PROCESO DE COMBUSTION N-OCTANO

ANÁLISIS TERMODINÁMICO DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN DEL N-OCTANO

RESUMEN

El presente análisis, analiza la combustión del n-octano (gasolina) en condiciones de una atmosfera (1 atm) y veinticincos grados centígrados (25°C), y de qué manera se afecta la reacción de combustión, ya sea completa e incompleta, este tema se considera de interés actual ya que este proceso contamina de una manera considerable al medio ambiente. Estos análisis se desarrollaron teóricamente en un software de simulación de procesos (UniSim Desing R390), ya que se tomaron diferentes variables como : la temperatura, presión., flujo másico, composición másica de n-octano, CO2 y H2O entre otras, este proceso se hizo con el fin de obtener la variación que se tiene cuando se cambian las diferentes variables, se obtuvieron 5 casos diferentes, en cada caso se cambiaron las variables, las condiciones ya sea del n-octano, del agua o del aire y se consideró el proceso adiabático.

Palabras claves: combustión, n-octano, gasolina, simulación, aire, adiabático, temperatura, presión, flujo másico y composición másica.

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF COMBUSTION PROCESS OF N-OCTANE

ABSTRACT

This analysis examines the combustion of n-octane (gasoline) under an atmosphere (1 atm) and twenty degrees Celsius (25 ° C), and how it affects the combustion reaction, whether complete or incomplete, this issue is considered of current interest since this process to a considerable pollution to the environment. These tests were developed theoretically in a process simulation software (UniSim Desing R390), as they took different variables such as temperature, pressure., Mass flow, mass composition of n-octane, CO2 and H2O among others, this process was made to obtain the variation you get when you change the variables, we obtained 5 different cases, in each case the variables were changed, the conditions of either the n-octane, water or air and is considered adiabatic process.

Keywords: combustion, n-octane gasoline, simulation, air, adiabatic temperature, pressure, mass flow and mass composition.

INTRODUCCIÒN

La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia (o una mezcla de ellas) denominada combustible, con el oxígeno. Como consecuencia de la reacción de combustión se tiene la formación de una llama. Dicha llama es una masa gaseosa incandescente que emite luz y calor La combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxígeno o con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno. Esta mezcla de sustancias que contiene oxígeno se denomina comburente. El aire es el comburente más usual. Si se supone (caso más común) que la combustión se realiza con aire, la reacción química que se debe plantear es la del proceso por el cual el combustible reacciona con el aire para formar los productos correspondientes, es decir [1]:

Combustible + Aire = Productos.

Se han determinado cuidadosamente los calores desprendidos en la combustión completa con oxígeno de muchos compuestos orgánicos. El método preferente consiste en quemar la sustancia en una bomba de combustión o cámara de combustión y medir el calor liberado que se desprende de ella. Como los de combustión se obtienen a volumen constante, los valores de ∆E medidos se convierten y corrigen a ∆Hº. El termino calor de combustión, hace referencia a la cantidad por mol de sustancia quemada. Por este procedimiento, se obtienen muchos calores de formación de compuestos orgánicos. Si estos contienen solo carbono, hidrogeno, oxigeno, la información suplementaria necesaria es el calor de formación del dióxido de carbono y del agua líquida que son los productos finales de oxidación del proceso de combustión del n-octano como se muestra continuación en la siguiente reacción [2].

C8H18 + O2 H2O + CO2

Este proceso en sistemas diferentes va a reaccionar de diferentes formas, en este caso variamos los sistemas de adiabático y en su estado normal, los resultado como es de esperarse en este tipo de procesos variaron, mostraron comportamientos diferentes que ayudó a determinar en qué caso de estos es mejor llevar esta combustión, para mejores resultados.

LA COMBUSTIÓN

La combustión es una reacción química relativamente rápida, mediante la cual se combina el oxígeno del aire (comburente) con los diferentes elementos oxidantes del combustible originándose un desprendimiento de calor. Se muestra a continuación el proceso de combustión [3] [4]:

AIRE + COMBUSTIBLE GASES DE COMBUSTIÓN + ENERGÍA.

Una forma general de plantear una reacción química es la siguiente:

aA + bB cC + dD

Las letras escritas en mayúsculas indican las sustancias químicas y las minúsculas indican la cantidad de moles de dichas sustancias. Se denominan reactivos a las sustancias escritas antes de la flecha (A y B) y productos a las escritas después de la flecha (C y D). Como se indicó anteriormente, la combustión es una reacción de oxidación exotérmica. Esto significa que durante la reacción se libera calor. La variación de entalpía que acompaña a la combustión completa de un mol de un compuesto se denomina calor de combustión. Este calor de combustión puede determinarse tanto en forma experimental como por medio de cálculos (teniendo en cuenta las entalpías de los reactivos y productos) [4] [5].

La reacción química entre el combustible y el oxígeno origina sustancias gaseosas. Los productos más comunes son CO2 y H2O. A los productos de una reacción de combustión se los denomina, en forma genérica, humos. Es importante hacer notar que el combustible sólo reacciona con el oxígeno del aire. La composición del aire es 20.99% de O2, 78.03% de N2, 0.94% de Ar (argón), 0.03% de CO2 y 0.01% de H2. Debido a que ni el N2 ni el Ar reaccionan durante la combustión, se los suele agrupar considerando que el aire está formado por 21% de O2 y 79% de N2. Por lo tanto, el N2 pasará íntegramente a los humos [4] [6].

Por último, es útil indicar que los humos pueden contener parte del combustible que no haya reaccionado y sustancias con un grado de oxidación incompleto, como el CO. Cuando el O2 que se necesita para la reacción no es suficiente, se habla de reacciones con defecto de aire. En la Tabla 1 se indican las sustancias más comunes que se pueden encontrar en los humos. El objetivo principal de estudiar los procesos de combustión es contar con los conocimientos necesarios para introducir mejoras y lograr controlar una combustión eficiente, económica y limpia (sin contaminantes) [4] [6].

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