República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa

República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica De La
Fuerza Armada Bolivariana
UNEFA – Núcleo Lara
Integrantes:
Isamar Ramos C.I.19344436
Reinaldo Martínez C.I 19423109
Jimmy Rodríguez C.I.18431895
José F Molina Querales C.I 18.811.267
Ing. Eléctrico.
Sección: 7T1IE
Maquinas de generación de potencia
Barquisimeto, 2011
Introducción
La combustión es el conjunto de procesos físico-químicos por los
cuales se libera controladamente parte de la energía interna del
combustible. Una parte de esa energía se va a manifestar en forma de
calor y es la que a nosotros nos interesa.
La combustión es un proceso de oxidación rápida de una
sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.
Los procesos de combustión liberan energía, casi siempre en forma
de calor. La forma más común de aprovechar esta energía es el motor de
combustión interna que es un tipo de máquina que obtiene energía
mecánica directamente de la energía química producida por un
combustible que arde dentro de una cámara de combustión.
Resumen
Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se
oxida de forma violenta con desprendimiento de calor. Supone la
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). En
general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay
excepciones que se explican a continuación. La mayoría de los procesos
de combustión liberan energía (casi siempre en forma de calor), que se
aprovecha en los procesos industriales para obtener fuerza motriz o para
la iluminación y calefacción domésticas. La combustión también resulta
útil para obtener determinados productos oxidados, como en el caso de la
combustión de azufre para formar dióxido de azufre y ácido sulfúrico
como producto final. Otro uso corriente de la combustión es la eliminación
de residuos.
La energía liberada durante la combustión provoca una subida de
temperatura en los productos. La temperatura alcanzada dependerá de la
velocidad de liberación y disipación de energía, así como de la cantidad
de productos de combustión. El aire es la fuente de oxígeno más barata,
pero el nitrógeno, al constituir tres cuartos del aire en volumen, es el
principal componente de los productos de combustión, con un aumento de
temperatura considerablemente inferior que en el caso de la combustión
con oxígeno puro.
Desarrollo
La combustión es una reacción química en la cual generalmente se
desprende una gran cantidad de calor y luz.
En toda combustión existe un elemento que arde (combustible) y
otro que produce la combustión (comburente), generalmente oxígeno en
forma de O2 gaseoso. Los explosivos tienen oxígeno ligado químicamente
por lo que no necesitan el oxígeno del aire para realizar la combustión.
Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales
orgánicos que contienen carbono e hidrógeno. En una reacción completa
todos los elementos tienen el mayor estado de oxidación. Los productos
que se forman son el dióxido de carbono (CO2) y el agua, el dióxido de
azufre (SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecer óxidos
de nitrógeno (NOx), dependiendo de la temperatura de reacción.
En la combustión incompleta los productos que se queman pueden
no reaccionar con el mayor estado de oxidación, debido a que el
comburente y el combustible no están en la proporción adecuada, dando
como resultado compuestos como el monóxido de carbono (CO).
Además, pueden generarse cenizas.
El proceso de destruir materiales por combustión se conoce como
incineración.
Para iniciar la combustión de cualquier combustible, es necesario
alcanzar una temperatura mínima, llamada temperatura de ignición, que
se define como, en °C y a 1 atm, temperatura a la que los vapores de un
combustible arden espontáneamente.
La temperatura de inflamación, en °C y a 1 atm es aquella que, una
vez encendidos los vapores del combustible, éstos continúan por si
mismos el proceso de combustión.
Se entiende por combustión, la combinación química violenta del
oxigeno (o comburente), con determinados cuerpos llamados
Para que se produzca la combustión, las 3 condiciones ya nombradas
deben cumplirse, es decir que sea: una combinación química, que sea
violenta y que produzca desprendimiento de calor. Analizaremos una por
una:
1) Debe haber combinación química, los productos finales una vez
producida la combustión debe ser químicamente distintos a los productos
iníciales.
Ej. : Antes de producirse la combustión tenemos combustible y oxigeno.
Producida la combustión ya no tenemos combustible y oxigeno mezclado,
sino gases de combustión.
2) La combinación química debe producirse violenta e instantáneamente.
Ej. : Una lamina de hierro colocada en la intemperie se va a oxidar
lentamente, luego de cierto tiempo, al combinarse con el oxigeno del aire.
Pero esto no es combustión sino oxidación, porque el desprendimiento de
calor se produce muy lentamente después de un tiempo.
3) Debe haber un desprendimiento de calor, se debe liberar cierta
cantidad de calor.
Para que se produzca la combustión se necesita oxígeno, el cual
se encuentra en el aire, el que desperdiciando los gases que se
encuentran en pequeña proporción, está constituido por 23 % de oxígeno
y 77% de nitrógeno.
También es necesario que la temperatura en algún punto de la
mezcla de oxígeno y combustible, adquiera un determinado valor.
Una combustión se considera imperfecta, cuando parte del
combustible, que entra en reacción, se oxida en grado inferior al máximo,
o no se oxida.
La combustión es completa cuando el combustible quema en su
totalidad, ya sea perfecta o incompleta.
Todos los combustibles utilizados en los diversos procesos
industriales están constituidos únicamente por dos sustancias químicas, el
carbono y el hidrógeno los cuales están unidos entre sí, formando los
diversos combustibles utilizados.
La propagación de calor debe cesar para un valor finito de la
velocidad de inflamación. Por lo tanto, la buena combustión está
comprendida dentro de dos valores, límites definidos de la velocidad de
inflamación de la llama, y son los llamados límites inferiores de
inflamación que se produce cuando falta combustible, y límite superior de
inflamación que es cuando falta oxígeno.
La forma de producirse la combustión varía según el estado del
combustible, lo cual veremos a continuación:
Los combustibles son elementos que se los utilizan en los procesos
industriales para la producción de calor. Son formaciones de origen
orgánico, animal o vegetal, que sufrieron los efectos de los movimientos y
plegamientos terrestres.
Están constituidos principalmente por carbono e hidrógeno, los que
según vimos al combinarse con el oxígeno queman, desprendiendo calor.
El carbono es el elemento que constituye el mayor porcentaje
volumétrico del combustible, constituyendo el 80 a 90 % volumen del
mismo.
El carbono no arde directamente, sino que es llevado al estado de
incandescencia por el hidrógeno. El hidrógeno constituye el 5 o 6 % de los
combustibles sólidos y el 8 al 15 % de los líquidos.
La presencia del oxígeno en la molécula de combustible, le resta al
mismo poder calorífico, ya que, se va a combinar con parte del hidrógeno
que tiene, para formar agua.
En el combustible también se puede encontrar el azufre desde 0.5
% en combustible líquidos hasta 1 o 1.5 % en carbones, y el nitrógeno (
en carbones) de 0.7 hasta 9.3 %.
Tipos de combustibles
 Combustibles Sólidos
Todos los sólidos combustibles queman produciendo cenizas. La
combustión
Puede ser con llama a incandescente. Su combustibilidad depende de:
 Contenido húmedo del sólido
 Conductibilidad calorífica
 Aptitud y Temperatura de ignición
 Grado de combustión
 Velocidad de propagación
 Carga termina, etc
 Combustibles Líquidos
Punto de inflamación (Flash Point) es la Tª mínima bajo la cual un
líquido en equilibrio con su vapor, pone una cantidad suficiente de éste
para que en contacto con una fuente de ignición se encienda. Se
consideran peligrosos aquellos líquidos cuyo punto de inflamación roza
los 21ºC.
Dado que lo que arde no es el líquido en él sino sus vapores, la velocidad
de combustión y propagación varía en función de:




