El documento describe el proceso de combustión y los diferentes tipos de combustibles, incluyendo sólidos (como el carbón), líquidos (como la gasolina y el fuel oil) y gaseosos (como el gas natural). Explica las características y aplicaciones de cada combustible, así como conceptos clave relacionados con la combustión como el calor de combustión.

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Integrantes : Liz mara Montenegro Rengifo
Luis Fernando chaves Reyes
Ángel Manuel Rojas Rengifo

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Procesos de
combustion

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El proceso de combustión es el mas importante en ingeniería
porque todavía hoy, aunque tiende a disminuir (96% en 1975,
90% en 1985 y 40% en 1995), la mayor parte de la producción
mundial de energía se hace por combustión de petróleo, carbón
y gas natural. Y no es importante el estudio de la combustión
controlada de los recursos primarios usados en la producción de
trabajo y calor, sino que también es preciso estudiar los procesos
de combustion incontrolada (fuegos) para tratar de prevenirlos y
luchar contra ellos. Además, cada vez va siendo mas importante
analizar la combustión controlada de materiales de desecho
(incineración), con el fin de minimizar la contaminación
ambiental.

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Características Del Proceso De Combustión
 la Termodinámica, que enseña si el proceso es viable y predice la
composición final, la energía liberada y la temperatura alcanzada en
el equilibrio.
 la Cinética química, que trata de predecir el mecanismo detallado
de la reacci6n, la velocidad de reacción, el por que se producen
radicales luminiscentes e ionizados, etc.
 la Transmisión de calor y de masa, que enseña como se difunden la
energía térmica y las especies.
 la Mechita de fluidos, que, con 10s datos de las anteriores, enseña a
establecer los balances de flujos apropiados para permitir, al menos
teóricamente, abordar la soluci6n del problema.

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Sus aplicaciones se pueden resumir en :
 calefacción de habitáculos (hogueras, estufas, calderas).
 producción de electricidad (centrales térmicas).
 propulsión (motores alternativos, turbinas de vapor, turbinas
de gas).
 proceso de materiales (reducción de óxidos, fundición,
cocción).
 eliminación de residuos (incineración de basura).
 producción de frio (frigoríficos de absorción).
 control de incendios (barreras cortafuegos, materiales
ignífugos).
 iluminación (hasta finales del siglo XIX era el único método
de luz artificial).

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Calor de combustión

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Introducción
Mediante esta experiencia podemos determinar el calor de combustión que se produce
en una reacción química. Es así que experimentamos como se puede producir esto
mediante una bomba calorimétrica que nos mostrara a la temperatura el cual la reacción
se mantiene en equilibrio y mediante esto se halla el calor de combustión que
experimenta dicha sustancia. También con estos conceptos podemos inmiscuirnos a lo
que es el tratado e la termoquímica que estudia en general las transformaciones de
energía que pueda experimentar un cuerpo por medio de una reacción. Durante la
combustión de los cuerpos, el desprendimiento de calor se realiza de forma diferente de
acuerdo con las características físicas y químicas del cuerpo en cuestión. Una magnitud
que permite caracterizar cuantitativamente el desprendimiento de calor de los cuerpos
durante la combustión, es el denominado
calor de combustión.

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El conocimiento del calor específico de combustión de los combustibles permite
asumir las formas y los métodos mas eficiente para su utilización .
Los fenómenos térmicos son aquellos que están relacionados con la emisión y la
absorción del calor. Estos fenómenos pueden ser encontrados en cada actividad que
el hombre realiza diariamente: el calentamiento de la atmósfera por la radiación
solar, la climatización de los locales por medio del aire acondicionado, la cocción de
los alimentos y su refrigeración.
Una característica general de los fenómenos térmicos es que existen cuerpos que
ceden energía en forma de calor, y otros que son capaces de absorber dicha energía.
Con el objetivo de caracterizar cuantitativamente la emisión o la absorción del calor,
se ha establecido el concepto cantidad de calor.

