATURA DE FLAMA O LLAMA
Sedenominatemperaturateóricadela
combustiónoadiabáticadecombustión,ala
queseobtendríaenunacombustión
estequiométrica,conmezclaperfectamente
homogéneayenperiododetiempomuycorto
detalformaquenohayapérdidascaloríficas
enelambiente.Lamáximatemperaturaque
puedenalcanzarlosproductosdecombustión
eslatemperaturaadiabáticadellama.

30. LIMITE INFERIOR DE EXPOSIVIDAD
LEL:sóloseaplicaalasconcentracionesbajasdegasescombustiblesy
significaLowerExplosiveLimit(límiteinferiordeexplosividad).Esla
composicióndevolumendeungasinflamableenelaire.Pordebajode
estelímitenoseformaráningunaatmósferaexplosiva.Losnivelesde
concentraciónconfinesdedeteccióndegasesseexpresanen%deLEL.Es
decir,eslarelacióndelvolumendelgasconelLEL.
GAS LEL GAS LEL
Amoniaco 15%
Monóxido de
carbono
12,5
%
Butano
1,9
%
Isobutano
1,8
%
GLP
1,9
%
Hidrógeno 4%
Metano
5,0
%
Gasolina
1,4
%
Tolueno
1,1
%
Propano
2,1
%

31. GAS NATUAL
ACETILENO