Ingeniero

La Combustión

TEMA 1. INTRODUCCION A LA COMBUSTION
1.1. GENERALIDADES
La conversión de energía química en la producción de las diversas formas
de energía directamente utilizables (energía eléctrica, mecánica,...) comporta hoy
día, en la mayoría de los casos, el paso por la producción de calor asegurada por la
combustión de un combustible.
A pesar de que la producción de energía porcombustión se realiza, desde
el inicio de los tiempos, en una larga gama de aplicaciones, los conocimientos
sobre este tema presentan todavía serias lagunas.
En el campo de la combustión, como en muchos otros, la aplicación ha ido
por delante del estudio de los fenómenos fundamentales, sin embargo resulta
evidente que el conocimiento de estos últimos es fundamental de cara a la
optimización delos procesos industriales. La optimización viene impuesta no solo
por la necesidad de explotar al máximo las reservas no inagotables de
combustible, sino también por condicionantes de tipo social que se han puesto de
manifiesto actualmente como es el caso del problema de la polución ambiental.
Tal como se encuentran, en las aplicaciones industriales, los fenómenos
presentes en la combustiónrevelan un carácter multidisciplinar. E1 técnico en
combustión debe conocer las leyes de fluidodinámica ya que un combustible
puede ser un fluido, como ciertamente lo es el aire en cuyo seno arde, debe tener
conocimientos de termotransferencia de calor, debido a que la combustión
produce calor y a su vez se ve influida por variaciones de temperatura, asimismo
debe comprender las leyes quegobiernan las transformaciones químicas, tanto en
lo referente a sus velocidades (cinética química) como a sus efectos
(termodinámica química). Es la existencia de esta conexión interdisciplinar la que
obliga al empleo de métodos especiales dentro del estudio fundamental de la
combustión dando como resultado el carácter aero-termo-químico del fenómeno.
1.2. IMPORTANCIA DEL TEMA. CAMPOS DEAPLICACION
En la casi totalidad de las aplicaciones que van a considerarse la energía
química contenida en los combustibles se desprende bajo forma de calor. Esta
energía térmica puede constituir un fin en sí misma o una etapa hacia otra forma
de energía (energía eléctrica, trabajo mecánico, propulsión ...).
Las principales áreas de aplicación son las siguientes:
- Producción de energía.Introducción - 1

La Combustión

- Industria de transformación.
- Calefacción doméstica e industrial.
- Efectos nocivos: polución – incendios.
1.3. DESCRIPCION GENERAL DEL FENOMENO
De manera general la combustión es una reacción de oxidación de un
combustible por una especie química oxidante llamada comburente. Tanto
combustible como comburente pueden encontrarse (sea inicialmente seaeventualmente durante la reacción) en uno de los tres estados físicos posibles.
En la mayoría de los casos las reacciones de combustión se realizan en
fase gaseosa. Incluso en la combustión de algunos combustibles sólidos nos
encontramos con una combustión en fase gaseosas ya que por efecto de pirólisis y
destilación se escapan vapores de estos materiales, los cuales queman después de
mezclarse con eloxigeno del aire. En el extremo opuesto puede encontrarse la
detonación de los explosivos sólidos o líquidos.
La definición propuesta no implica una exposición capaz diferenciar las
distintas formas en que puede presentarse fenómeno de combustiones, para evitar
este problema trataremos describir un caso concreto con sus diferentes
posibilidades:
Consideremos por tanto la combustión de unamezcla de metano (CH4) y
oxígeno en cantidad mínima para que la combustión se produzca. Cuando la
mezcla se encuentra a temperatura ambiente no se detecta ninguna reacción en los
reactivos iniciales, denominándose como metaestable el estado de la mezcla. Si la
mezcla se lleva a una temperatura de unos 200º C, el metano comienza a oxidarse
dando lugar a productos de reacción, pudiendo...