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Combustibles
industriales

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Combustibles sólidos
El carbón, la leña (biomasa), los residuos sólidos, etc., son representantes
típicos de combustibles sólidos.
El carbón se formó, principalmente, cuando los extensos bosques de helechos
y equisetos gigantes (Plantas similares a los helechos) que poblaban la Tierra
hace unos 300 millones de años, en el periodo Carbonífero de la era
Paleozoica, morían y quedaban sepultados en los pantanos en los que vivían.
Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy pobre en oxígeno, no se
producía la putrefacción habitual y, poco a poco, se fueron acumulando
grandes cantidades de plantas muertas
Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la capa de plantas muertas, y por la
acción combinada de la presión y la temperatura, la materia orgánica se fue
convirtiendo en carbón .

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Componentes del carbón
 Macérales: son restos vegetales macerados pero aún reconocibles, que conforman
la parte orgánica del carbón.
 Grupos macérales: son conjuntos de macérales con propiedades similares que se
pueden diferenciar en muestra de mano (litotipos) o al microscopio (microlitotipos).
Hay 3 grupos macérales:
 Huminita (o vitrinita si se trata de hullas): es el principal grupo en la mayoría de
carbones y procede de tejidos leñosos de las plantas. Presenta una densidad,
reflectancia y contenido en C e H intermedios entre los demás grupos macerales.

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 Leptinita: aparece en menor proporción que el grupo anterior y procede de partes
resinosas y céreas de las plantas. Es un grupo rico en H y materias volátiles y pobre en C.
Presenta una densidad y una reflectancia muy bajas.
 - Inertinita: es el componente más escaso en los carbones y es prácticamente inerte a lo
largo de los procesos de carbonización. Posee un escaso contenido en H, muy rico en C y
máxima reflectividad y densidad .

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Componentes de la ceniza :
 Interna (o intrínseca): procede de los tejidos vegetales.
 Externa (o extrínseca): si no formó parte de la materia vegetal de la
turbera. Ésta a su vez puede ser de dos tipos: o Primaria: procedente de
detritos o minerales antigénicos. o Secundaria: de transformación de los
minerales primarios o de precipitación posterior a la diagénesis (a modo de
relleno en cavidades).

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Aunque el carbón desempeñó en su día el papel primordial entre todos los combustibles, hoy
en día ha sido desplazado por los combustibles líquidos y gaseosos. Sin embargo, como las
reservas de carbón siguen siendo las más importantes de todos los combustibles (con
excepción de los nucleares), van cobrando importancia las nuevas tecnologías de
hidrogenación y gasificación, que permiten obtener combustibles líquidos y gaseosos a partir
de aquella forma sólida.
El carbón es el combustible fósil más abundante en el mundo. Se encuentra sobre todo en
el Hemisferio Norte, porque durante el período Carbonífero los continentes que ahora
están en el Hemisferio Sur, es decir África, América del Sur y Australia, estaban juntos
formando un gran supercontinente llamado Gondwana, que estaba situado muy cerca del
polo sur, con un clima poco propicio para la formación de grandes bosques. En cambio lo
que ahora son Asia, Europa y América del Norte estaban situados junto al ecuador en una
zona cálida, muy adecuada para el desarrollo de las grandes masas vegetales que formaron
las capas de carbón.

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Combustibles líquidos
Los combustibles líquidos, desde el punto de vista industrial, son
aquellos productos que provienen del petróleo bruto o del
alquitrán de hulla. Los clasificamos según su viscosidad o según
du fluidez si es que proceden del alquitrán de hulla.

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Los principales combustibles líquidos son:
•Gasolinas: Abarcan compuestos hidrocarbonados que van desde C4 a C10.
•Kerosenos: C10 a C14: cadenas hidrocarbonadas de 10 a 14 átomos de C
•Turborreactores: C10 - C18/C14
•Gasóleos: C15-C18
•Fuel-oil: Van a ser lo que tengan un punto de destilación más altos; es decir,
los de mayor número de átomos de carbono y los más pesados.

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Características de los combustibles líquidos
1) Poder Calorífico: Es el calor de combustión : energía liberada cuando se somete
el combustible a un proceso de oxidación rápido, de manera que el combustible se
oxida totalmente y que desprende una gran cantidad de calor que es aprovechable
a nivel industrial.
2) Densidad específica o relativa: Fue la primera que se utilizó para catalogar los
combustibles líquidos. Los combustibles se comercializan en volumen, por ello es
importante saber la densidad que tienen a temperatura ambiente.

