REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN SUPERIORUNIVERSIDAD POLITCNICA TERRITORIAL DE PORTUGUESA J. J. MONTILLA - NUCLEO ACARIGUACATEDRA GENERACION DE POTENCIA

COMBUSTIBLES

T.S.U Mujica, Diego C.I. 21.396.023 Pereira, Franli C.I. 21.562.226 Cordero, Yudalber C.I. 20.813.670 Moreno, Jorge C.I. 22.102.275 Ramirez, Angello C.I. 21.056.676

Ingeniera Mecnica S - 826Prof. Ing. Jos, Valderrama

ACARIGUA, MARZO DEL 2015COMBUSTIBLESDefinicin de CombustiblesEs cualquier material capaz de liberar energa cuando se cambia o transforma su estructura qumica. Supone la liberacin de una energa de su forma potencial a una forma utilizable (por ser una reaccin qumica, se conoce como energa qumica). En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse.Tipos de CombustiblesExisten combustibles de distintos tipos, a saber: Combustibles slidos Entre los combustibles slidos se incluyen la madera, turba y combustibles fsiles (carbn, petrleo).Turba y Madera: La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefaccin domstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generacin de energa y las locomotoras que utilizaban madera como combustible eran comunes en el pasado.Carbn: El carbn se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover mquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos trmicos (calefaccin).Petrleo: Estos combustibles se generan por las mezclas de varios compuestos orgnicos que se extraen del subsuelo para producir energa por combustin. Se consideran combustibles fsiles el carbn, procedente de bosques del periodo carbonfero,al petrleo y el gas natural procedente de otros organismos. El combustible fsil puede utilizarse directamente, quemndose para producir calor y movimiento, en hornos, estufas, calderas y motores. La utilizacin de combustibles fsiles es responsable del aumento de la emisin de dixido de carbono en la atmsfera, gas que contribuye al aumento del efecto invernadero y al calentamiento global. Combustibles fluidos o lquidosEntre estos incluyen: Gasleo, Queroseno, Gasolina, Gas Natural, etc.Entre los combustibles fluidos, se encuentran los lquidos como el gasleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petrleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustin interna. Combustibles gaseososEntre estos tenemos, como su nombre lo indica el Gas. Los gases butano y propano, licuados del petrleo y el gas natural, son los combustibles que menor cantidad de residuos generan, con la combustin no emiten ningn tipo de gases txicos. Su inconveniente ms grande y que exige mucho cuidado, es su manejo correcto y dentro de la normativa vigente, ya que cualquier escape de gas puede provocar una explosin poniendo en peligro la vida de los ocupantes de la vivienda y de otras aledaas.Caractersticas de los CombustiblesLa principal caracterstica de un combustible es el calor desprendido por la combustin completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible, llamado poder calorfico, se mide en joules por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en kilojoules por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequea).Las caractersticas de un combustible, y en particular las de un industrial, son las que nos van a determinar la posibilidad de utilizar esa sustancia en un momento determinado. Como se puede uno imaginar, una de las propiedades que ms interesa de un combustible es su poder calorficoTabla de poderes calorficos de sustancias combustibles:CombustibleMJ/kgkcal/kg

Gas natural53,612 800

Acetileno48,5511 600

PropanoGasolinaButano46,011 000

Gasoil42,710 200

Fueloil40,29 600

Antracita34,78 300

Coque32,67 800

Gas de alumbrado29,37 000

Alcoholde 9528,26 740

Lignito20,04 800

Turba19,74 700

Hulla16,74 000

En general, los combustibles utilizados normalmente son el carbn o derivados del carbono (hidrocarburos, derivados de la madera, que tambin tienen carbono, e incluso los hidratos de carbono de la alimentacin humana) por lo que en los procesos de combustin se produce el gas dixido de carbono que contribuye al efecto invernadero y el consiguiente calentamiento global.Composicin de los CombustiblesConocer la composicin de un combustible es muy importante para poder determinar los parmetros caractersticos estequiomtricos de la reaccin de combustin y conocer si en el existen sustancias que puedan tener importancia posterior en cuanto a la contaminacin o nocividad de los productos de reaccin. La forma ms comn de indicar la composicin de un combustible gaseoso es como porcentaje en volumen de cada uno de sus componentes en condiciones normales. Para un combustible gaseoso tipo hidrocarburo, la frmula general es:CmHn+ [(4m + n)/4]O2....................... m CO2+ (n/2) H2Oy sus componentes ms habituales son:CO2, CO , H2, O2, N2, SO2SH2y H2O como vaporSi Xies la fraccin molar, se expresara como:[ Xi] = Kmol del componente i / Kmol de combustibley debe cumplirse quesi el gas tiene p componentesPara un combustible lquido o slido, la forma ms comn de indicar la composicin es expresar la cantidad de C, H, S, N, O, H2O y cenizas en porcentaje de masa referida a un kg de combustible.Si mies la masa del componente i se expresara como:[ mi] = kg del componente i / kg de combustible con cenizasy deber cumplirse quesi hay p componentes. Esta expresin se denomina tambin composicin en "base hmeda"Para expresar la composicin en base seca ser:Siendo mala fraccin msica del aguaComo ejemplo en la siguiente tabla se expresa la composicin de un gas natural tpicoComposicin de un Gas NaturaliXi

