eeeeee

1. COMBUSTIBLES
Ana Buelvas Hernández, ME, MsC, PhD(c).

2. ¿QUÉ ES UN COMBUSTIBLE?
 Es una sustancia capaz de liberar energía y desprende calor cuando se oxida.
COMBUSTIBLE OXÍGENO CALOR
+ =

3. ¿QUÉ ES UN COMBUSTIBLE?
COMBUSTIBLES
COMPOSICIÓN
HIDRÓGENO
CARBÓN
OTROS
COMPONENTES
CLASIFICACIÓN
ESTADO SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO
RENOVABLE
NO RENOVABLE
COMBUSTIBLES
FÓSILES
BIOMASA

4. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
COMBUSTIBLES FÓSILES: CRUDO (PETRÓLEO)
 Conjunto de compuestos químicos complejos cuya composición principal es Hidrógeno (hidro) y
Carbono (carburo).
 Negro
 Viscoso
 Líquido

5. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Análisis último del crudo (petróleo):
El análisis ultimo del petróleo alrededor del mundo no varia significativamente con aproximadamente:
Especie %
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
Oxígeno
Azufre
Níquel y vanadio
83 - 87
10 - 14
0,1 - 1,5
0,1 - 1,5
0,1 - 0,5
0,001 - 0,05

6. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Tipos de crudo (petróleo):
Crudo dulce ligero
API > 34
Contenido de azufre < 0.5 %m
Más costoso
Crudo ácido
medio
24 < 𝐴𝑃𝐼 ≤34
0.5≤𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑑𝑒𝑎𝑧𝑢𝑓𝑟𝑒<1.5 %𝑚
Menos costoso
Crudo ácido
pesado
𝐴𝑃𝐼 ≤2 4
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑑𝑒𝑎𝑧𝑢𝑓𝑟𝑒≥1.5%𝑚
Menos caro

7. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
POZOS PETROLÍFEROS
Campo rubiales
Crudo ácido pesado
API 12.3
Azufre % 1.3
Vasconia
Crudo ácido medio
API 24.27
Azufre 0.83 %

8. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Refinación del crudo (petróleo):
 Debido al amplio rango de densidades, viscosidades e impurezas el petróleo es generalmente
refinado.
 El crudo casi nunca se emplea como combustible porque son más valiosos cuando se refinan.

9. Refinación del crudo (petróleo):
Entre los diferentes procesos de refinación
se tienen: Cracking Térmico, Cracking
Catalítico, Reforming, Hidrodesulfuración.

10. REFINERÍAS EN COLOMBIA
Reficar - Cartagena
 En 2021 Reficar produjo el 19% del diésel que se consumió en el país y el 21% de las gasolinas.
 Ventas: 70% correspondieron al mercado colombiano y 30% al mercado internacional durante el 2021.
Compuesta
por 34
unidades
 Superficie: 140 hectáreas
 Capacidad de producción: 150.000 barriles por día.

11. REFINERÍAS EN COLOMBIA
 Capacidad de producción: 205.000 barriles por día.
 Suministra el 75% del combustible y el 70% de los petroquímicos producidos en Colombia.
Refinería de Barrancabermeja - Santander
 Superficie: 254 hectáreas
Asfalto

12. REFINERÍAS EN COLOMBIA
Refinería de Orito - Putumayo
 Capacidad de producción: 2800 barriles por día.
Queroseno
ACPM

13. Refinería de Apiay - Meta
REFINERÍAS EN COLOMBIA
 Capacidad de producción: 2500 barriles por día.
 Produciendo entre 3.000 y 5.000 toneladas de asfalto, un 7% del consumo nacional.
Asfalto

14. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
MEZCLA DE
HIDROCARBUROS
PARAFINAS
(ALCANOS)
NAFTA
(CICLOALCANOS)
OLEFINAS
(ALQUENOS)
AROMÁTICOS
Cada serie difiere en su contenido de hidrógeno y azufre
𝐶𝑛 𝐻2𝑛+2
𝐶2 𝐻2𝑛
𝐶𝑛 𝐻2𝑛
𝐶𝑛 𝐻2𝑛− 6

15. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
𝐺𝐴𝑆𝑂𝐿𝐼𝑁𝐴 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑠,𝑎𝑟𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠,𝑛𝑎𝑓𝑡𝑎 𝐶4 − 𝐶10
𝑄𝑈𝐸𝑅𝑂𝑆𝐸𝑁𝑂 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑠,𝑎𝑟𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠,𝑛𝑎𝑓𝑡𝑎 𝐶10 − 𝐶13
𝐷𝐼𝐸𝑆𝐸𝐿 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑠,𝑎𝑟𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠,𝑛𝑎𝑓𝑡𝑎 𝐶13 − 𝐶18
𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑠,𝑎𝑟𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠,𝑛𝑎𝑓𝑡𝑎 𝐶18 − 𝐶45
𝑃𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎𝑠,𝑎𝑟𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠,𝑛𝑎𝑓𝑡𝑎 𝐶 45

16. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Borman L. Combustion Engineering

17. COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Dentro de los combustibles líquidos comercializados en Colombia se tienen:
 Gasolinas : Extra, Corriente, de Aviación y Bio-gasolina
 Fuel Oils : Queroseno, DIESEL, Combustoleo Nº 6, Bunker IFO 380- 180
 Turbo Combustible
 Biocombustibles

18. GASOLINA
 La Gasolina Es un combustible proveniente de nafta obtenidas por procesos de destilación
atmosférica, ruptura catalítica y otros.
 Número de octano
•Gasolina de 95 octanos
•Gasolina de 98 octanos
 Densidad: 680 kg/m³
 Cada litro de gasolina genera 34,78 MJ de energía

19. GASOLINA - APLICACIONES

20. FUEL OILS
FUEL OILS
N. 1
N. 2
N. 4
N. 6
Aceite destilado para calefacción doméstica
Aceite destilado que se destina a vaporizarse
en quemadores de crisoles
Requiere precalentamiento para su
combustión y manejo.
No requiere precalentamiento
ASTM D396
Queroseno
DIESEL
Diesel Marino
Combustoleo
Nº 6
Fuel oil
residual
Bunker IFO

21. ENERGÍA – COMBUSTIBLE LÍQUIDO
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙 [𝑘𝑔]𝐻𝑉
[𝑀𝐽
𝑘𝑔 ]
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=𝑉 𝑓𝑢𝑒𝑙 [𝑚
3
]𝐻𝑉
[𝑀𝐽
𝑚
3 ]
Grade No Gravity
API
Density
kg/m3
HV MJ/L
1 38-45 833 38.2
2 30-38 874 39.5
4 20-28 933 41.3
5L 17-22 951 41.8
5H 14-18 968 42.4
6 8 to12 1012 43.5
HV[MJ/m3]
38200
39500
41300
41800
42400
43500
HV[MJ/kg]
45.86
45.19
44.27
43.95
43.80
42.98

22. COMBUSTIBLE
PODERES CALORICOS
BTU/UNIDAD VALOR
QUEROSENO BTU/GALON 134
GASOLINA 87-93 OCT. BTU/GALON 115.4
DIESEL (ACPM) BTU/GALON 138
GAS PROPANO BTU/GALON 92
CRUDO DE CASTILLA BTU/GALON 152
FUEL OIL CIB BTU/GALON 150
GAS NATURAL BTU/M3
35.315
CRUDO DE RUBIALES BTU/GALON 152.49
CARBON MINERAL BTU/Kg 24.2
ENERGÍA – COMBUSTIBLE LÍQUIDO
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=𝑉 𝑓𝑢𝑒𝑙 [𝑚
3
]𝐻𝑉
[𝑀𝐽
𝑚
3 ]
(𝑃𝑎𝑟𝑎10𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠𝑑𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑜)
Queroseno:
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=10∗134=1340 𝐵𝑡𝑢 =1413.775 kJ
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙 [𝑘𝑔]𝐻𝑉
[𝑀𝐽
𝑘𝑔 ]
(𝑃𝑎𝑟𝑎10𝑘𝑔𝑑𝑒𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙)
Carbón mineral:
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=10∗24.2=242 𝐵𝑡𝑢

