Resumen introduccióN




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títuloResumen introduccióN
fecha de publicación09.02.2016
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE

LA FUERZA ARMADA

UNEFA

MAQUINAS DE GENERACION DE POTENCIA

TUTOR: BETSI TERAN

INTEGRANTES:

Juan C Suarez Ch C.I:18656176

Samuel Polangelo C.I:20016001

Rafael Torres C.I:17943499

Sección: 7T1IE

BARQUISIMETO, MAYO DEL 2010

ÍNDICE

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

DESARROLLO

CONCLUSIÓN

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE

LA FUERZA ARMADA

UNEFA

PROCESO DE COMBUSTION, TIPOS DE COMBUSTIBLE Y CARACTERISTICAS

TUTOR: BETSI TERAN

RESUMEN

En resumen de proceso de combustión y tipos de combustibles tenemos que la combustión consta de procesos químicos e físicos la cual es controlada por la energía interna de combustible, la combustión esta generado por un proceso que desprende gran cantidad de calor y luz. Es importante tener en cuenta que para iniciar la combustión de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mínima. Donde tenemos por causa importante resaltar el valor de la combustión en este caso para que se realice la combustión se necesita oxígeno, el cual se encuentra en el aire, el que desperdiciando los gases que se encuentran en pequeña proporción. El proceso de combustión es el más importante ya que tiende a disminuir, la mayor parte de producción de energía se hace por combustión de petróleo, también es importante reconocer las reacciones de la combustión las cuales son la combustión neutra, combustión incompleta y la combustión completa. La cual la combustión neutra se produce cuando el aire aporta la cantidad justa de oxígeno y lo lleva a productos, la combustión incompleta se produce por fallas de aire no hay oxígeno necesario para que se produzca la oxidación del carbono, la combustión completa se produce se hace necesario aportar un exceso de aire de oxígeno. Los tipos de combustible son aquellos que están conformados por ser naturales o primarias las cuales están presentadas por ser sólidos, metales gaseosos y líquidos. También está el tipo Artificial secundaria y están representadas por ser sólidos, gaseosos, líquidos este tipo de combustible no presenta de forma metales. En la combustiona de sólidos y líquidos, al soplar un poco se aviva el proceso por aporte de oxígeno, pero al soplar mucho se puede apagar por exceso de enfriamiento o barrido de especies activas. También es importante la formación de la capa de óxido en la combustión de metales.

INTRODUCCIÓN

En la naturaleza se presentan procesos que liberan energía y se efectúan por fases estos pueden ser lentos o muy veloces todo ello depende de las condiciones, características, naturaleza interna y factores externos que influyen directamente en el desarrollo de los mismos.

Entre estos procesos se encuentra la combustión que es una reacción química que generalmente desprende una gran cantidad de luz y calor lo cual se traduce en energía. La combustión es posible gracias al comburente que es el elemento que permite la combustión y el combustible el cual viene ser el elemento que arde. Otro factor importante para que se realice la combustión es la temperatura, se necesita aumentarla hasta un punto en que los vapores del combustible arderán espontáneamente. Todo esto descrito está determinado por tres fases como lo son: la pre reacción, la fase de oxidación y por último la fase de terminación, estas etapas son inherentes e indisolubles proceso químico.

Evidentemente como se puede observar, la combustión no se presenta de forma uniforme al momento de producirse, tal afirmación es corroborable fácilmente ya que los materiales o elementos involucrados en el proceso de combustión muestran características distintas y muchas de ellas le son propias, es decir no son comunes con otros.

A partir de lo antes mencionado lógicamente la combustión será más o menos eficiente dependiendo del combustible y de la calidad del comburente al instante de la reacción química por lo cual ambas cosas se han de tener en cuenta para que el proceso sea lo más óptimo posible.

DESARROLLO

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 y se denomina (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.

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 ºC y a 1 atm, temperatura a la que los vapores de un combustible arden espontáneamente.

La temperatura de inflamación, en ºC y a 1 atm es aquella que, una vez encendidos los vapores del combustible, éstos continúan por si mismos el proceso de combustión.

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 iniciales.

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, esta constituidos 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 esta 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.