- la presión de vapor
- punto de inflamación y ebullición
- índice de evaporación
- además de factores ambientales
temperatura, presión).
(velocidad
del
viento,
 Gases Combustibles
Son los combustibles más empleados. Presentan sobre los sólidos
y líquidos ventajas de transporte y almacenamiento, así como mayor
luminosidad de llama y mayor poder calorífico, debido a su mayor
facilidad de mezcla con el comburente.
Gas es toda sustancia o mezcla que en estado líquido ejerza una presión
de vapor mayor de 275 Klca a 38ºC.
Gas inflamable es cualquier gas que pueda arder en concentraciones
normales de oxigeno en el aire. Su inflamabilidad depende de sus límites
de inflamación y de su
Tª de ignición.
Según sus propiedades físicas se podrían clasificar en comprimidos,
licuados y criogénicos. Según su origen en puros, (verdaderos) e
industriales, (subproductos).
Importante tener en cuenta la capacidad de los gases combustibles de
producir explosiones, a la hora de su extinción.
Veamos ahora algunos gases específicos:
 Acetileno:
Reactivo, comprimido, industrial, inestable. Se descompone
rápidamente formando carbono o H2 y produciendo calor. Puede iniciarse
la descomposición por impacto mecánico. Reacciona con ciertos metales
producción carburos metálicos (explosivos). Se almacena y transporta en
botellas rellenas de una masa porosa saturada de acetona.
 Amoniaco:
Licuado, industrial. Combustibilidad limitada debido a su elevado
límite inferior de inflamación y su bajo calor de combustión.
 Etileno:
Comprimido, criogénico, industrial, reactivo. Margen de
inflamabilidad muy amplia. Alta peligrosidad de combustión. Más denso
que el aire a temperatura de ebullición.
 Los combustibles fósiles
Consisten en depósitos de organismos fósiles que en una ocasión
estuvieron vivos. La materia orgánica se forma durante siglos. Los
combustibles fósiles consisten principalmente en uniones de carbón e
hidrogeno. Existen tres tipos de combustibles fósiles que pueden usarse
para la provisión energética: carbón, petróleo y gas natural.
 Carbón es un combustible fósil que se ha formado durante millones de
años por el depósito y caída a la tierra de material vegetal. Cuando estas
capas se compactan y se calientan con el tiempo, los depósitos se
transforman en carbón. El carbón es muy abundante en comparación con
otros combustibles fósiles. Los analistas predicen en ocasiones que a
nivel mundial el uso del carbón aumentara cuando haya escasez de
petróleo. Los suministros actuales de carbón pueden durar del orden de
200 años o más. El carbón generalmente se extrae de las minas. Desde
mediados del Siglo 20, el uso del carbón se ha doblado. Desde 1996 su
aplicación empieza a disminuir. Muchos países dependen del carbón
como fuente energética porque no pueden permitirse la utilización de
petróleo o gas natural al ser más costoso.
 Combustibles líquidos artificiales
Petróleo
El petróleo, llamado también oro negro, se ha formado en épocas muy
remotas. Su origen responde a restos fósiles, depositados en las
profundidades.
Los petróleos están constituidos por distintos hidrocarburos, de distintos
grados de densidad y volatilidad. La diversidad en las proporciones en los
elementos que los componen, hacen que difieran fundamentalmente las
características del petróleo obtenido en lugar con respecto al obtenido en
otro sitio.
Los diversos subproductos obtenidos, tanto en la dilatación primaria como
en la secundaria, son sometidos a procesos de refinación, con el objeto
de eliminar los componentes indeseables y nocivos que puede contener
los mismos.
El petróleo en estado crudo tiene muy poco uso como combustible, pues
desprende vapores sumamente inflamables.
Si la destilación primaria y secundaria a la que se somete el petróleo se
obtiene una gran diversidad de subproductos, los principales de los cuales
se indican en el cuadro siguiente conjuntamente con el uso al que se los
destina.