23. COMBUSTIBLE
PODERES CALORICOS
BTU/UNIDAD VALOR
QUEROSENO BTU/GALON 134
GASOLINA 87-93 OCT. BTU/GALON 115.4
DIESEL (ACPM) BTU/GALON 138
GAS PROPANO BTU/GALON 92
CRUDO DE CASTILLA BTU/GALON 152
FUEL OIL CIB BTU/GALON 150
GAS NATURAL BTU/M3
35.315
CRUDO DE RUBIALES BTU/GALON 152.49
CARBON MINERAL BTU/Kg 24.2
ENERGÍA – COMBUSTIBLE LÍQUIDO
(𝑃𝑎𝑟𝑎1𝑚3
𝑑𝑒𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎)
Gasolina:
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í 𝑎=𝑉 𝑓𝑢𝑒𝑙 [𝑚
3
]𝐻𝑉
[𝑀𝐽
𝑚
3 ]
115.4
𝐵𝑡𝑢
𝑔𝑎𝑙 ó𝑛
∗
0,00105 𝑀𝐽
1 𝐵𝑡𝑢
∗
264 .17𝑔𝑎𝑙ó𝑛
1𝑚
3
¿32.7
𝑀𝐽
𝑚
3
¿1𝑚
3
∗32.7
𝑀𝐽
𝑚
3
=32.7 𝑀𝐽

24. COMBUSTIBLES
GASEOSOS

25. Los principales combustibles gaseosos son:
Gas Natural
Gas Licuado del Petróleo (GLP)
Gasificación de Biomasa
Biogás

26. GAS NATURAL
Gas Natural es una mezcla de hidrocarburos livianos en estado gaseoso, que en su mayor parte esta
constituido por metano y etano y en menor proporción por propanos, butanos, pentanos e hidrocarburos
más pesados. Adicionalmente contiene pequeñas cantidades de otras sustancias como sulfuro de
hidrogeno, dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua.
 En su estado original el gas natural es insípido, incoloro e inodoro, es decir, no tiene sabor, color, ni
olor.
 El gas natural es entre 35% a 40 % más liviano que el aire, lo que significa que se disipa en la
atmósfera en caso de fuga, disminuyendo el peligro de explosión.
 El gas natural no produce envenenamiento al ser inhalado. La razón es que ninguno de sus
componentes es tóxico.
 La formación del gas natural proviene de la descomposición de plantas y animales que existieron hace
millones de años. Esta acción bacteriana bajo tierra fue la única responsable de la acumulación de estos
hidrocarburos gaseosos.

27. ¿CÓMO SE PRODUCE EL GAS NATURAL?
El gas natural se extrae perforando la tierra hasta llegar a los yacimientos; el hallazgo de los yacimientos de gas
natural se realiza mediante exploraciones geológicas muy complejas, que pueden tomar varios años.

28. BLOQUE TAYRONA
 El primer paso es la perforación por rotación directa.

29. BLOQUE TAYRONA
 El siguiente paso es la extracción, que puede ser por barco (GNL) o a través
de gasoductos. Este sistema de conducción está compuesto por tuberías de
grandes dimensiones que transportan el gas natural a gran escala.
 El transporte por mar supone primero pasar el gas a estado líquido, cargarlo en
buques específicos destinados únicamente a este fin y devolverlo después a estado
gaseoso en destino.
 Para ello se enfría hasta -160 grados centígrados
 Una vez convertido en líquido, queda almacenado en tanques que lo mantienen a
bajas temperaturas hasta que se carga en buques especiales.

30. Gas Natural Licuado
 Agregar metilmercaptano o metanotiol es parte del procedimiento
para detectar fugas e impedir su combustión espontánea.

31. DISTRIBUCIÓN
El uso del gas natural como combustible en los diferentes
sectores, sustituye energéticos como la electricidad, GLP,
ACPM, queroseno, fuel oil, crudos pesados y carbón en el
área industrial; y electricidad, GLP, queroseno en el sector
doméstico y comercial; y gasolina y diesel en el transporte.