REACCIÓN DE COMBUSTIÓN


Se trata de una reacción de oxidación con la particularidad de que se realiza muy rápidamente, es exotérmica. Esta reacción se produce entre los elementos combustibles de un combustible y el oxígeno del comburente. Para que un combustible sufra la combustión, es necesario que alcance su temperatura de ignición. Se define el punto de ignición de un combustible como la temperatura a la cual, una vez iniciada la llama, esta ya no se extingue. Es esta temperatura de 20 a 60ºC más alta que la temperatura de inflamación.

En una reacción de oxidación tendremos

Primer Miembro




Segundo Miembro

Combustible + comburente



Gases de combustión + calor

Combustible: Toda sustancia capaz de arder

Comburente: Sustancia que aporta el oxígeno para que el combustible sufra oxidación

FASES DE LA REACCIÓN DE COMBUSTIÓN


Se pueden distinguir tres fases en la reacción de combustión:

  • Fase de prerreacción (formación de radicales). Los compuestos hidrocarbonados se descomponen dando lugar a la formación de radicales, que son unos compuestos intermedios inestables y muy activos, para que de este modo el carbono y el hidrógeno puedan reaccionar con el oxígeno.

  • Fase de Oxidación: En esta fase se produce la combinación entre los elementos y el oxígeno. Es una fase muy exotérmica y es cuando tiene lugar la propagación de la llama.

  • Fase de Terminación: Aquí es cuando se forman los compuestos estables. El conjunto de estos compuestos es lo que llamamos gases de combustión.

CLASES DE REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Las reacciones se pueden clasificar según el modo en el cual transcurran de la siguiente manera:

Combustión Neutra

Es aquélla que se produce cuando el aire empleado aporta la cantidad justa de oxígeno para que todos los reactivos de transformen en productos. Para que la estequiometria se cumpla, hay que considerar TODOS los elementos que sufren la reacción de combustión en el combustible. Cuando la reacción tenga lugar totalmente, entonces no habrá H, O, S y C, que se transformarán en productos correspondientes que irán en los gases de combustión. Como inertes aparecerá, por lo menos, el nitrógeno.

A veces, a los gases de combustión se les llama poder comburívoro o poder fumígeno. Se define éste como los gases húmedos totales procedentes de una combustión neutra o estequiometria (de todos los elementos combustibles e inertes también)

Combustión Incompleta

Es aquélla en la que por defecto en el suministro de aire no hay oxígeno necesario para que se produzca la oxidación total del carbono. Esto quiere decir que no todo el carbono se va a transformar en CO2 y aparecerá como producto de combustión de CO. Aparecen entonces los inquinados. Los inquinados también se pueden producir por defecto en el aparato quemador. Los inquinados se definen como la materia combustible que ha quedado sin quemar o parcialmente quemada. Pueden ser de dos clases:

  • Sólidos: Carbono (hollín). Provocan un ennegrecimiento de los humos de combustión

  • Gaseosos: CO, H2

Cuando aparecen inquinados es señal de que no se ha aprovechado bien el combustible, por lo que la combustión que se está realizando es mala y se deberían tomar medidas de algún tipo para mejorarla.

Combustión Completa

Para que se produzca una combustión completa se hace necesario aportar un exceso de aire, es decir, de oxígeno. El exceso se realiza sobre la cantidad estequiométricamente necesaria para que todos los productos combustibles sufran la oxidación (tanto el C como el O ó el H). En este caso no se van a producir inquemados. En la práctica se hace difícil conseguir la combustión completa. Por ello es necesario aportar un exceso de aire. El exceso de aire se define como la cantidad de aire por encima del teórico que hay que aportar para que se realice la combustión completa del combustible.

Clasificación de los Combustibles

Naturales o primarios:

-Solidos: Carbón, madera y otros tipos de biomasa, aunque pueden incluirse muchos metales (son demasiado caros y solo se usan para destello térmico o luminoso).A veces se incluye entre los combustibles sólidos en sentido amplio el uranio, aunque el proceso que con él se realiza no es de combusti6n sino de desintegración radiactiva.

-Líquidos: Petróleo y sus derivados (gasolina, gas6leo y fuel6leo).

-Gaseosos: Gas natural y gases licuados del petróleo (GLP).

Artificiales o secundarios:

-Solidos: Coque (destilado de la hulla), carbón vegetal (destilado de madera a unos 250 OC; madera + calor + carbón vegetal + licores pirolefiosos+gas+alquitran), Aglomerado de hulla (ladrillos de aglomerado de menudos de hulla con brea), Biomasa residual (basura y desagües humanos, estiércol, paja, panochas, etc.).