N20.0071

CH40.8425

C2H60.1477

C3H80.0025

i C4H100.0001

n C4H100.0001

Propiedades de los CombustiblesEntre las propiedades ms comunes en los combustibles tenemos: ViscosidadLa viscosidad tiene gran importancia en los combustibles lquidos a efectos de su almacenamiento y transporte. Su determinacin es experimental y los valores tpicos se encuentran tabulados para los distintos combustibles industriales lquidos. DensidadGeneralmente se determina experimentalmente y para el caso de los combustibles gaseosos se utiliza la densidad relativa al aire. En la prctica es muy importante conocer este parmetro para saber si el gas combustible se acumula en el techo o en el suelo, en caso de una fuga en un local cerrado.La densidad absoluta del aire en condiciones normales es de 1,293 kg/m3Para los combustibles lquidos, en forma aproximada se puede utilizar la siguiente frmula:Densidad = 250 + 9,13 mc+ mhexpresada en kg / m3 a 15 CDonde mcy mhson las masas respectivas de carbono e hidrgeno.Tambin es muy frecuente emplear una unidad convencional llamada "G" que se mide en API y se calcula comoG = (141,5 / densidad) - 131,5 con la densidad en kg/ m3 Lmite de InflamabilidadEsta propiedad es caracterstica a los combustibles gaseosos y establece la proporcin de gas y aire necesaria para que se produzca la combustin, indicando un lmite superior de inflamabilidad (LSI) y lmite inferior de inflamabilidad (LII).Lmite Inferior de Inflamabilidad (LII): Concentracin de gas o vapor combustible en el aire por debajo de la cual no se produce la combustin.Limite Superior de Inflamabilidad (LSI): Concentracin de gas o vapor combustible en el aire por encima de la cual no se produce la combustin.Los lmites de inflamabilidad (LII y LSI) varan en funcin de la temperatura. A mayor temperatura, el Lmite inferior de inflamabilidad (LII) desciende y el Lmite superior de inflamabilidad (LSI) aumenta.

TemperaturasTemperatura de ignicin: Es la temperatura a la cual un material combustible empieza a emitir vapores combustibles. Esta temperatura puede ser incluso bajo cero para ciertos lquidos (gasolina), con lo que a temperatura ambiente ya desprenden vapores combustibles. Esta presencia de vapores no significa que exista un incendio.Temperatura de incendio: Es la temperatura a la cual un material que ya est desprendiendo vapores combustibles y en presencia de una llama exterior, se incendia, desprendiendo en dicho incendio un calor tal que sin aportacin de calor externo el combustible sigue emitiendo vapores combustibles que realimentan el propio incendio. Esta temperatura es 1 2 grados superior a la de ignicin.Temperatura de autoignicin: Es la temperatura mnima a la que una sustancia combustible es capaz de inflamarse y mantener la combustin en ausencia de una fuente de ignicin. Llegar a esta temperatura es altamente peligroso puesto que sin previo aviso podemos tener una zona instantneamente en llamas con el peligro que ello representa.Poder CalorficoEs la energa liberada en la combustin completa de una unidad de combustible una vez que los productos se llevan a las mismas condiciones de presin y temperatura que los reactivos.En otras palabras El poder calorfico es la cantidad de energa que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reaccin qumica de oxidacin (quedan excluidas las reacciones nucleares, no qumicas, de fisin o fusin nuclear, ya que para ello se usa la frmula E = mc).El poder calorfico expresa la energa que puede liberar la unin qumica entre un combustible y el comburente y es igual a la energa que mantena unidos los tomos en las molculas de combustible (energa de enlace), menos la energa utilizada en la formacin de nuevas molculas en las materias (generalmente gases) formadas en la combustin.El poder calorfico est relacionado con la naturaleza del producto. Existen varias unidades para esta propiedad:Kcal/Kg Kcal/m3 Kcal/mol Kcal/l En los combustibles slido se emplea el Kcal/Kg Kcal/mol En los combustibles lquidos se emplea el Kcal/mol Kcal/l En los combustibles gaseosos se emplea el Kcal/m3 Kcal/molExisten dos clases de poder calorfico: el Poder Calorfico Inferior (PCI) y el Poder Calorfico Superior (PCS)Poder Calorfico Superior (PCS): Es la cantidad total de calor desprendido en la combustin completa de una unidad de volumen de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustin est condensado y, por consiguiente, se tiene en cuenta el calor desprendido en este cambio de fase.El poder calorfico de una muestra de combustible se mide en una bomba calorimtrica. La muestra de combustible y un exceso de oxgeno se inflama en la bomba y tras la combustin, se mide la cantidad de calor. La bomba se enfra con este fin a temperatura ambiente. Durante dicho enfriamiento, el vapor de agua se condensa y este calor de condensacin del agua est incluido en el calor resultante.Poder Calorfico Inferior (PCI): Es la cantidad total de calor desprendido en la combustin completa de una unidad de volumen de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua generado en la combustin, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor. Es el valor que interesa en los usos industriales, por ejemplo hornos o turbinas, en los que los gases de combustin que salen por la chimenea o escape estn a temperaturas elevadas, y el agua en fase vapor no condensa.Cuando el combustible no tiene H, entonces no es posible la formacin de agua y esto implicar que:PCS=PCIEs posible determinar el poder calorfico a partir de la composicin de la sustancia, en concreto, a partir del porcentaje en agua e hidrgeno, mediante la siguiente frmula:PCI=PCS-(6a+54H)Siendoa: El porcentaje (%) de Agua (H2O) en el combustible.H: El porcentaje (%) de Hidrogeno (H2) en el combustibleAmbos tantos por ciento expresados en pesoPara determinar elpoder calorficode una sustancia se puede hacer directamente o tericamente:a. DIRECTAMENTE: Por medio del calormetro y ayudados de una comba calorimtrica, teniendo en cuanta adems que el calor cedido va a ser igual al calor absorbido.b. TERICAMENTE: Aplicando la ley HESS (calores de reaccin en una reaccin qumica). Un proceso de combustin no es ms que una reaccin qumica:

Qreact=HreactHproductos