Combustión y procesos de oxidación

COMBUSTIÓN
Combustión.− proceso de oxidación rápida o quema de una sustancia con evolución simultánea de calor y,
por lo general, luz. En el caso de combustibles comunes, el proceso es una de combinación química con el
oxígeno atmosférico para producir productos principales como el dióxido de carbóno, el monóxido de
carbóno, y el agua, juntos con productos como el dióxido de azufre que puede ser generado por los
componentes menores del combustible.
El término de combustión, sin embargo, también abraza la oxidación en el amplio sentido químico, y el agente
que se oxida puede ser el ácido nítrico, ciertos percloratos, o hasta el cloro o el flúor.
La liberación de Energía
La Mayor parte combustión procesa la energía de liberación, o el calor, para la producción de poder, para el
empleo en procesos industriales, y para la calefacción doméstica y la iluminación. La combustión es también
el medio de producir un producto oxidado deseado, como en la quema de azufre para producir el dióxido de
azufre y en última instancia ácido sulfúrico. Además, esto es un método para la eliminación de desechos. La
energía liberada por la combustión causa una subida de temperatura de los productos de combustión. La
temperatura lograda depende de la tarifa de liberación y la disipación de la energía y la cantidad de productos
de combustión. El aire es la fuente más barata de oxígeno, pero el peso del nitrógeno es tres cuartas partes del
aire, se hace el componente principal de los productos de combustión, y la subida de la temperatura es
considerablemente menos que si el oxígeno puro hubiera sido usado. Teóricamente, en cualquier combustión,
una proporción mínima de aire para repostar es requerida para la combustión completa. La combustión, sin
embargo, puede ser hecha completa más fácilmente, y maximizar la energía liberada, aumentando la cantidad
de aire. Un exceso de aire, sin embargo, reduce la temperatura última de los productos y la cantidad de la
energía liberada. Por lo tanto, una proporción de aire−combustible óptima casi siempre puede ser
determinada, según la tarifa y grado(ampliada) de combustión y la temperatura final deseada. El aire con el
contenido de oxígeno enriquecido o el oxígeno puro, como en el caso de la antorcha de oxiacetileno, puede ser
usado para producir temperaturas altas (visto el Acetileno). La tarifa de combustión puede ser aumentada
finamente dividiendo el combustible para aumentar su área de la superficie y de ahí su tarifa de reacción, y
por mezclándolo con el aire para proporcionar la cantidad necesaria de oxígeno al combustible. Si la energía
es liberada sumamente rápido, como en el caso de cohetes, el oxidante puede ser incorporado directamente en
el combustible durante la fabricación del combustible.
Combustibles Sólidos
Los combustibles comunes sólidos, por orden del potencial de calor, son de carbón, el coque, la madera, el
bagazo, y la turba. Las consecuencias de esta descomposición del combustible y la evolución de la materia
volátil son un gas que puede quemarse con una llama fuliginosa. El residuo sólido carbonoso se quema en una
tarifa decidida por la difusión de oxígeno a la superficie. Esta combustión final requiere una temperatura
superficial más alta, aproximadamente de 400 ° a 800 °C (aproximadamente 752 ° a 1472 ° F), que es
obtenido por la radiación de calor de los productos calientes o del entorno caliente. Si el combustible es
quemado sobre una rejilla, obligan al aire por una cama de partículas sólidas de combustible, y la temperatura
necesaria es mantenida por la radiación de interpartícula. Para la combustión más rápida, el carbón es con
frecuencia pulverizado, surtido(mixto) con el aire, y se hace volar en un horno. Las proporciones de
aire−combustible dependen principalmente sobre el tipo de combustible, 1 kilogramo de un carbón típico
bituminoso que requiere un mínimo de 11 kilogramos de aire para combustión completa; Las temperaturas de
llama para carbones pulverizados pueden ser de la orden(pedido) de 1540 °C (2800 ° F). Si el carbón fino
pulverizado (el polvo de carbón) o cualquier otro hidrocarburo es encendido en condiciones no controladas, la
combustión ocurre sumamente rápido, acercándose a una explosión.
1
Combustibles líquidos y combustibles gaseosos
Los combustibles comunes líquidos son gases, la gasolina, y naftas sacadas del petróleo, y, a un grado menor,
el alquitrán de hulla, el alcohol, y el benzol obtenido de la fabricación de coque. En hornos inmóviles, gases
menos volátiles son rociados por inyectores, con o sin el aire o el vapor, en la cámara de combustión. En un
motor de combustión interna, combustibles volátiles como la gasolina o una gasolina y la mezcla de alcohol
(gasohol) son evaporados y la mezcla admitida en el cilindro de motor, donde la combustión es iniciada por
una chispa. En estos combustibles, de 16 a 23 kilogramos de aire son requeridos para la combustión completa
de 1 kilogramo de combustible. En motores diesel, el combustible es inyectado como un rocío atomizado en la
cámara de combustión, donde la subida de temperaturas asociada con la relación de compresión alta de
motores diesel es suficiente para causar la ignición. Combustibles gaseosos como el gas natural, el gas de
refinería, y gases fabricados como el gas de productor por lo general son mezclados con el aire antes de la
combustión para suministrar una cantidad máxima de oxígeno al combustible. La mezcla de aire de
combustible entonces publica(emite) de los puertos de hornilla en una velocidad más grande que la velocidad
de propagación de llama para prevenir el retroceso de llama en la hornilla, pero no una gran velocidad para
hacer volar la llama de la hornilla. Si no se pre−mezclan con el aire, estos combustibles por lo general se
queman con ahumado, relativamente refrescan llamas. El gas natural quemado con el aire puede producir
temperaturas de llama superior a 1930 °C (3500 ° F). Los cohetes para la exploración espacial pueden usar
combustibles líquidos como el keroseno e hidrazina, y llevar un oxidante como el oxígeno líquido, el ácido
nítrico, o el peróxido de hidrógeno. Los cohetes militares como bazucas usan combustibles sólidos como
nitrocelulosa y cordite, con el oxígeno incorporado en el combustible; estos se queman espontáneamente en
calefacción por la radiación de los productos de combustión.
La combustión en el papel crítico de la investigación de la producción de energía.
Mucho esfuerzo de investigación es dedicada al encuentro de modos de quemar combustibles de manera más
eficiente. Los investigadores también procuran reducir los agentes contaminadores liberados por la
combustión, ya que estos productos contribuyen enormemente a problemas ambientales como la lluvia Ácida.
Los científicos en los laboratorios de combustión emplearon sofisticadas sondas de láser para estudiar calderas
y sistemas de motor en la operación, para descubrir los sitios de desechos de combustible y mejorar el diseño
de estos sistemas quemando combustible. También pueden usar lásers para sondear los secretos químicos de
las llamas, y para entender mejor los caminos(maneras) y los empleos de fuego.
2