LA COMBUSTIÓN
Combustibles.
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Formula semidesarrollada.
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Calor de combustión (KJ/mol)
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Gasolina
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C8H18
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47
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Gas natural
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CH3-CH2-CH2-CH2
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-2877.5
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Metano
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CH4
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891.19
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Etano
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CH3- CH3
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488.76
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Metanol
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CH3-OH
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-239.03
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Etanol
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CH3- CH2-OH
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-366.9
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Hidrogeno
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H2
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0.0
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Amoniaco
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NH3
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-45.92
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Hidracina
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NH2—NH2
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142
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Octano
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CH3-(CH2)6-CH3
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-250
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¿A que se le llama combustión?
Una
combustión es toda reacción creada entre el material combustible y el
comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y
desprendiendo calor, llamado reacción exotérmica.
Los materiales sólidos, sufren una destrucción de su estructura molecular
cuando se eleva la temperatura, formando vapores que se oxidan durante el
proceso de combustión.
Los materiales líquidos, en contacto con la cantidad de energía necesaria se
vaporizan mezclándose con el comburente (oxígeno) para dar paso a la llama
creándose así el inicio del incendio.
Las combustiones dependiendo de la velocidad de propagación, se
pueden clasificar en varios tipos:
Combustiones
lentas:
Las combustiones lentas no producen emisiones de luz generando
poca emisión de calor. Se suelen producir en lugares poco ventilados con
escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. Se trata de fuegos muy
peligrosos ya que al darse en condiciones de poca aireación cuando entra aire
nuevo en la habitación se produce un aumento del comburente activando el
incendio rápidamente.
Rápidas:
En las combustiones rápidas se produce una gran emisión de calor y
luz con un fuego intenso. Si una combustión es muy rápida se puede producir una
explosión. Las explosiones se consideran combustiones instantáneas.
Podemos distinguir entre dos tipos de explosiones:
- Deflagración: La velocidad de propagación del frente de llamas
no supera la velocidad del sonido.
- Detonación: Una detonación se da cuando la velocidad de
propagación del frente de llamas es superior a la velocidad del sonido (340
m/s).
¿Qué es el calor de
combustión?
La cantidad de calor (Q) se define como la energía cedida
o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número
determinado de grados. La cantidad de calor (Q) está relacionada directamente
con la naturaleza de la sustancia que compone el cuerpo. La dependencia de la
cantidad de calor con la naturaleza de la sustancia se caracteriza por una
magnitud denominada calor específico de la sustancia.
El calor específico de la sustancia se representa con la letra C y se
define como la cantidad de calor requerida por la unidad de masa de una
sustancia para variar su temperatura en 1 °C. El calor específico (C) se expresa en unidades
de energía [joule (J), kilocaloría (kcal), caloría (cal), etc.)] por unidades de masa [(gramo (g), kilogramo (kg), libra (lb), etc.] y
temperatura [grado centígrado (°C)].
La fórmula que permite determinar la cantidad de
calor (Q) cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m) y calor específico (C),
cuando su temperatura inicial (ti) varía hasta la temperatura final (tf,), se puede calcular mediante la fórmula: Q = C m
(tf - ti ).
En esta fórmula, el resultado numérico de la
cantidad de calor (Q) se expresa en unidades de energía: J, kcal o cal. A partir de esta fórmula es posible apreciar que
la cantidad de calor (Q) es directamente proporcional a la masa (m) del cuerpo,
su calor específico (C) y a la diferencia de temperaturas: (tf - ti).
¿Cómo se mide el calor
de combustión?
La
unidad de emplea para medir la cantidad de calor desarrollada en la combustión se
le denomina poder calorífico.
Se
entiende por poder calorífico de un combustible completa de un kilogramo de esa
sustancia. Tal unidad de mide en Cal/kg de combustiblke.
¿De qué manera se puede
explicar las diferencias, si es que hay, de los calores de combustión del metano
y el octano?
La combustión del metano es la reacción principal que tiene lugar al quemar gas natural.
Es casi innecesario hacer hincapié en su importancia en áreas donde se dispone
de este gas; el producto importante no es el dióxido de carbono ni el agua,
sino el calor.
El calor de combustión de Octano es de 47.8 KJ/g. Su uso tradicional
importante es la lubricación. Prácticamente no hay artefacto en el que haya
piezas móviles en contacto y en donde la fricción no desgaste las partes den
contacto, donde no deba, para vencer la fricción, consumirse más energía de la
teóricamente necesaria, agregarse dispositivos para disipar el calor generado
por esta pérdida de energía
Reacción de combustión
del gas butano y butanol.
Gas butano.
2C4H10(g) + 13O2(g) -------------à 8CO2(g) + 10H2O(g)
Etanol
C2H5OH + 3O2 --------à 2CO2 + 3H2O
El mejor
combustible es el gas butanol.
Es una de las
varias e importantes fuentes de
energía no renovables formada por
una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos
de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en
función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden
superar el 90 ó 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2, H2S, helio y mercaptanos.
Algunos de los gases que forman parte del gas
natural cuando es extraído se separa de la mezcla porque no tienen capacidad
energética
Una ventaja del gas es que (siempre que no tenga
impurezas importantes) es muy
limpio y no contamina (su
combustión sólo emite vapor de agua y CO2, y ninguno de los dos son
contaminantes).Tiene también la ventaja de poseer un poder calorífico muy
elevada (gran capacidad para
producir calor por cada unidad de masa del combustible), y que su combustión es muy eficiente debido a que se
mezcla casi instantáneamente con el aire en las cámaras de combustión.
