Combustion 2016 i

8/17/2019 Combustion 2016 i

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PROCESOS DECOMBUSTION


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REACCIONES DE COMBUSTION

SON REACCIONES QUIMICAS EXOTERMICAS Y REDOX, DONDE LOS

REACTANTES SON EL COMBUSTIBLE YEL COMBURENTE.

El Combustible es el Agente Reductor y elComburente es el Agente Oxidante.


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COMBUSTIBLES

Los combustibles son mezclas desustancias y se pueden clasificarse en :1.- Combustibles Sólidos.

CARBONES MINERALES , MADERA

2.- Combustibles Líquidos.

HIDROCARBUROS LÍQUIDOS, ALCOHOL

3.- Combustibles gaseosos.

HIDROCARBUROS GASEOSOS


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COMBURENTEEs el Aire o el oxígeno puro.

La composición del aire en base molal esaproximadamente:

• Oxígeno : 21%• Nitrógeno : 78%

• Gases varios ( Ar,H2O, CO2, CO, NH3,etc) : 1%

Para efectos de cálculos se considera:

Oxígeno : 21% y Nitrógeno : 79%.

En el aire, por 1 mol de oxígeno existe 79/21 =3,76 moles de nitrógeno.


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TIPOS DE COMBUSTION

Cuatro tipos:

1. Combustión perfecta (estequiométrica)

2. Combustión Completa (con exceso de aire)3. Combustión incompleta (con defecto de aire)

4. Combustión REAL


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1.- AIRE TEÓRICO :

Es la cantidad mínima de aire capaz de

proporcionar el oxígeno suficiente para

la combustión completa del carbono,

hidrógeno y cualquier otro elemento en el

combustible susceptible de ser oxidado.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES


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2.- EXCESO DE AIRE :

Es la cantidad de aire suministrado sobre el aireteórico . Generalmente es entre: 20%-30%.

3.- AIRE EFECTIVO :Es la suma del Aire teórico y el exceso de aire.

4.- RELACIÓN AIRE / COMBUSTIBLE (A/C)Es la relación entre la masa o moles de AIRE

EFECTIVO y la masa o moles de combustible.


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5.- CALOR DE COMBUSTIÓN :

Es la cantidad de energía que se

libera por mol o gramo de

hidrocarburo que se quema; se leconoce también como podercalorífico del combustible.


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PODER CALORÍFICO DEALGUNOS COMBUSTIBLES

Combustibles sólidos (KJ/g)Carbón 28-35

Coque 29

Combustibles líquidos

Alcohol 25

Petróleo 28

Combustibles Gaseosos

Gas de hornos de coque o gas de hulla 22Hidrógeno 12

Gas natural 39-82


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ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS DE

LA COMBUSTIÓN

Sirve para :

• Determinar la eficiencia del proceso decombustión. Calculando fácilmente lacantidad de aire efectivo suministrado al

quemador.

• Determinar la composición decombustibles desconocidos.


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ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS DELA COMBUSTIÓN

Se realiza mediante:1.- ANALIZADOR DE GASES

2.- ANALIZADOR DE HOLLÍN.

Antiguamente se utilizaba el APARATO DEORSAT.


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ANALIZADOR ORSATSe hace pasar sucesivamente por varias

soluciones, un volumen medido de los gasesproductos de la combustión; cada soluciónabsorbe determinado componente, de manera quesi se mide el volumen antes y después de pasar por

cada solución, la diferencia representará el volumenabsorbido por ella, que corresponde al componenteque la solución en cuestión es capaz de absorber.

EL ANÁLISIS ES VOLUMÉTRICO Y EN BASESECA, es decir el agua formada no aparece en elanálisis ya que previamente se pasa la muestra porsilica gel.


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ANALIZADOR ORSAT


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CALOR DE COMBUSTION

Calor de Combustión = Entalpia de reactantes + Calorde combustión estándar + Entalpia de productos

Entalpia de reactantes= ∑ n Cp (Tf -Ti)r

Calor de combustión estándar= (∑ n∆Hf )p - (∑ n∆Hf )r

Entalpia de productos= ∑ n Cp (Tf – Ti)p


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CONTAMINACIÓN

AMBIENTAL


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"TODA SUSTANCIA ESTÓXICA, NO HAY NADAQUE NO LO SEA , SÓLO LA

DOSIS DIFERENCIA UNTÓXICO DE UNMEDICAMENTO “.

PARACELSO


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NUESTRO AIRE

El aire contiene normalmente muchosotros componentes al de su composiciónque han sido producidos por diversidad de

actividades tales como : la quema decombustibles en las CentralesHidroeléctricas, fábricas, refinerías, motoresde automóviles, etc. Al quemar

combustibles fósiles se puede producir :CO2 , CO ,H2O , SO2 , SO3 , NOx , Carbono,cenizas , hidrocarburos incombustos,etc.


