MAQUINAS TERMICAS 1 RELACION AIRE-COMBUSTIBLE

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Instituto Tecnológico de Nuevo León

Máquinas y Equipos térmicos I. Unidad 1 Combustibles y su oxidación.

Actividad 1.1 Relación aire combustible y punto de rocío de los gases

Nombre ___________________________________________       Matricula____________Calif:_______

Objetivos

• Analizar el proceso de oxidación de los combustibles hidrocarburos.
• Determinar el punto de rocío de los gases de la combustión.

Teoría: Cada uno de los productos que resultan de la destilación del petróleo crudo representa una mezcla de muchos compuestos. Las variables fundamentales que intervienen en las reacciones de desintegración son: la temperatura, el tiempo de exposición, la presión y las características de la materia prima que se va a desintegrar. Algunos de los compuestos presentes en los productos son:

La familia de las parafinas. El miembro más simple de este grupo es el metano cuya estructura molecular es CH4¸los elementos superiores de la familia tienen un nombre que se forma con el sufijo ANO el cual se añade a la parte del nombre que identifica el número de átomos de carbono: 1-met; 2-et; 3-prop; 4-but; 5-pent; 6-ex.

Ejemplos:

        C2H6 --------Etano                [pic 2]                  C3H8------Propano       [pic 3]

La fórmula general de esta familia es CnH2n+2; algunas moléculas no tienen una estructura en forma de cadena sino en forma ramificada y al ser su estructura molecular diferente también lo son sus propiedades.

Ejemplo:

             C4H10------metil-propano

A las sustancias que tienen igual fórmula molecular pero diferente estructura química se les llama isómeros. Al radical CH3 se le llama metil,      [pic 4]la fórmula anterior corresponde al metil-propano o iso-butano (isómero del butano); su fórmula química es igual que la del butano más no su estructura. El isooctano o trimetil-pentano por ejemplo, es un isómero del octano y se forma con tres radicales metil unidos a la base del pentano. Algunas otras familias de compuestos presentes en los combustibles son las olefinas, diolefinas, naftenos y aromáticos. Revisa los siguientes videos:

                https://www.youtube.com/watch?v=tFJ064TLW4E

                https://www.youtube.com/watch?v=uAcfZMrQ0uk

El proceso de combustión.- la combustión consiste en la oxidación de los compuestos de los combustibles, durante el proceso la masa total permanece inalterada. Por ejemplo, la oxidación del carbono puede representarse mediante la ecuación:

                                C + O2                   CO2[pic 5]

Reacción que puede leerse como: 1mol de C  +  1 mol de oxígeno reaccionan para darnos 1 mol de CO2.

Podemos transformar los moles en masa si hacemos:                   m=NM

                                                          m=masa en g

                                                          N= número de moles

                                                          M=masa molar        

Sustancia                        símbolo               M                        

  Aire                                         28.97                          

  Argón                              Ar                   39.95                          

  Carbono                           C                    12.01

  Monóxido de Carbono    CO                  28.01

  Bióxido de Carbono        CO2                44.01

  Hidrógeno                       H2                     2.02

  Nitrógeno                        N2                   28.01

  Oxígeno                          O2                   32.0

 La reacción anterior ahora podría leerse como:

                12 g de C  + 32 g de O2 nos dan 44 g de CO2

o si consideramos que la lectura era en kilomoles, entonces tendríamos que:

                             12 kg de C  + 32 kg de O2 nos dan 44 kg de CO2

Al reaccionar por completo un combustible se transforma en dióxido de carbono y agua:

                  CH4  +  2O2                 CO2  +  2H2O[pic 6]

es necesario saber si el agua se encuentra como vapor o en forma líquida aunque lo normal es que termine como vapor debido a las altas temperaturas.

En los procesos de combustión reales el combustible se quema en presencia de aire atmosférico el cual está compuesto por 79% de Nitrógeno y 21% de Oxígeno lo cual da una proporción de 3.76 moles de N2 por cada mol de O2. La reacción estequiométrica correspondiente a la combustión del metano puede entonces balancearse en la siguiente forma:

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