COMBUSTIÓN
La relación de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia llamada combustible con el oxígeno es característica de esta relación la formación de una llama que es la masa gaseosa incandescente que emite luz y calor, que está en contacto con la sustancia combustible.
La relación de combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxígeno o bien con una mezcla de una sustancia que contengan oxígeno, llamada comburente siendo el aire atmosférico el comburente más habitual.
La relación del combustible con el oxígeno origina sustancias gaseosas entre las más comunes son CO₂ Y H₂O se denominan en forma genérica productos, humos o gases producto de la combustión.
De acuerdo como se produzca la combustión esta puede ser:
Combustión completa: ocurre cuando las sustancias de la combustibles reaccionan hasta el máximo grado posible de oxidación, en este caso no habrá presencia de sustancias combustibles en los productos o humos de la reacción.
· Combustión incompleta: se produce cuando no se alcanza el grado máximo de oxidación y hay presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de la reacción.
· Combustión estequiométrica o teórica: es la combustión que se lleva a cabo con la cantidad mínima de aire para que no existan sustancias combustibles en los gases de la reacción. En este tipo de combustión no hay presencia de oxígeno en los humos, debido a que este se ha completado íntegramente en la reacción.
· Combustión con exceso de aire: es la reacción que se produce con una cantidad de aire superior al mínimo necesario. Cuando se un exceso de aire la combustión tiende a no producir sustancias combustibles en los gases de la reacción. En este tipo de combustión es típica la presencia de oxígeno en los gases de combustión. La razón por la cual se utiliza normalmente un exceso de aire es hacer reaccionar completamente el combustible disponible en los procesos.
COMBUSTIÓN con defecto de aire: Es la relación que se produce con una menor cantidad de aire que el mínimo necesario. En este tipo de reacción es característica la presencia de sustancias combustibles en los gases o humos de la reacción.
Poder CALORÍFICO: El (PC) de un combustible es la cantidad de energía desprendida en la reacción de una combustión, referida a la unidad empleada de combustible (Kg, Kmol, m3).
De acuerdo como a como se expresa el estado del agua en los productos de reacción se puede dividir en:
poder CALORÍFICO superior (pcs): Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 °C Y 1 atm.
poder CALORÍFICO inferior (pci): Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en estado de vapor.
Densidad: generalmente se determina experimentalmente y para el caso de los combustibles gaseosos se utiliza la densidad relativa del aire. En la práctica es muy importante conocer este parámetro para saber si el gas combustible se acumula en el techo o en el suelo, en caso de fuga en un local cerrado.
La densidad absoluta del aire en condiciones normales es de 1,293 kg/m3.
Límite de inflamabilidad: Esta propiedad es característica en los combustibles gaseosos y establece la proporción de gas y aire necesaria para que se produzca la combustión, indicando un límite superior y uno inferior:
Ejemplo:
GAS NATURAL límite inferior: 4,5 % límite superior 14,5%
Punto de inflamación: Para que una reacción de combustión se produzca, la mezcla de combustible debe alcanzar una temperatura mínima necesaria que recibe el nombre de punto de inflamación.
El punto de inflamación depende del comburente por lo que el valor no es el mismo si se utiliza oxígeno o aire.
Una vez iniciada la reacción, el calor mantendrá la temperatura por encima de la inflamación y la reacción continuará hasta agotarse el combustible.
Otra temperatura importante es la temperatura de combustión o de llama máxima, que se alcanza en la combustión.
Ejemplo temperatura de inflamación temperatura de autoignición
GAS NATURAL -222 °C 650 °C
PUNTO DE FLASH 10 °C
· Quemadores
Para que se pueda realizar todo el proceso de combustión se hace necesario contar con determinados elementos que nos ayudarán a realizar la mezcla de los gases con el aire y un dispositivo muy comúnmente utilizado denominado quemador, el cual produce una llama característica para cada combustible empleado. Este dispositivo debe mezclar el combustible y un agente oxidante (el comburente) en proporciones que se encuentran dentro de los límites de inflamabilidad para el encendido y así lograr la combustión constante.
Además debe asegurar el funcionamiento continuo sin permitir una discontinuidad en el sistema de alimentación del combustible o el desplazamiento de la llama a una región de baja temperatura donde se apagaría.
Los quemadores se clasifican en dos tipos: de mezcla previa o pre mezcla y el directo:
Mezcla previa o pre mezcla: Quemador donde el combustible y el oxidante se mezclan antes del encendido.
Quemador directo: Quemador donde el combustible y el oxidante se mezclan en el punto de ignición o encendido.
Para el caso de combustibles gaseosos se utilizan distintos diseños que pueden ser circulares o lineales con orificios que permiten la salida del gas combustible y orificio por donde ingresa el aire mediante tiro natural o tiro forzado.
