Maquinas De Fluidos Compresibles

UNIDAD 2 MAQUINA DE FLUIDOS OMPRESIBLES (COMPETENCIAS) AGO-DIC 2013

COMBUSTIÓN Y APLICACIÓN DE LOS CICLOS TERMODINÁMICOS.

2.1 CARACTERIZACIÓN DE FLAMA.

Cuando se produce la combustión de un elemento inflamable en una atmósfera rica en oxígeno, se observa una emisión de luz, que puede llegar a ser intensa, denominada llama. Todas las reacciones de combustión son muy exotérmicas y desprenden gran cantidad de energía en forma de calor. La llama es provocada por la emisión de energía de los átomos de algunas partículas que se encuentran en los gases de la combustión, al ser excitados por el intenso calor generado en este tipo de reacciones.

2.2 COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DEL AIRE Y DE LOS COMBUSTIBLES.

¿Qué es el aire?

Es una mezcla homogénea que se compone de los elementos que se citan en el siguiente apartado.

Composición porcentual del aire.

La atmósfera terrestre está constituida principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

Contaminantes del aire.

Los principales contaminantes del aire:

CONTAMINANTE PRINCIPALES FUENTES

Monóxido de carbono (CO) Vehículos de motor

Dióxido de azufre (SO2) Plantas de ácido sulfúrico

Partículas en suspensión Vehículos de motor

Plomo (Pb) Vehículos de motor

Hidrocarburos no metálicos Vehículos de motor

Dióxido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustión

Propiedades de los combustibles

Las propiedades más características de un combustible son las siguientes:

Composición

Conocer la composición de un combustible es muy importante para poder determinar los parámetros característicos estequiométricos de la reacción de combustión y conocer si en el existen sustancias que puedan tener importancia posterior en cuanto a la contaminación o nocividad de los productos de reacción.

La forma más común de indicar la composición de un combustible gaseoso es como porcentaje en volumen de cada uno de sus componentes en condiciones normales.

Poder Calorífico

El poder calorífico (PC) de un combustible es la cantidad de energía desprendida en la reacción de combustión, referida a la unidad empleada de combustible (Kg, Kmol, m3)

Poder calorífico Superior (PCS):

Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en forma líquida a 0 ºC y 1 atm.

Poder calorífico Inferior (PCI):

Expresa la cantidad de calor que se desprende en la reacción completa de la unidad de combustible con el agua de los humos en estado de vapor.

Viscosidad

La viscosidad tiene gran importancia en los combustibles líquidos a efectos de su almacenamiento y transporte. Su determinación es experimental y los valores típicos se encuentran tabulados para los distintos combustibles industriales líquidos.

Densidad

Generalmente se determina experimentalmente y para el caso de los combustibles gaseosos se utiliza la densidad relativa al aire. En la práctica es muy importante conocer este parámetro 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/m3.

Limite de inflamabilidad

Esta propiedad es característica a los combustibles gaseosos y establece la proporción de gas y aire necesaria para que se produzca la combustión, indicando un límite superior y uno inferior.

Punto de inflamación

Para que una reacción de combustión se produzca, la mezcla de combustible y comburente debe alcanzar una temperatura mínima necesaria, que recibe el nombre de punto de inflamación.

El punto de inflamación depende del comburente, por lo que su valor no es el mismo si se utiliza oxígeno o aire.

Clasificación de los combustibles

Podemos clasificar a los combustibles según su origen en comerciales y especiales.

Combustibles comerciales

Naturales o primarios

Sólidos

• carbón, madera, biomasa

• algunos metales (costo muy elevado)

• Uranio (elemento radiactivo que genera la fisión en un reactor nuclear)

Líquidos

• Petróleo y sus derivados

Gases

• Gas natural

• Gas licuado de petróleo (GLP)

Artificiales o secundarios

Sólidos

• coque (destilado de carbón de hulla)

• carbón vegetal (destilado de la madera a 250ºC)

• Aglomerado de hulla

• Biomasa residual (basura y residuos urbanos, estiércol, etc.)

Líquidos

• Alcoholes (destilados de la biomasa)

• Aceites de nafta y benzol (destilados de petróleo)

Gaseosos

• Destilados de madera

• Destilados de la hulla

• Destilados de naftas de petróleo

Combustibles especiales

Este tipo de combustibles generalmente se utilizan para impulsar cohetes o en usos militares.

Líquidos

• H2 liquido + O2 liquido

• Kerosene + O2 liquido

• Dimetilhidracina [ NH2-N(CH3)2] + N2O4

Sólidos

• Perclorato amónico ( NH4ClO4)

• Pólvora (NaNO3 o KNO3 ,+ S + C )

2.3. ESTEQUIOMETRIA DE LA COMBUSTIÓN.

ESTEQUIMETRIA DE LAS COMBUSTIONES

Las consideraciones siguientes se refieren al uso de aire como comburente, ya que es el utilizado en la práctica totalidad de las instalaciones de calderas.

La estequiometría de la combustión se ocupa de las relaciones másicas y volumétricas entre

reactivos y productos. Los aspectos a determinar son principalmente:

- Aire necesario para la combustión

- Productos de la combustión y su composición

Para predecir estas cantidades es preciso referirse a un proceso ideal que dependa de unos pocos parámetros, básicamente la naturaleza del combustible.

COMBUSTION INCOMPLETA

Los componentes del combustible no se oxidan totalmente por lo que aparecen los denominados inquemados, los más importantes son CO y H2; otros posibles inquemados son carbono, restos de combustible, etc.

COMBUSTION ESTEQUIOMETRICA

Es la Combustión Completa realizada con la cantidad estricta de oxígeno; es decir, el aire empleado en la combustión es el mínimo necesario

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