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FUNDAMENTOSDE LACOMBUSTIÓN
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OBJETIVOS
Crear un mejor entendimiento acerca delproceso de la combustión.
Revisar algunas propiedades inherentes alproceso que pueden ser útiles en el
dimensionamiento y análisis deaplicaciones.
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ELEMENTOS Y
REACCIONES QUÍMICAS
H C O
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REACCIONES BÁSICAS
EN LA COMBUSTIÓN El carbono, el hidrogeno y el azufre
tienen una gran afinidad por eloxigeno
C + O2 CO2 +
2H2 + O2 2H2O +
S + O2 SO2 +
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DEFINICIONES BÁSICAS Combustión: oxidación de una sustancia resultando en el
desprendimiento de calor y en la producción de una llamavisible.
Combustible: es una sustancia, sólida, líquida o gaseosaque puede ser fácilmente quemada para producir calor
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QUÍMICA DE LA
COMBUSTIÓN
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + CALOR
CH4 + 2O2 + 8N2 CO2 + 2H2O + 8N2 + 1000 BTU
C3
H8
+ 5O2
+ 20N2
3CO2
+ 4H2
O + 20N2
+ 2500 BTU
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QUÍMICA DE LA
COMBUSTIÓN 1 CF GAS NATURAL + 10 CF AIRE 1000 BTU 1 CF PROPANO + 25 CF AIRE 2500 BTU 1 CF BUTANO + 32 CF AIRE 3200 BTU
Un hecho importante es:
1 CF AIRE + COMBUSTIBLE 100 BTU
Cuando se conoce la capacidad en BTU de un combustiblese puede calcular de manera rápida la cantidad de airerequerida.
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PROPORCIONES
AIRE - COMBUSTIBLECOMBUSTIBLE AIRE (CF/UNIDAD DE
COMBUSTIBLE)
PROPORCION
ESTEQUEOMÉTRICAGAS NATURAL (CF) 10 1:10
PROPANO 25 1:25
BUTANO 32 1:32
FUEL Nº2 (GAL) 1320 1:1320
FUEL Nº6 (GAL) 1580 1:1580
CARBÓN (LB) 140 1:140
MADERA (LB) 63 1:63
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TIPOS DE COMBUSTIÓN
COMBUSTIÓN ESTEQUEOMÉTRICA
COMBUSTIÓN OXIDANTE
COMBUSTIÓN REDUCTORA
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MECÁNICA DE LA
COMBUSTIÓN
H
H
C
H
H
O O
O O
OC
O
O
H H
H
O
H
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FASES DE LA
COMBUSTIÓN-GASES
E n e r g í a
Evolución de la reacción
FORMALDEIDO, ACIDO FÓRMICO, ALCOHOLES
CH4, O2
CO2,H2O
Estado incicial
Energía mínima de ignición
Energía liberada
632 ºC (gas natural)
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LÍMITES DE
FLAMABILIDAD
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LÍMITES DE FLAMABILIDADCOMBUSTIBLE TEMPERATURA
DE IGNICIÓN (ºC)
LÍMITE INFERIOR DE
FLAMABILIDAD %
LÍMITE SUPERIOR DE
FLAMABILIDAD %
GAS NATURAL 632 5 15
PROPANO
490 -548 2,4 9,6BUTANO 490 - 538 1,9 8,6
HIDROGENO 570 4 74
ACETILENO 426 2,5 80
MONOXIDO DE
CARBONO
610 12 75
CONDICIONES
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CONDICIONES
NECESARIAS PARA LACOMBUSTIÓN
COMBUSTIBLE
OXIDANTETEMPERATURA DE IGNICIÓN
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
AUMENTA LA TEMPERATURA DE LAMEZCLA COMBUSTIBLE – OXIDANTE YMANTIENE LA REACCIÓN DE
COMBUSTIÓN.
ENTREGA ENERGÍA A LOS
ALREDEDORES MEDIANTE LOSMECANISMOS DE RADIACIÓN YCONVECCIÓN.
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN TEMPERATURA Y LUMINOSIDAD DE LLAMA
Temperatura adiabática.
Reacción estequiométrica.
Disociación.
Para gas natural la temperatura dellama adiabática es
aproximadamente 3600ºF(1982ºC). Después de la disociación se tiene
alrededor de 3400ºF(1871ºC). Considerando las perdidas en los
alrededores lo mejor que se puede
obtener esta cercano a3000ºF(1649ºC).
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN VELOCIDAD Y GEOMETRÍA DE LA LLAMA
NG=1ft/s air, (15ft/s-oxy)PR=2.8ft/s air, (22ft/s-oxy)
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
RADIACIÓN Y CONDUCTIVIDAD DE LA LLAMA
++
+
+
++
++
+
+
IR
UV
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
ENFRIAMIENTO DE LLAMA
ALDEHYDOS, ACIDOS YMONOXIDO DE CARBONO
Area enfriada
Area enfriada
AIRE
AIRE
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN17.1% 13.5%
5.5%
62.2%85.0%82.0%85.0%71.9% 82.0%
14.6%13.5%
22.6%14.3%
GASNATURAL
G.L.P. KEROSENE CRUDO ACPM CARBÓN
H2 O2C
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
1.3%
4.9% 0.7%2.0%0.8%0.5%
12.0%
GASNATURAL
G.L.P. KEROSENE CRUDO ACPM CARBÓN
SN2 Ceniza
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN
Excess Fuel Neutral Excess Air
P e r c e n t a g
e b y V o l u
m e
% C O
2
% C O
+ H 2
% O
2
% C O
2
% O2 % CO+ H2
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN CALOR DISPONIBLE
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN CALOR DISPONIBLE
O S
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN % PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN VS % EXCESO DE AIRE
PROPIEDADES DE LA
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN % PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN VS
TEMPERATURA PRODUCTOS COMBUSTIÓN (G.N)
PROPIEDADES DE LA
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN TEMPERATURA PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN
VS % EXCESO DE AIRE
PROPIEDADES DE LA
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PROPIEDADES DE LA
COMBUSTIÓN Lb CO2 PRODUCIDAS POR CADA MMBTU GENERADO
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EFICIENCIA
DISEÑO DEL EQUIPO
DISEÑO DEL PROCESO RELACIONES AIRE/COMBUSTIBLE
COMBUSTIBLE EMPLEADO
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RESUMEN
CONDICIONES BÁSICAS PARA LA
COMBUSTIÓN. VALOR ENERGÉTICO RELACIÓN AIRE/COMBUSTIBLE. LÍMITES DE FLAMABILIDAD. TEMPERATURA DE LLAMA.
PRODUCTOD INTERMEDIOS DE LACOMBUSTIÓN. PRODUCTOS FINALES DE LA COMBUSTIÓN.
CALOR DISPONIBLE
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¿PREGUNTAS?
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¿PREGUNTAS?
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