Teoria de la combustion

Teoría de la combustión

El Calor suministró la Energía que sirvió al hombre para moldear su propia evolución. Cuando por primera vez el hombre descubrió el secreto de encender el fuego y lo empleó para cocinar la carne y para conservarse cómodo, descubrió la fuente de energía que lo liberó de la terrible lucha por la supervivencia.

Durante los últimos 160 años el misterio del fuego havenido siendo lentamente revelado por medio de los estudios de numerosos investigadores. La mayoría de estos esfuerzos han sido dirigidos hacia un uso más eficiente de los combustibles para la generación de fuerza, tan necesaria para la expansión de nuestra civilización.

El proceso de combustión

La definición más elemental del fuego es: un proceso de combustión suficientemente intenso como paraemitir calor y luz. Debe notarse que esta definición es bastante amplia y no ha limitado la reacción química a una que solamente implique la presencia de oxígeno. A pesar de que el oxígeno juega un papel muy importante en la mayoría de los procesos de combustión, debe mencionarse que ciertos metales, tales como el calcio y el aluminio, pueden quemar en nitrógeno; que el óxido nitroso alimenta lacombustión del fósforo, del carbón y de muchos otros elementos y aun hace que una ascua se convierta en llama, del mismo modo que lo hace el oxígeno; y que los vapores del ácido nítrico causen que un ovillo de lana se envuelva en llamas.

Hay también un número de sustancias que se descomponen directamente al ser expuestas a temperaturas suficientemente elevadas en la ausencia de cualquier otromaterial. Ejemplos de estos materiales son la hidrazina (N2H4.), el nitrometano (CH3NO2), el peróxido de hidrógeno (H202) y el ozono (O3). Estos elementos anteriores incluyen algunos de los combustibles más conocidos para cohetes. Aunque existen muchos ejemplos de reacciones exotérmicas en las que el oxígeno no se encuentra presente, no nos ocuparemos de ellas, sino que trataremos directamente con laforma más usual de fuego, es decir, aquel que involucra aire con varios combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.
La oxidación es un fenómeno muy común. A temperaturas ordinarias podemos observar que éste sucede a nuestro alrededor; por ejemplo, la oxidación de los metales, el secado de la pintura, el sostenimiento de muchas acciones bacterianas, la descomposición de sustancias vegetales, eldeterioro de los alimentos, la fermentación del vino, y muchos otros. Por encima de todo, somos extremadamente conscientes de su importante papel en el asunto del metabolismo humano. A temperaturas elevadas aumenta rápidamente la velocidad de oxidación, produciendo cantidades cada vez mayores de calor por unidad de tiempo, hasta alcanzar el nivel en que se sostiene a sí misma en el medio de reacciónpor el calor que produce. El nivel máximo se alcanza cuando la tasa de calor desarrollado es equilibrada por la tasa a la cual el calor es absorbido por el medio circundante. Los niveles hasta los que se elevan las temperaturas de combustión dependen en gran parte de la naturaleza de los combustibles utilizados, los que pueden variar desde 1.093°C para algunos alcoholes y hasta más de 1.700°Cpara algunos metales que entran en combustión, tales como magnesio, aluminio, etc. Debe notarse que hasta ahora hemos descrito la necesidad de tres factores que son esenciales para alimentar y conservar el fuego, a saber, un combustible, aire (u oxígeno) y temperatura a un nivel suficientemente alto. Durante varios años estos tres elementos fueron combinados para formar una trilogía y fueronrepresentados como un triángulo equilátero simple, cuyo cierre constituía las condiciones favorables para que existiera fuego.

Había muchos fenómenos anómalos que no podían ser completamente explicados, como las observaciones de que, de los halógenos, el yodo es un agente extintor más eficaz que el bromo, que a su vez es más efectivo que el cloro. También se observó definitivamente que entre las...