-Líquidos: Alcoholes (destilados de la biomasa), aceites de nafta y benzol (destilados del petróleo).

-Gaseosos: Destilados de la madera (gas pobre, compuesto de CO y H2O y obtenido quemando madera a 900 °C con 113 del aire teórico), destilados de la hulla (gas de aire, conteniendo principalmente CO, y gas de agua o gas ciudad antiguo, Conteniendo principalmente H2O y CO), destilados de las naftas del petróleo (gas Ciudad moderna, conteniendo principalmente H2O y CH4). En el futuro se podría generar hidrogeno por descomposición timica del vapor de agua a T>2500 K, aunque no vale la energía solar (400 K) ni siquiera la de fisión nuclear (1500 K). Los aparatos para producir gas combustible artificial se llaman gasógenos.

Las propiedades más relevantes de los combustibles son: la composición (y contenido de impurezas), la entalpia estándar de reacción (también llamada poder calorífico, en valor absoluto); la densidad, viscosidad y coeficiente de dilatación (para el almacenamiento y Transporte); la entalpia de vaporizaci6n (conviene que sea baja); la presión de vapor (Conviene que sea alta para que no haya que gasificar artificialmente); los límites de ignición (por chispa), autoinflamaci6n y extinción, la toxicidad y la compatibilidad con otros Materiales (tubos, juntas, válvulas, bombas, etc.).

Características de la Combustión

Se consideran aquí las características de la reacción de combustión, dejando aparte los procesos que conducen a las condiciones iniciales (dosado) y los que tiene lugar con los Productos de la combustión. La característica más sobresaliente de la reacción de combustión

Es la aparición de una llama visible, y posteriormente se describirán las características propias de las llamas. La aparición de una llama es tan representativa que, aun a pesar de reconocer la existencia de Llamas invisibles, de llamas frías, de llamas mortecinas (la de un cigarrillo, la de las ascuas), etc., se puede restringir el estudio de la combustión a los procesos con llama, dejando los otros procesos de oxidación exotérmica antes mencionados para un análisis más general de procesos reactivos. Un ejemplo cercano y muy instructiva de estos procesos de oxidación Exotérmica (combustión sin llama) lo constituyen las estufas catalíticas, donde un flujo de Butano (la combustión catalítica de otros hidrocarburos no esté tan desarrollada) es dirigido a una matriz porosa ( alúmina) donde se encuentra el catalizador ( platino) a la que también llega aire ambiente; si el catalizador esta frio no hay reacción, pero basta con que se caliente la matriz hasta unos 500 K (aunque la temperatura de funcionamiento normal es de unos 750 K) para que la mayor parte del butano reaccione con el oxígeno en la superficie del catalizador y genere calor suficiente para mantener la matriz caliente frente a las pérdidas de Calor al ambiente (que dicho sea de paso, es el objetivo de la estufa). Como no se alcanzan Altas temperaturas, no se ve la emisión de radiación (lo cual es un inconveniente psicológico de este tipo de estufas), y parte del butano no llega a reaccionar, detectándose típicamente una concentraci6n del 5% en los gases de salida, que puede llegar al 10% al cabo de unos años de funcionamiento (los catalizadores envejecen).

Luego las variables que influyen en el proceso de combustión son:

- La composición (relación combustible / comburente y relación gas inerte / comburente),

- La temperatura,

- La presión,

- El campo de velocidades,

- La presencia de catalizadores (sustancias que aunque no parecen reaccionar, porque no se consumen, controlan el progreso de la reacción).

Motores de Combustión

La combustión puede ser aprovechada para efectuar trabajo una forma de hacerlo es a través de motores que funcionan por acción de la combustión, entre los principales se encuentran:

Motor de Combustión Interna

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, la parte principal de un motor. Se emplean motores de combustión interna de cuatro tipos:

  • El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica.

  • El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de energía eléctrica, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.

  • El motor rotatorio.

  • La turbina de combustión.

Motor de Combustión Externa

Es una máquina que realiza una conversión de energía calorífica en energía mecánica mediante un proceso de combustión que se realiza fuera de la máquina, generalmente para calentar agua que, en forma de vapor, será la que realice el trabajo, en oposición a los motores de combustión interna, en los que la propia combustión, realizada dentro del motor, es la que lleva a cabo el trabajo.