Nafta

Kerosene

Gas-oil

Diesel-oil

Fuel-oil

Alquitrán de hulla

Alquitrán de lignito

Alcohol
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.
Tampoco es propiamente un combustible el hidrógeno, cuando se
utiliza para proporcionar energía (y en grandes cantidades) en el proceso
de fusión nuclear, en el que se funden atómicamente dos átomos de
hidrógeno para convertirse en uno de helio, con gran liberación de
energía. Este medio de obtener energía no ha sido dominado todavía por
el hombre (más que en su forma más violenta, la bomba nuclear de
hidrógeno, conocida como Bomba H) pero en el universo es común
puesto que es la fuente de energía de las estrellas.
Características
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 obsoleto sistema
técnico de unidades, en calorías por kilogramo y en el sistema anglosajón
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
Propano
Gasolina
Butano
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
Conclusión
El proceso de combustión es el más importante en ingeniería
porque todavía hoy, aunque tiende a disminuir (96% en 1975, 90% en
1985 y 4 0 % en 1995), la mayor parte de la producción mundial de
energía se hace por combustión de petróleo, carbón y gas natural. Y no
solo es importante el estudio de la combustión controlada de los recursos
primarios usados en la producción de trabajo y calor, sino que también es
preciso estudiar los procesos de combustión incontrolada (fuegos) para
tratar de prevenirlos y luchar contra ellos. Además, cada vez va siendo
más importante analizar la combustión controlada de materiales de
desecho (incineración), con el fin de minimizar la contaminación
ambiental.
Bibliografía
 es.wikipedia.org/wiki/Combustible
 http://www.lenntech.es/efecto-invernadero/combustiblesfosiles.htm#ixzz1MZIDa9b8