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DIÓXIDO DE CARBONO Propiedades:

1.- Es un gas incoloro , de olor ligeramente irritante ydesagradable, así como un ligero sabor ácido.2.- Se disuelve con facilidad en agua y forma ácido carbónico.3.- En el aire limpio hay aproximadamente 0.03% en volumen

de CO2.

4.- Produce efectos nocivos a concentraciones mayores a0,1 % V tales como:

0.1 a 1%V : Produce una sensación de somnolencia ydolor de cabeza.

8 –

10%V ó más puede producir la muerte por falta deoxígeno.

En general se le considera practicamente notóxico, pero es de cuidado su presencia en el aire

porque produce el EFECTO INVERNADERO.


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GASES DEEFECTO

INVERNADERO


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HIDROCARBUROS INCOMBUSTOSEn condiciones ideales cuando hay un

exceso de O2 , la combustión decombustibles fósiles produce: CO2 y H2O.Pero en la realidad la combustión genera

además productos como : C, CO ycombustible no quemado.

Cuando se utiliza carbón comocombustible queda un residuo inorgánicollamado CENIZA que es recogido porla atmósfera y es un polvo muy alcalino.


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MONÓXIDO DE CARBONOPropiedades:

1.- Es un gas incoloro, inodoro e insípido.2.- Es venenoso debido a que se une muy

fácilmente con las móleculas de hemoglobina.

La afinidad de la hemoglobina por el

monóxido de carbono es alrededor de 300veces mas grande que la que tiene porO2 .

A bajos niveles de CO se afecta la visión y

reflejos de la persona.

Si una persona respira una cantidad lo

suficientemente grande de CO morirá por falta de

óxígeno.


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OXIDOS AZUFRADOSLos combustibles fósiles que se utilizanno están constituídos únicamente por

Carbono e Hidrógeno, sino también

contienen cantidades considerables de

Azufre, que en la combustión produce SO2 y SO3 , dos gases incoloros con olorsofocante y asfixiante que pueden ocasionar

graves lesiones en la membrana mucosadel sistema respiratorio y producir tambiéndaños al sistema digestivo.


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LA LLUVIA ÁCIDA

Es lluvia que haarrastradocontaminantes que la

vuelven ácida.

SOx + NOx H2SO4 + HNO3

Provienen de las

chimeneas

industriales

En las gotas de

lluvia

H2O


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ORIGEN DE LA LLUVIA ÁCIDA


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pH de laprecipitación

media en elaño 2009

LA LLUVIA ÁCIDA


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¿QUÉ DAÑOS CAUSA LA

LLUVIA ÁCIDA?• Daños a materiales

calcáreos

• Mata vida acuática• Debilita árboles

(arrastra sus nutrientes)

• Daños respiratorios ygastrointestinales

• al hombre


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OXIDOS NITROGENADOS

En condiciones atmosféricas ordinariasel nitrógeno gaseoso es inerte y noreacciona con el oxígeno, pero a

temperaturas mayores a 2000 K seconvierte en varios óxidos : NO, N2O ,N2O4 , N2O5 siendo el de mayor

proporción el NO2.

TODOS LOS ÓXIDOS DE NITRÓGENO

SON ÁCIDOS Y VENENOSOS.


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LA HUMONIEBLA1.- Son gases y partículas producidas por la

combustión y mezclados con niebla.2.- Es sumamente peligrosa para la salud.

Hay 2 tipos de humoniebla:

a. La anteriormente mencionada que es la

humoniebla industrial.

b. La humoniebla fotoquímica ó Smoke fotoquímico.

Que se presenta en lugares en donde hay una

elevada densidad de automóviles, camiones y

buses.


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Se inicia cuando la luz del sol irradia una mezclade óxidos de nitrógeno, oxígeno ehidrocarburos incombustos.El NO2 de color marrón absorbe energía luminosay sufre descomposición fotoquímica.

NO2(g) + Luz solar NO(g) + O(g)

El oxígeno producido está en forma activa y esmuy reactivo.

Ataca a las moléculas de oxígeno produciendoozono :

O(g)

+ O2(g)

O3(g)

T bié d i l hid b i b


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También puede reaccionar con los hidrocarburos incombustos,iniciando así una serie de reacciones que producen varioscontaminadores orgánicos irritantes :

O O

O(g) + hidrocarburos R – C + R – C

H Oº

aldehído radical acilo

Los radicales acilo experimenta rápidamente nuevastransformaciones hasta producir nitratos peroxiacílicos.

O O

R - C + O2 + NO R – C

O O –O – NO2

Nitrato peroxiacílico

Los nitratos peroxiacílicos junto con los aldehídos y

el o ono son los principales componentes de lah moniebla fotoq ímica de a tomó il

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