32. DISTRIBUCIÓN

33. DISTRIBUCIÓN

34. GAS LICUADO DEL PETRÓLEO
El Gas licuado del petróleo (GLP) es una mezcla de hidrocarburos livianos constituida principalmente por C2's (etanos),
C3's (propanos) y C4's (butanos).
 Puede producirse en refinerías, especialmente en plantas de ruptura catalítica.
 También puede obtenerse en menor proporción del proceso de separación del crudo o gas natural en los pozos de
extracción.
 El GLP también incluye gases licuados de refinería como el etileno, propileno y butileno producidos en refinerías de
petróleo crudo.
 El GLP es gaseoso bajo condiciones atmosféricas usuales. Pero es almacenado en tanques en estado liquido a
presiones moderadas y temperaturas normales.

35. CARACTERÍSTICAS GLP
Inodoro e incoloro
Es altamente inflamable,
su combustión es muy
rápida generando altas
temperaturas.
ES EXCESIVAMENTE
FRIO, porque cuando se
licuó se le sometió a muy
bajas temperaturas de
bajo 0°C
ES ECONOMICO, por su
rendimiento en comparación
con otros combustibles.

36. GAS LICUADO DEL PETRÓLEO
• El 87% de los municipios del país
se consume GLP.
• Es eficiente: Poder calorífico más
alto que otros combustibles
• Accesible: No require grandes
inversions para transportarlo

37. TRANSPORTE GLP
 EL GLP se puede transportar fácilmente a cualquier lugar, ya sea a través de cilindros o en tanques estacionarios. Puede
ser transportado por mar, ferrocarril, ducto o por carretera.

38. GAS NATURAL VS GLP
Composición principal:
GLP GAS NATURAL
Butano y propano Metano
Extracción: Desecho de la refinación
del crudo
Obtenido a partir
del fracking
Poder calorífico: El GLP tiene poder calorífico 2.5 veces superior al del gas natural.
Forma de distribución y accesos: Se distribuye desde las
plantas a los hogares a través
de autotanques o
unidades que llevan cilindros.
Su distribución se
limita a sus redes

39. GASIFICACIÓN DE BIOMASA

40. GAS DE SÍNTESIS
Gas de
síntesis
Calor
Productos
químicos
Potencia
Combustib
les
CO, H2, CO2, N2, O2 y H2O
Composición química:
Gasificación
Gas de síntesis
Combustión Síntesis
Potencia o
calor
Combustibles
o químicos

41. CARACTERIZACIÓN
Las características importantes de los combustibles gaseosos incluyen:
 Análisis Volumétrico
 Densidad
 Poder Calorífico
 Contenido de azufre
 Humedad
 Velocidad de llama
 Inflamabilidad

42. ANÁLISIS VOLUMÉTRICO

43. ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Sustancia
%
Guajira Apiay Cusiana Opón Payoa Güepajé
Neiva
540
Monta-
ñuelo
Cerrito1
Metano 97.76 78.46 76.55 91.86 95.68 96.94 91.78 96.17 93.98
Etano 0.38 14.06 10.86 5.52 4.20 0.55 2.77 0.70 0.63
Propano 0.20 1.96 5.36 1.32 0.12 0.15 2.28 0.24 0.02
i-Butano 0.00 0.48 0.68 0.12 0.00 0.07 0.54 0.05 0.01
n-Butano 0.00 0.45 0.78 0.05 0.00 0.03 0.90 0.00 0.00
i-Pentano 0.00 0.41 0.13 0.00 0.00 0.02 0.45 0.00 0.00
n-Pentano 0.00 0.09 0.08 0.00 0.00 0.01 0.21 0.00 0.00
Hexano 0.00 0.00 0.05 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00
Heptano 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.07 0.20 0.00 0.00
Nitrógeno 1.29 1.69 0.44 0.15 0.00 2.12 0.63 0.42 0.18
Dióxido de
Carbono
0.37 2.40 5.07 0.96 0.00 0.03 0.24 2.42 5.18
Agua 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

44. ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
UPME
COMPOSICIÓN % MOL ECOPETROL BARRANCA
ESPECIE %
Etanol/Etileno 0,02
Propano 20,26
Propileno 24,94
Iso-butano 16,79
N-butano 14,56
Butilenos 22,80
C5+ 0,62
GASEOSOS (GLP)

