3. COMPETENCIA ESPECIFICA QUE APORTA LA
ASIGNATURA
Al finalizar la unidad el estudiante estará en capacidad de
caracterizar productos energéticos y gestionar el uso
racional de la energía en plantas de proceso industrial, con
responsabilidad y honestidad.
4. Sinopsis
La combustión es toda reacción química relativamente rápida de
carácter notablemente exotérmico, que se desarrolla en fase gaseosa
o heterogénea (líquido-gas, sólido-gas) con o sin manifestación de
llama o de radiaciones visibles.
Desde el punto de vista de la teoría clásica, la combustión se refiere
a las reacciones de oxidación que se producen de forma rápida, de
materiales llamados combustibles, formados fundamentalmente por
carbono (C) e hidrógeno (H) y en algunos casos por azufre (S), en
presencia de oxígeno, denominado el comburente, y con gran
desprendimiento de calor.
Desde un punto de vista funcional, la combustión es el conjunto de
procesos químico-físicos, por los cuales se libera controladamente
parte de la energía interna del combustible (energía química) que se
manifiesta al exterior bajo la forma de calor, para ser aprovechado
dentro de un horno o una caldera.
5. Cuestionario
1. ¿Qué es la combustión industrial?
2. ¿Cuál es el resultado de la combustión?
3. ¿Qué son las 7 “tes” de la combustión?
7. Cada segundo, 567 millones de
toneladas de hidrógeno se
convierten en 563 toneladas de
helio, liberando una gran
cantidad de energía
FUSION
NUCLEAR
8. La 2 mil
millonésima parte
de la fusión nuclear
del sol llega a la
tierra y constituye
el origen y sustento
de todo
9. FOTOSÍNTESIS
Las plantas absorben CO2 por las
hojas y H2O por la raíz.
La energía solar almacenada en
la clorofila rompe la molécula
del agua.
CO2 + H2O > carbohidratos
Carbohidratos = alimentos = vida
13. 1. Todos los combustibles industriales son combinaciones
carbono / hidrógeno.
2. Todos los combustibles se disocian en carbono / hidrógeno
antes de reaccionar.
3. Siendo la combustión del hidrógeno instantánea, la partícula de
carbón constituye el verdadero núcleo de la combustión
industrial.
4. La naturaleza y el tamaño de las partículas de carbón y la
disponibilidad de oxígeno en el medio definen las condiciones y
posibilidades de desarrollo de la combustión.
5. El manejo de la combustión constituye fundamentalmente un
problema de mecánica de fluidos.
TEORIA INORGANICA DE LA COMBUSTION
16. CARBONO C + O2CO2 + 97600Kcal por Kmol
CARBONO C + ½ O2CO + 29400Kcal
MONOXIDO DE CARBONO CO + ½ O2CO2 + 68200Kcal
HIDROGENO H + ½ O2H2O + 58200Kcal (vapor)
+ 69100Kcal (liquido)
AZUFRE S+ O2SO2 +138600Kcal
METANO CH4 + 2O2CO2 + H2O + 192500 Kcal
(vapor) + 214300 Kcal (líquido)
ETANO C2H6+7/2 O2 2CO2 + 3H20 + 342000
Kcal (vapor) + 373600 Kcal (líquido)
PROPANO C3 H8 + 5O23C02 + 4H20 + 485100 Kcal
(vapor) + 528700 Kcal (líquido)
BUTANO C4H10 + 13/2 O2 4CO2 + 5H2O +
625700 Kcal (vapor)+ 680200 Kcal
(líquido)
PRINCIPALES REACCIONES DE COMBUSTIÓN
17. Cálculos Estequiométricos
22.4 x (C/12) = 1.87 x C m3 de O2
11.2 x (H2/2) = 5.6 x H2 m3 de O2
Para la combustión de 1 kg de combustible
O2m = 1.87 C + 5.6 H2 m3 de oxígeno
Am = 100/21 O2m = 4.76 O2m
Am = 8.90 C + 26.67 H2 (m3 de aire)
Ejemplo : Petróleo Residual 88% de C
12% de H
Am = 8.90 (0.88) + 26.67 (0.12)= 11.03 m3 de aire
18. PODER CALORIFICO INFERIOR
EN FUNCION DE LA RELACION (C/H)
9500
10000
10500
11000
11500
12000
12500
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
RELACION (C/H)
P.C.I.(kcal/kg)
23. TIPOS DE
COMBUSTIÓN
1. En función de sus productos
2. Por la forma en que se realiza
• Combustión completa (con exceso de aire)
• Combustión perfecta (estequiométrica)
• Combustión incompleta (con defecto de aire)
• Combustión imperfecta (combustión industrial)
• Combustión heterogénea (combustión industrial)
• Combustión homogénea
32. COMBUSTIÓN HETEROGÉNEA
Etapa 1 :
C + ½ O2 ---- CO + 31500 kcal/mol (reacción heterogénea)
Etapa 2 :
CO + ½ O2 ---- CO2 + 62500 kcal/mol (reacción homogénea)
C + O2 CO2 + 93500 kcal/mol
33. Factores dependientes de la partícula que
influencian la combustión :
• Tamaño
• Porosidad
• Contenido de Volátiles
• Reactividad
35. La Llama
La llama es la combustión misma.
Se inicia con la ignición y concluye al
completarse la reacción.
Ignición
Combustión
(llama)
Gases de
Combustión
36. Fases del Proceso de Combustión
• Inyección de combustible y comburente
• Calentamiento
• Mezcla
• Ignición
• Combustión
• Desplazamiento de productos de combustión
37. 1
2 4 5 6
3
Zonas de la combustión o partes de la llama
1. Inyección
2. Calentamiento
3. Mezcla
4. Ignición
5. Combustión
6. Desplazamiento
49. 2. Tamaño aumenta se alarga
partícula disminuye se acorta
3. Trayectoria axial se alarga
partícula rotacional se acorta
4. Turbulencia aumenta se acorta
disminuye
5. Temperatura aumenta se acorta
disminuye se alarga
6. Tiro aumenta se alarga
disminuye se acorta
7. Transferencia aumenta se acorta
de Calor disminuye se alarga
1. LONGITUD DE LLAMA
Efecto sobre la velocidad de Reacción
y Longitud de Llama