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3) Viscosidad: Mide la resistencia interna que presenta un fluido al
desplazamiento de sus moléculas. Esta resistencia viene del rozamiento de
unas moléculas con otras. Puede ser absoluta o dinámica, o bien relativa o
cinemática .
4) Volatilidad. Curva de destilación: La volatilidad se determina con la curva
de destilación. Un combustible líquido es una fracción de la destilación del
crudo de petróleo. Tendremos una u otra cosa dependiendo de donde
cortemos en la destilación, es decir, de las temperaturas donde recojamos en
el intervalo de destilación. No tendremos una temperatura única, sino que a
medida que el volumen recogido va aumentando va variando la temperatura.

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5) Punto de Inflamación: Se define como la mínima temperatura a la cual los
vapores originados en el calentamiento a una cierta velocidad de una
muestra de combustible se inflaman cuando se ponen en contacto con una
llama piloto de una forma determinada. Esto en lo que se refiere a un
combustible líquido. El punto de inflamación nos da una idea de la cantidad
de compuestos volátiles o muy volátiles que puede tener un combustible.
6) Punto de enturbiamiento y congelación: Todas las características que se han
mencionado se refieren al número de átomos de carbono en las cadenas. El
punto de enturbiamiento sólo se aplica a los gasóleos, y es la temperatura
mínima a la que sometiendo el combustible a un enfriamiento controlado se
forman en el seno del mismo los primeros cristales de parafina (de cadenas
carbonadas lineales, alcanos. Son los de mayor punto de congelación y los más
pesados.

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7) Contenido en azufre: El azufre que se encuentra en un combustible
líquido deriva del crudo de petróleo del que procede el combustible y a veces
puede derivar de algún proceso al que ha sido sometido en el
fraccionamiento. Nos interesará que el contenido en azufre sea el menor
posible, ya que la legislación marca unos límites.
8) Punto de anilina: El punto de anilina es la temperatura mínima a la cual
una mezcla de anilina y muestra al 50% en volumen son miscibles (la
anilina es una fenil-amina) dibujo. Se trata pues de la temperatura de
solubilidad de la anilina y la muestra .
9) Presión de vapor de Reid: Aunque esta no sea una medida exacta de la
volatilidad, nos mide la tendencia que presenta el combustible a pasar a fase
vapor.

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Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes distribuidos de forma
muy irregular. Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del
petróleo mundial se encuentran en el Oriente Próximo. También existen grandes
cantidades de petróleo en el Golfo de México, Mar del Norte y el Artico (tanto en Alaska
como en Rusia). Se piensa que debe haber notables reservas en las plataformas
continentales, aunque por diversos problemas la mayoría de ellos no están todavía
localizados y explotados.
Otro importante problema relacionado con el petróleo es que se consume
mayoritariamente en regiones donde no se produce. Así entre Estados Unidos y Europa
occidental se consume casi la mitad del petróleo mundial. Los países del Golfo Pérsico
que sólo consumen el 4,5 % mundial producen, en cambio, el 26%. Esta diferencia se
agravará en el futuro porque la mayor parte de las nuevas reservas se están
descubriendo en los países menos consumidores. Así se calcula que Estados Unidos tiene
reservas para unos 10 años u Europa para unos 13, mientras que los países del Golfo
acumulan el 57 % de las reservas conocidas.

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Combustibles gaseosos
Están formados principalmente por hidrocarburos, es decir, compuestos
moleculares de carbono e hidrógeno. Las propiedades de los diferentes gases
dependen del número y disposición de los átomos de carbono e hidrógeno de sus
moléculas. Todos estos gases son inodoros en estado puro, igual que ocurre con el
Monóxido de Carbono (tóxico) que a veces contienen. Por eso es corriente añadir
compuestos de azufre al gas comercial; estos compuestos, que a veces están
presentes de forma natural en el gas, tienen un olor desagradable y sirven para
advertir un escape en las tuberías o en los aparatos de gas. Además de sus
componentes combustibles, la mayoría de los combustibles gaseosos contienen
cantidades variables de Nitrógeno y agua.

