Calculo de exceso de aire

Capítulo 10 : Combustión y Combustibles
En este capítulo se estudia una especial aplicación de interés en todas las ramas de la ingeniería, porque está directamente relacionada con el uso de los combustibles. Primero se analizan los conceptos de termodinámica en sistemas en los que ocurren reacciones químicas y luego algunos aspectos sobre combustibles naturales y comerciales. Termodinámica deReacciones En cursos de química aprendimos que los elementos químicos y compuestos químicos se pueden "combinar químicamente" para dar nuevos compuestos. Este proceso de combinación lo llamamos “reacción química”. Los elementos o compuestos se combinan en una reacción química siguiendo ciertas "leyes" de combinación que denominamos “estequiometría” (stoicheion = constituyente básico + metrein =medida.. del griego) El proceso de combinación llamado Reacción Química ocurre de acuerdo a proporciones estequiométricas que indican cuantas moléculas (o moles) de una sustancia se combinan con cuántas de otra para dar una cantidad determinada de productos de reacción. C4H10 + O2 → CO2 + H2O 4CO2 + 5H2O Si están estequiometricamente balanceada! 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O Algunos conceptosimportantes en el estudio de Reacciones Químicos son: Reactivo Limitante, Reactivos en Exceso, Conversión, Calor de Reacción, Calor Normal de Reacción y Calor de Formación, entre otros. Veamos estos conceptos: Reactivo Limitante (RL): es el reactivo que está presente en la menor proporción estequiometría (no necesariamente el que está en menor cantidad en moles o gramos). Reactivos en Exceso: es elreactivo que está presente en mayor proporción (o cantidad) a la requerida por el reactivo limitante. fracción en exceso = [moles en exceso] / [ moles requeridos para reacción con el R.L.] Conversión (f): es la fracción de un reactivo (usualmente el R.L.) que es convertido a producto en una reacción química. Conversión de i : moles de reactivo ” i ” consumido / [moles de reactivo “i “ iniciales Calor deReacción ( ΔHR): es el calor absorbido o liberado durante el proceso de reacción química. Si se libera calor la reacción es exotérmica y ΔHR < 0 ; si se absorbe calor la reacción es endotérmica y el ΔHR > 0 ; si no absorbe ni se libera calor la reacción atérmica ΔHR = 0. No está estequiometricamente balanceada!

C4H10 + 13/2 O2 →

Apuntes de Termodinámica 2007 (Dr. José O. Valderrama, Univ.de La Serena-Chile)

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Calor Normal de Reacción ( ΔH R ): Se define como la variación de entalpía que resulta de una reacción química a 1.0 atm. iniciándose y terminando con todas las sustancias a 25ºC.
º

Existen extensas tablas de

º ΔH R .

H 2O + SO3 → H 2 SO4
º

º ΔH R

Calor de Formación ( ΔH f ): Es el calor de una reacción donde sólo están involucrados una ciertasustancia como producto y los elementos que la forman son los únicos reactivos.

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3
º

ΔH ºf

Calor Normal de Combustión ( ΔH c ) Es el calor de reacción de una reacción de combustión (con O2) siendo los productos CO2 y H2O

CH 4 + 2O2 → CO2 + 2 H 2O

º ΔH C

Tabla 10.1 : Calor de combustión de sustancias varias Sustancia Metano (g) Propano (g) Butano (g) Azufre (s) Dióxidode Azufre (g) Carbono (s) Monóxido de Carbono Carbono (s) Octano (l) Parafina Aserrín prensado Problemas Resueltos Problemas R10.1.- Metano (CH4) reacciona con Oxígeno (O2) del aire (21% O2 y 79% N2). Escriba la reacción estequiométricamente balanceada. Solución Formula CH4 C3H8 C4H10 S SO2 C CO C C8H18 ------KJ / mol 800.2 2220 2879 270 98 394 (a CO2 ) 282 101 a ( a CO ) 5455.7 ------Kcal / mol191.7 530.21 687.60 64.49 21.49 94.10 67.35 24.12 1303 ------Kcal / kg 1152.7 12050.22 11855.17 2015.31 335.78 7841.70 2405.36 2010 11429.8 10300 4100

Se escribe la reacción (reactivos y productos): CH4 + O2 → CO2 + H2O
Se balancea el carbono ( un átomo a cada lado) Se balancea el hidrógeno ( 4 H a la izquierda y 2 H a la derecha). Se ajusta a 4 a la derecha. CH4 + O2 → CO2 + 2H2O

Apuntes...