Combustión

INDUSTRIAS I
COMBUSTION
Ing. Bruno A. Celano Gomez
Abril 2016
Combustible de uso Industrial
• Los combustibles son sustancias que al combinarse con el
oxígeno producen un gran desprendimiento de calor.
(Reacciones exotérmicas)
• Las transformaciones básicas de los minerales se hacen
utilizando el calor, como agente físico, en hornos y para
ello se requieren lo combustibles.
Clasificación de Combustibles
De acuerdo al estado físico
• SÓLIDOS: Carbón de piedra , Carbón de leña, Coque , Leña.
• LÍQUIDOS: Petróleo y sus productos de destilación (Fuel, Oil, gasoil, etc.).
• GASEOSOS: Gas natural, Gas de alto horno.
De acuerdo al origen
• NATURALES: Hulla, lignito, antracita, petróleo, gas natural, etc.
• ARTIFICIALES: Coque, derivados de petróleo, gas de alto horno, etc.
De acuerdo a las características químicas se clasifican en:
• ORGÁNICOS: Todos aquello que contienen carbono en su composición química
• INORGÁNICOS (o ACCIDENTALES): Los que no tienen carbono en su
composición tales como el hidrógeno, fósforo, silicio, etc. (También se denominan
accidentales pues trabajan “por accidente” tal es el caso del fósforo y silicio que suelen encontrarse
como impurezas en el arrabio y trabajan como combustibles en los convertidores para producir acero.)
Poder Calorífico
La cantidad de calorías que produce un combustible durante la combustión completa
de un kilogramo del mismo. Se mide en calorías / kg.
Expresión Dulong: PODER CALORÍFICO = 81 x %C + 288 . (%H - %O / 8) + 22,3 x %S
2 tipos de poderes caloríficos para cada combustible,
• Poder calorífico superior. (producida)
comprende todo el calor producido, incluyendo el requerido para vaporizar la humedad que contiene el mismo.
•
Poder Calorífico inferior. (aprovechable)
El inferior no considera las calorías consumidas para vaporizar la humedad que contiene el combustible, por consiguiente éste es que el nos da las
calorías que realmente son aprovechables en un proceso térmico.
Combustión Perfecta
La combustión perfecta es la que se produce, teóricamente, de acuerdo a cantidades
estequiométricas de combustible y comburente.
Este tipo de reacción sólo se puede lograr en un laboratorio y no se da en la práctica
industrial.
Un ejemplo de reacción perfecta sería el siguiente:
C + O2  CO2 + Q
12g C + 32g (O2)  44g (CO2)
Combustión Incompleta
Es la Reacción en la cual no se quema todo el carbono del combustible dando dióxido
de carbono, sino que reacciona para dar monóxido de carbono y en algunos casos
queda C libre incandescente.
Un ejemplo de combustión incompleta, se da en la reacción siguiente:
C + ½ O2  CO + Q’
También esta reacción es exotérmica, pero la cantidad de calor desprendido es menor
que en el caso de la combustión perfecta.
El monóxido de carbono resultante podría entrar nuevamente en combustión y
desprender más calor, según la siguiente reacción:
CO + ½ O2  CO2 + Q’
Combustión Completa
La combustión completa es aquella en la cual todo el carbono del combustible
reacciona con el oxígeno del comburente para dar dióxido de carbono. La reacción es
similar a la de la combustión perfecta, con la diferencia que, para que ocurra, es
necesario agregar una mayor cantidad de oxígeno (con el comburente) que la requerida
de acuerdo al cálculo estequiométrico.
Dicha cantidad en exceso (cuando se utiliza aire como comburente), se denomina
“exceso de aire”.
e (%) = aire real - aire estequiométrico * 100
aire estequiométrico
Combustión Completa
Puesta a Punto
Se realiza en todas las operaciones industriales en las que tienen lugar procesos
térmicos, hornos industriales, calderas, etc.
Objetivo: obtener del combustible utilizado el mejor rendimiento económico.
Para la puesta a punto de la combustión, las condiciones que deben cumplir los gases
de combustión son dos:
1) que el porcentaje de CO tienda a 0
2) que el exceso de aire sea menor o igual al 30 %.
Diagrama de Ostwald
Del análisis de gases de combustión realizado con el
aparato de Orsat se obtuvieron los siguientes
resultados, porcentaje de CO2=12% y O2=5%.
Determinar si la combustión está puesta a punto.
Diagrama de Ostwald