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Principio de funcionamiento
Los dispositivos empleados para quemar gas y producir calor o iluminación
constan de una tobera de combustión y de algún sistema para mezclar aire con el
gas antes de llegar a la tobera, como sucede por ejemplo en el mechero Bunsen,
inventado por el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen (véase Lámpara).
Los combustibles gaseosos empleados en la actualidad son el gas de hulla,
obtenido por destilación destructiva del carbón (véase Coque), los gases de
productor y de alto horno, resultado de la interacción de vapor de agua, aire y
carbón, el gas natural, extraído de yacimientos subterráneos de gas, y los gases
embotellados, compuestos por los hidrocarburos más ligeros.

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Gas de hulla
Los procesos de gasificación de hulla más importantes están destinados sobre todo a la
producción del gas denominado 'de tipo gasoducto', cuyas propiedades son más o
menos equivalentes a las del gas natural. El gas procedente de la hulla, además de
cumplir las especificaciones de bombeo y calentado, debe satisfacer límites estrictos
en cuanto al contenido de Monóxido de Carbono, azufre, gases inertes y agua. Para
cumplir estas normas, la mayoría de los procesos de gasificación de hulla culminan con
operaciones de limpieza y metanación del gas.
En la actualidad se utilizan diversos métodos de hidrogasificación en los que el
hidrógeno reacciona directamente con carbón para formar metano; estos procesos
evitan el paso intermedio consistente en producir gas de síntesis, hidrógeno y
monóxido de carbono antes de producir metano. Otros métodos son el proceso de
aceptores de dióxido de carbono, que emplea dolomita¸ un material calizo, y el proceso
de sal fundida.

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Gas productor y de alto horno
El gas de productor es un tipo de gas de agua, un término que se aplica a los gases
obtenidos mediante procesos de vapor de agua. Se produce quemando combustible
de baja calidad (como lignito o carbón bituminoso) en un recipiente cerrado
denominado productor por el que se hace pasar al mismo tiempo un flujo continuo
de vapor de agua y aire. El gas resultante contiene alrededor de un 50% de nitrógeno,
derivado del aire presente en el productor, y su poder calorífico es aproximadamente
el 30% del correspondiente al gas de horno de coque.
El gas de alto horno, producido por la interacción de caliza, mineral de hierro y
carbono en los altos hornos, tiene un cierto poder calorífico debido a su contenido en
monóxido de carbono, pero contiene un 60% de nitrógeno

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Durante el funcionamiento de los hornos se producen cantidades enormes de este gas; la
mayoría se emplea para calentar el chorro de aire para el horno y hacer funcionar los
compresores que impulsan dicho chorro. El poder calorífico del gas de alto horno es un
16% del correspondiente al gas de horno de coque. Los yacimientos de petróleo casi
siempre llevan asociados una cierta cantidad de gas natural, que sale a la superficie junto
con él cuando se perfora un pozo. Sin embargo, hay pozos que proporcionan solamente gas
natural.
Éste contiene elementos orgánicos importantes como materias primas para la industria
petrolera y química. Antes de emplear el gas natural como combustible se extraen los
hidrocarburos más pesados, como el butano y el propano. El gas que queda, el llamado gas
seco, se distribuye a usuarios domésticos e industriales como combustible. Este gas, libre
de butano y propano, también se encuentra en la naturaleza. Está compuesto por los
hidrocarburos más ligeros, metano y etano, y también se emplea para fabricar plásticos,
fármacos y tintes.

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Gas embotellado
Varios hidrocarburos como el propano, el butano y el pentano, o
mezclas de esos gases, se licúan para emplearlos como combustible.
Gracias a los llamados gases embotellados, que suelen almacenarse
en bombonas o tanques metálicos, pueden utilizarse cocinas o
estufas en localidades carentes de suministro centralizado de gas.
Estos gases embotellados se producen a partir del gas natural y el
petróleo.

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GRACIAS