Libro de kimik

67.30 - Combustión – Unidad I

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Unidad I 1. 1. Definición de reacción de combustión La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia (o una mezcla de ellas) denominada combustible, con el oxígeno. Como consecuencia de la reacción de combustión se tiene la formación de una llama. Dicha llama es una masa gaseosa incandescente que emite luz y calor. 1. 2.Clasificación de combustibles Los combustibles se clasifican teniendo en cuenta su estado de agregación en sólidos, líquidos y gaseosos. Un ejemplo de combustible sólido es el carbón o la madera. Un ejemplo de combustible líquido es el gasóleo, y de combustibles gaseosos, el propano y el gas natural. Los combustibles fósiles son aquellos que provienen de restos orgánicos vegetales y animales y seextraen de la naturaleza. Un ejemplo es el petróleo, que si bien es un combustible, no se utiliza directamente como tal, sino como excelente materia prima de muchos combustibles, como el kerosene o las naftas. 1. 3. Conceptos básicos La combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxígeno o con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno. Esta mezcla de sustancias que contiene oxígeno sedenomina comburente. El aire es el comburente más usual. Si se supone (caso más común) que la combustión se realiza con aire, la reacción química que se debe plantear es la del proceso por el cual el combustible reacciona con el aire para formar los productos correspondientes, es decir, Combustible + Aire = Productos Una forma general de plantear una reacción química es la siguiente: aA+bB=cC+dDDr. Ing. E. Brizuela – Dra. Ing. S. D. Romano

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donde las letras escritas en mayúsculas indican las sustancias químicas y las minúsculas indican la cantidad de moles de dichas sustancias. Se denominan genéricamente reactantes a las sustancias escritas antes del signo igual (A y B) y productos a las escritas detrás (C y D). Como se indicó anteriormente,la combustión es una reacción de oxidación exotérmica. Esto significa que durante la reacción se libera calor. La variación de entalpía que acompaña a la combustión completa de un mol de un compuesto se denomina calor de combustión. Este calor de combustión puede determinarse tanto en forma experimental como por medio de cálculos (teniendo en cuenta las entalpías de los reactivos y productos). Lareacción química entre el combustible y el oxígeno origina sustancias gaseosas. Los productos más comunes son CO2 y H2O. A los productos de una reacción de combustión se los denomina, en forma genérica, humos. Es importante hacer notar que el combustible sólo reacciona con el oxígeno del aire. La composición del aire es 20.99% de O2, 78.03% de N2, 0.94% de Ar (argón), 0.03% de CO2 y 0.01% de H2.Debido a que ni el N2 ni el Ar reaccionan durante la combustión, se los suele agrupar considerando que el aire está formado por 21% de O2 y 79% de N2. Por lo tanto, el N2 pasará íntegramente a los humos. Se puede dar el caso en que el combustible esté formado por una mezcla de sustancias entre las cuales hay una o más que no reaccionan con el O2, por ejemplo SO2. En este caso, estas sustanciastambién pasarán en forma completa a los humos. Otro caso en que parte de algún reactivo pasa al producto es cuando hay más aire del que se necesita para la combustión; el O2 que no se utiliza en la reacción formará parte de los humos. Se habla entonces de reacciones con exceso de aire. Por último, es útil indicar que los humos pueden contener parte del combustible que no haya reaccionado y sustanciascon un grado de oxidación incompleto, como el CO. Cuando el O2 que se necesita para la reacción no es suficiente, se habla de reacciones con defecto de aire. En la Tabla I.1 se indican las sustancias más comunes que se pueden encontrar en los humos. El objetivo principal de estudiar los procesos de combustión es contar con los conocimientos necesarios para introducir mejoras y lograr controlar...