45. GRAVEDAD ESPECÍFICA

46. Características de los combustibles: sólidos, líquidos y gaseosos
Specific gravity (SG) Specific gravity (SG)

47. Poder calorífico
El Poder Calorífico es el calor liberado por unidad de masa cuando el combustible inicialmente a 25 ºC reacciona
completamente con oxigeno y los productos regresan a 25 ºC.
El poder calorífico puede ser reportado como:
• Poder calorífico superior (HHV): cuando el agua es condensada.
• Poder calorífico inferior (LHV): cuando el agua no es condensada
fg
h
m
m
fuel
O
H2
-
HHV
LHV 
fg
h = Calor latente de vaporización a 25 ºC = 2440kJ/kg (1050 BTU/lbm)
O
H2
m = Humedad en el combustible + agua formada a partir del hidrogeno en el combustible.

48. Especifica-
ción
Guajira Apiay
Cusia-
na
Opón Payoa
Güepa-
jé
Neiva
540
Mon-
tañuelo
Cerri-
to1
HHV
[KJ/Kg]
55368 51513 49281 55141 56637 55257 55838 52851 49777
HHV
[BTU/m3
]
35421 40471 40930 37751 36869 35350 39482 34997 34079
HHV
[MJ/m3
]
37.37 42.70 43.18 39.83 38.90 37.30 41.66 36.92 35.96
Peso
molecular
16.41 20.12 21.31 17.56 16.67 16.55 18.36 16.96 17.61
Densidad
[Kg/m3
]
0.67 0.83 0.88 0.72 0.69 0.67 0.75 0.70 0.72
Los valores caloríficos del gas natural varían de 34 a 45 MJ/m3
Poder calorífico (Gas Natural)

49. Indice de WOBBE
 Si dos gases diferentes poseen un índice Wobbe idéntico, ellos producirán una cantidad igual de calor en cualquier
quemador.
 Los gases hidrocarburos con un índice Wobbe idéntico generan igual volumen de calor y de productos de la
combustión, además ellos requieren la misma cantidad de aire de combustión.
Ws es el Índice de Wobbe superior.
PCs es el poder calorífico superior.
GE, es la gravedad específica del gas.
Wi, es el Índice de Wobbe inferior.
PCi, es el poder calorífico inferior.
GE, es la gravedad específica del gas.
El más usado en la industria es el índice de Wobbe superior.
GE
PCs
WS 
GE
PC
W i
i 

50. Calculo Poder calorífico
i
i
m LHV
mf
LHV 

i
i
m LHV
Vf
LHV 

mfi = fracción masica de la especie i
mi = masa de la especie i
mm = masa de la mezcla
m
i
i
V
V
Vf 
m
i
i
m
m
mf 
•Cuando los LHV están reportados por unidad de volumen:
•Cuando los LHV están reportados por unidad de masa
Vfi = fracción volumétrica de la especie i
Vi = Volumen de la especie i
Vm = Volumen de la mezcla

52. Para un gas cuya composición volumétrica es 80% de CH4 (metano), 10% de C2H6 (etano) 5% de C3H8 (propano) y 5% de
C4H10(butano), determine:
 El poder calorífico inferior del gas en MJ/m3.
 El poder calorífico inferior del gas en MJ/kg.
 ¿Cuantos m3
del gas se necesitan para generar la misma cantidad de energía de 3 galones de gasolina?
Propiedades de la gasolina: Poder calorífico: 42.5 MJ/kg, Densidad de 680 kg/m3
.
 La gravedad específica del gas
EJERCICIO

53. Para un gas cuya composición másica es 75%m de CH4 (metano), 15%m de C2H6 (etano) 7.5%m de C3H8 (propano) y
C4H10(butano). Se sabe que la masa molar aparente es de 18 kg/kmol determine:
 La fracción másica del butano
 El poder calorífico inferior del gas en MJ/m3.
 El poder calorífico inferior del gas en MJ/kg.
 ¿Cuantos m3
del gas se necesitan para generar la misma cantidad de energía de 3 galones de gasolina?
Propiedades de la gasolina: Poder calorífico: 42.5 MJ/kg, Densidad de 680 kg/m3
.
 La gravedad específica del gas
EJERCICIO