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Combustión

 

Tipos de Combustión

Combustión completa

En la combustión completa se queman las sustancias combustibles del combustible hasta el máximo grado posible de oxidación. En este tipo de reacción no se encontraran sustancias combustibles en los humos o gases de combustión. Las reacciones químicas que se utilizan en el estudio de las combustiones técnicas tanto si se emplea aire u oxigeno, son muy sencillas y las principales son:

C + CO2  ----->  CO2

CO + ½ O2  ----->  CO2

H2 + ½ O2  ----->  H2O

S + O2  ----->  SO2

SH2 + 3/2 O2  ------>  SO2 + H2O

Estas reacciones pertenecen a reacciones completas de sustancias que pueden pertenecer a un combustible gaseoso, líquido o sólido y se expresan para 1 mol o 1 Kmol de sustancia combustible.

En una combustión completa si el combustible es un hidrocarburo, el carbono pasara a dióxido de carbono y el hidrogeno a agua.

Combustible + O2  à  CO2 + H2O + energía (luz y calor)

El calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción exotérmica. Esa energía calórica hace evaporar el agua, o sea los productos de una combustión completa están en estado gaseoso.

La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera mayor cantidad de calor –comparada con la combustión incompleta del mismo combustible-. Entonces, para hacer rendir mejor el combustible, hay que airear el lugar donde ocurre una combustión.

Una ecuación que representa la combustión completa del metano (principal componente del gas natural) es:

CH4 + 2 O2  ----->  CO2 + 2 H2O

Todas estas relaciones se utilizan para efectuar un balance másico completo de una reacción de combustión.

Combustión incompleta

La combustión es incompleta cuando la cantidad de O2 no es suficiente para quemar de modo completa al combustible. Los productos de la combustión incompleta varían según la cantidad de oxigeno disponible. Generalmente se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente toxico. Esta sustancia produce la muerte por asfixia, ya que se combina con la hemoglobina de la sangre a una velocidad mayor que el oxigeno. Esto significa que, aun habiendo oxigeno en el aire, la hemoglobina absorbe al monóxido de carbono antes, formando una molécula compleja muy estable. Los primeros síntomas de intoxicación son: somnolencia, dolor de cabeza, mareos y vómitos.

Otro producto de una combustión incompleta es el carbón, sólido, que por acción del calor se pone incandescente y da ese color amarillo-anaranjado ala llama, que por eso se le dice llama luminosa o fuliginosa. Este carbón, finamente dividido, se eleva por el calor que desprende la combustión, y se va enfriando a medida que se aleja de la fuente de calor, formando humo negro, que se deposita en los objetos cercanos formando lo que se conoce como hollín.

También se produce agua, en estado de vapor, como otro producto de la combustión incompleta.

La combustión incompleta no solo es peligrosa, sino que libera menor cantidad de calor que la combustión completa del mismo combustible, o sea que lo malgasta.

Generalmente, estas combustiones se producen cuando el combustible tiene un alto porcentaje del elemento carbono. El caso típico es el uso de los braseros, recipientes metálicos donde se coloca el carbón prendido, y se usan para calefaccionar.

Una ecuación que representa la combustión incompleta del hexano (principal componente de las naftas livianas) es:

C6H14 + 4 O2  -----  CO + 5 C + 7 H2O

Las ecuaciones de combustión incompleta no son estequiométricas, o sea, se pueden balancear de distintas formas y todas son correctas.

En la práctica se debe tener especial cuidado en los ambientes en que se pueden desarrollar este tipo de reacciones. Un caso practico y muy conocido es la combustión incompleta de un motor de automóvil, un brasero, un calefón o un calefactor domiciliario sin tiro balanceado. Dada la generación de CO o monóxido de carbono en este tipo de reacciones, que se presenta como un gas imperceptible al olfato, se debe tener especial cuidado en la ventilación de los ambientes donde ocurran, ya que el CO es un elemento nocivo para el cuerpo humana y puede producir la muerte, debido al bloqueo del transporte de oxigeno, generado por la molécula de hemoglobina, una proteína compleja presente en la sangre, donde el CO ejerce un efecto competitivo con el O2, produciendo la carboxihemoglobina e impidiendo la transferencia y el transporte de oxigeno en el cuerpo, produciéndose la muerte debido a una anoxia cerebral.

Reacción exotérmica

La termodinámica es el estudio de los cambios de energía que acompañan a la reacción. La termodinámica permite comparar la estabilidad de los reactivos y los productos y por tanto saber que compuestos estarán favorecidos en el equilibrio.

Cada sustancia que interviene en la reacción tiene una cierta energía interna o entalpia, que se representa con la letra H. la diferencia entre estas energías es la variación energética que acompaña a la reacción y se representa con  ΔH:

ΔH = H productos – H reactivos

Se puede graficar la energía del sistema en la función del avance que experimenta la reacción.

Calor de combustión

Así se llama al calor desprendido en la oxidación completa de la unidad de peso se una sustancia. El calor de combustión del carbón graso es aproximadamente 7200 Kcal./Kg. y el de la antracita 7550 Kcal./kg.

 

 

 

 

 

 

 
 

 

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