  • Los motores de combustión externa también pueden utilizar gas como fluido de trabajo (aire, H y He los más comunes) como en el ciclo termodinámico Stirling.

Clasificación de los Motores Térmicos


Para la clasificación de los motores térmicos, además de los criterios ya mencionados en el caso de máquinas de fluido, se tienen en consideración dos aspectos adicionales:

  • Si el fluido es condensable (agua) o no condensable (aire).

  • Si el proceso es de combustión externa o interna.

Máquinas de Combustión Interna


En las máquinas de combustión interna, son los gases de la combustión los que circulan por la propia máquina. En este caso, la máquina será necesariamente de ciclo abierto, y el fluido motor será el aire (no condensable) empleado como comburente en la combustión.

Motores de Combustión Interna



Rotativo

Turbomáquina

Turbina de gas de ciclo abierto

Volumétrico

Motor Wankel, Quasiturbina

Alternativo

Encendido por compresión

Motor diesel

Encendido provocado

Motor de explosión (Otto, Miller, de mezcla pobre, de Ciclo Atkinson)

Reacción

Motor cohete

Cohete espacial de propulsante líquido/sólido

Aerorreactor sin compresor

Estatorreactor
Pulsorreactor

Aerorreactor con compresor

Turborreactor
Turbofán
Turbohélice


Máquinas de Combustión Externa


Si la combustión es externa, el calor de la combustión se transfiere al fluido a través de una pared, por ejemplo en un intercambiador de calor. Este tipo de máquinas no exige un proceso de combustión, como sucede en las instalaciones nucleares, si bien es el procedimiento usual. Dado que el fluido motor no sufre degradación alguna, estas máquinas pueden ser de ciclo cerrado, a lo que actualmente se tiende por razones económicas.

Motores de Combustión Externa



Fluido
condensable

Turbomáquina

Turbina de vapor ciclo abierto o cerrado

Alternativo

Máquina de vapor ciclo abierto o cerrado

Fluido no
condensable

Turbomáquina

Turbina de gas de ciclo cerrado

Alternativo

Motor Stirling



CONCLUSIÓN

El proceso de combustión por depender de los materiales que se combinan para arder requiere que alcance la temperatura mínima para que la misma se efectúe, tal temperatura es conocida como ignición y viene a ser la fase donde se desprende calor y se forma la llama lo cual origina su vez desprendimiento de energía, todo lo referente a la combustión e ignición no será constante para todo elemento sino que será de acuerdo las características constitutivas de los ellos cuando se combinan para arder y reaccionar.

Para que se produzca la combustión tiene que ocurrir una combinación química violenta la cual desprenda calor al mismo tiempo debe de ser instantánea y agresiva culminando con un desprendimiento de calor por acción de la constitución química de los materiales.

Referente a la clasificación de la combustión será incompleta cuando el oxígeno suministrado es insuficiente para que se produzca la oxidación total del combustible, del mismo modo será combustión completa si se aporta un exceso de oxígeno al realizarse el proceso de combustión esto quiere decir una cantidad de oxigeno mayor del valor que se requiere para se lleve a cabo el dicho proceso y el otro tipo de combustión es la neutra que aporta la cantidad precisa de oxígeno para que los reactivos se transformen en productos. Estos tres tipos de combustión suceden por influencia directa de la reacciones químicas como se saben las reacciones varían conforme a los elementos que las producen.

Por ultimo las características del proceso de combustión son variables que lo influencian directamente y entre estas variables se consideran: la temperatura, presión, campo de velocidades, la composición la cual viene dada por la relación combustible-comburente y la relación gas inerte-comburente, uniéndose a todos estos los catalizadores. De todas estas variables la combustión dependerá y a su vez las mismas condicionaran su naturaleza.

BIBLIOGRAFIA

http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/teoria-combustion

http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/origen-clasificacion

http://html.rincondelvago.com/combustion.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Combusti%C3%B3n

http://www.bizkaia.net/home2/Temas/DetalleTema.asp?Tem_Codigo=3734&Idioma=CA

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_t%C3%A9rmico

ANEXOS
TETRAEDRO DEL FUEGO



COMBUSTION COMPLETA



COMBUSTION INCOMPLETA



MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA



MOTOR DE COMBUSTION EXTERNA






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