COMBUSTIBLES Y COMBUSTION
ANÁLISIS DE SISTEMAS REACTIVOS
CON BASE EN LA PRIMERA LEY
SISTEMAS DE FLUJOS ESTACIONARIOS
Cuando los cambios de energías cinética y potencial son insignificantes ,La relación de balance de energía para un sistema de flujo estacionario E entrada = E Salida se puede expresar para un sistema de flujo estacionario químicamente
reactivo
SISTEMAS CERRADOS
La relación general de balance de energía para un sistema cerrado Eentrada - Esalida = ΔE sistema se expresa para un sistema cerrado químicamente reactivo en reposo
TENER ENCUENTA
Una expresión para la energía interna de
un componente químico en términos de
la entalpía.
Subtopic
TEMPERATURA DE FLAMA ADIABÁTICA
Para un combustible especificado a un estado especificado que se quema con aire a un estado
especificado ¿QUE SUCEDE?
la temperatura de flama adiabática alcanza su valor máximo cuando sucede la combustión completa con la cantidad teórica de aire.
DE QUE DEPENDE ESTA TEMPERATURA ?
EL GRADO AL QUE SE COMPLETA LA REACCION
LA CANTIDAD DE AIRE UTILIZADO
EL ESTADO DE LOS REACTIVOS
En ausencia de cualquier interacción de trabajo y cambios cuales quiera en las energías cinética y potencial, la energía química liberada durante un proceso de combustión se pierde como calor hacia los alrededores o se usa internamente para elevar la temperatura de los productos de combustión
Cuanto más pequeña es la pérdida de calor, tanto mayor resulta el aumento de la temperatura. En el caso límite en que no haya pérdida de calor hacia los alrededores (Q = 0), la temperatura de los productos alcanzará un máximo, conocido como temperatura de flama adiabática o de combustión adiabática
La temperatura de flama adiabática de un proceso de combustión de flujo
estacionario se determina de la ecuación al establecer Q = 0 y W= 0.
Esto H prod = H reac
La temperatura máxima encontrada en
una cámara de combustión es menor
que la temperatura de flama adiabática
teórica.
Cualquier material que puede quemarse para liberar energía recibe el nombre de combustible
De donde se componen la mayoría de los combustibles
Reciben el nombre de combustibles hidrocarburos y se denotan por la fórmula general CnHm
Los hidrocarburos más volátiles se vaporizan
primero, formando lo que se conoce como gasolina. Los combustibles menosvolátiles que se obtienen durante la destilación son el queroseno, el diésel y el combustóleo
La mayor parte de los combustibles hidrocarburos líquidos
son una mezcla de numerosos hidrocarburos y se obtienen del petróleo crudomediante destilación
DIESEL
dodecano, C12H26
Los combustibles hidrocarburos existen en todas las fases, y algunos son el carbón, la gasolina y el gas natural.
ALCOHOL ETILICO
CH3OH, al que también se le llama metanol y se usa en algunas mezclas de gasolina
GASOLINA
la gasolina se trata como octano C8H18
GAS NATURAL
- El gas natural es producido en pozos de gas o pozos de petróleo ricos engas natural. Principalmente está compuesto de metano.
contiene pequeñas cantidades de etano, propano, hidrógeno, helio, dióxido de carbono ,nitrógeno, sulfato de hidrógeno y vapor de agua
LPG GAS LICUADO DE PETROLEO
CONCISTE principalmente
de propano y por lo tanto el LPG generalmente se conoce como propano
subproducto del procesamiento
del gas natural o de la refinación del petróleo crudo.
METANOL
es producido principalmente a partir del gas natural, pero también puede obtenerse a partir del carbón y de biomasa
ETANOL
se obtiene del maíz, granos y desechos
orgánicos.
CARBONO
HIDROGENO
ENTALPIA
DE COMBUSTION
PODER COLORIFICO
PODER COLORIFICO INFERIOR
cuando el H2O en los productos está en
forma líquida y se llama poder calorífico inferior , cuando el H2O en los productos está en forma de vapor
DE QUE DEPENDE?
De de la fase del H2O en los productos. El poder
calorífico recibe el nombre de poder calorífico superior
cantidad de calor liberado cuando un combustible se quema por completo en un proceso de flujo estacionario y los productos vuelven al estado de los reactivos.
ESTO ES IGUAL
el poder calorífico de un combustible es igual al valor absoluto de la entalpía de combustión del combustible
COLOR CALORIFICO = hc - KJ /KG combustible
Es claro que la entalpía de combustión es una propiedad muy útil en el análisis de los procesos de quema de combustibles.
En los procesos de combustión, la entalpía de reacción suele conocerse como la entalpía de combustión hC,
DE FORMACION
La entalpía de formación de un
compuesto representa la cantidad de
energía absorbida o liberada cuando el
componente se forma a partir de sus
elementos estables durante un proceso de
flujo estacionario a un estado específico
La entalpía de combustión de un combustible particular será distinta a diferentes temperaturas y presiones
COMBUSTION
COMO SE COMPORTA LA CONBUSTION
PRODUCTOS
los componentes que existen Después de la reacción se denominan productos
REACTIVOS
Durante un proceso de combustión los componentes que existen antes de
la reacción reciben el nombre de reactivos
la presencia de nitrógeno influye
de manera considerable en el resultado de un proceso de combustión
el nitrógeno suele entrar a una cámara de combustión en grandes cantidades a temperaturas bajas, y salir a temperaturas considerablemente altas, absorbiendo una gran proporción de la energía química liberada durante la combustión.
el nitrógeno se comporta como un gas inerte y no
reacciona con otros elementos químicos más que para formar una pequeña cantidad de óxidos nítricos.
OXIDANTE DE LA COMBUSTION
El oxígeno puro O2, se emplea como oxidante sólo en algunas aplicaciones especializadas
COMO CUALES ?
COMO la soldadura y el corte
corte
soldadura
El oxidante empleado con mayor frecuencia en los procesos de combustión es el aire, por obvias razones (es gratuito y se consigue fácilmente)
PROCESOS DE COMBUSTION TEORICAS Y REAL
COMBUSTION INCOMPLETA
Un proceso de combustión con cantidad de aire menor está
condenado a ser incompleto.
Otra causa de combustión incompleta es la disociación, la cual se vuelve importante a elevadas temperaturas
La combustión incompleta sucede incluso cuando en
la cámara de combustión hay más oxígeno del necesario para la combustión completa. Esto puede atribuirse al mezclado insuficiente en la cámara de combustión durante el limitado tiempo en que el oxígeno y el combustible quedan en contacto.
Un proceso de combustión es incompleto si los productos de combustión contienen algo de combustible ,O componentes no quemados, como C, H2, CO, o bien, OH
COMBUSTION COMPLETA
Si todo el carbono en el combustible se transforma en CO2, todo el hidrógeno se transforma en H2O y todo el azufre (si lo hay) se transforma en SO2. Esto es, todos los componentes combustibles de un combustible se queman totalmente durante un proceso de combustión completa
AIRE ESTEQUIOMETRICO O TEORICO
TAMBIEN SE CONOCE COMO
Cantidad de aire químicamente correcta o aire 100 por
ciento teórico.
QUE PASA SI EL COMBUSTIBLE QUEMA POR COMPLETO CON AIRE TEORICO?
no estará presente el oxígeno sin combinar el producto de los gases
La cantidad mínima de aire necesaria para la combustión completa de un combustible
