Este documento clasifica las fuentes de energía y describe las propiedades de los combustibles. Explica que las fuentes de energía primaria incluyen combustibles fósiles como el carbón y el petróleo, combustible nuclear y energías renovables. Luego describe las propiedades clave de los combustibles como su poder calorífico, humedad, contenido de cenizas y azufre, así como temperaturas clave como la de autoinflamación e ignición.

1. CAPITULO 17.1
COMBUSTIBLES:
CLASIFICACIÓN Y
PROPIEDADES.

2. CAPITULO 17.1.- FUENTES DE
ENERGÍA
’ Concepto de Energía.
– Cinética, Potencial, Interna.
’ Fuentes de Energía.
– Combustibles Fósiles: Carbón, Petróleo,
Gas.
– Combustible Nuclear: Uranio.
– Energías Renovables: Eólica, Solar,
Biomasa, hidráulica, Geotérmica, etc.

3. CAPITULO 17.1.- FUENTES DE
ENERGÍA
’ Clasificación de la Fuentes de Energía.
– Energía Primaria.
’ Concepto de Reserva y Recurso.
– Energía Secundaria
– Energía Final.
– Energía Útil.

4. CAPITULO 17.1.- FUENTES DE
ENERGÍA
’ Unidades Energéticas.
U N ID A D E S
E N E R G É T IC A S .
T o n ela d a
eq u iv a len te d e
ca rb ó n (tec)
T o n ela d a
eq u iv a len te d e
p etró leo (tep )
P ro d u cció n
G ig a v a tio
h o ra
(G W h ) (* * )
T era -
ca lo ría s
(T ca l) T erm ia s (* * * ) B T U
1 0 3
b a rriles
d e p etró leo
(* )
1 0 3
m 3
d e g a s
(* * * * )
t. eq u iv a len te d e
ca rb ó n (tec) 1 0 ,7 3 ,1 4 •1 0 – 3
0 ,0 0 7 7 • 1 0 3
2 7 ,8 •1 0 6
5 ,3 •1 0 – 3
0 ,7 7 8
t. eq u iv a len te d e
p etró leo (tep ) 1 ,4 2 8 1 4 ,4 8 •1 0 – 3
0 ,0 1 1 0 4 3 9 ,7 •1 0 6
7 ,5 7 •1 0 – 3
1 ,1 1 1
P ro d u cció n
G ig a v a tio /h
(G W h ) (* * ) 3 1 8 ,9 2 2 3 ,3 1 2 ,2 3 3 2 ,2 3 3 •1 0 6
8 ,8 6 5 •1 0 9
1 ,6 9 1 2 4 8 ,1
T era ca lo ría s 1 4 2 ,8 1 0 0 0 ,4 4 8 1 1 0 6 3 ,9 7 •1 0 9
0 ,7 5 8 1 1 1 ,1
T erm ia s (* * * ) 1 ,4 3 •1 0 – 4
1 0 – 4
0 ,4 4 8 •1 0 – 6
1 0 – 6
1 3 ,9 7 •1 0 3
0 ,7 5 8 •1 0 – 6
1 ,1 1 •1 0 – 4
B T U 0 ,3 6 •1 0 – 7
0 ,2 5 2 •1 0 – 7
0 ,1 1 3 •1 0 – 9
0 ,2 5 2 •1 0 – 9
0 ,2 5 2 •1 0 – 3
1 0 ,1 9 1 •1 0 – 9
0 ,2 8 •1 0 – 7
1 0 3
b a rriles d e
p etró leo (* ) 1 8 8 ,6 5 1 3 2 ,0 5 0 ,5 9 2 1 ,3 1 9 1 .3 1 9 •1 0 6
5 ,2 4 •1 0 9
1 1 4 6 ,7 1
1 0 3
m 3
d e g a s
(* * * * ) 1 ,2 8 5 0 ,9 4 ,0 3 •1 0 – 3
0 ,0 0 9 0 ,9 •1 0 4 3 5 ,7 •1 0 6
6 ,8 1 •1 0 – 3
1
(* ) U n b arril d e p etró leo eq u iv ale a 4 2 g alo n es U S A (1 5 8 ,9 litro s). 1 b arril/d ía= 4 8 ,2 t/añ o .
(* * ) U n tep en u n a cen tral co n v en cio n al co n u n ren d im ien to d el 3 8 ,5 p o r 1 0 0 p ro d u ce 4 ,4 8 M W h . L a eq u iv alen cia d irecta
(co n su m o ) es 1 tep = 1 1 ,6 3 M W h .
(* * * ) L a term ia in g resa (T h erm ) eq u iv ale a 1 0 0 .0 0 0 B T U .
(* * * * ) S e co n sid era 0 ,0 9 tep p o r G cal d e p o d er calo rífico su p erio r.
F u en te: E lab o ració n p ro p ia.

5. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Definición de Combustión.
’ Definición de Comburente: El aire.
– 79% N2, 21%O2 en volumen.
– 77% N2, 23%O2 en masa.
– Hip: Gas Ideal.
’ Definición de Combustible.
– Clasificación:
’ Por su Fase (Sólido, Líquido, Gas.)
’ Por su Origen (Natural, Artificial.)

6. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (1).
– 1.- Poder Calorífico.
’ Ley de Hess.
’ PCS y PCI.
PCI = PCS -6⋅[9⋅(%H2 )+%Humedad comb)] kcal/kg
comb.
Hfg Agua ≅ 600 kcal/kg.

7. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (2).
– Determinación del Poder Calorífico.
’ Vía Analítica.
’ Vía Experimental.
’ Vía ecuaciones semiempíricas.

8. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (3).
– Vía Analítica.
1.1.- Reacciones exotérmicas.
1.- H2+ ½ O2 → H2O Q = 34.200 kcal/kg H2
2.- C+ O2 → CO2 Q = 7.900 kcal/kg C
3.- S+ O2 → SO2 Q = 2.300 kcal/kg S
4.- C+1/2 O2 → CO Q = 2.200 kcal/kg C
1.2.- Reacciones endotérmicas.
1.- N2+ O2 → 2NO Q = - 1.550 kcal/kg N2
1.- ½ N2+ O2 → NO2 Q = - 570 kcal/kg N2

9. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (4).
– Vía Experimental.
’ Calorímetro de Berthelot-Mahler (Comb. Sól y
Líq.)

10. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (5).
– Vía Experimental.
’ Calorímetro de Junkers (Comb. Gas.)

11. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (6).
– Vía Ecuaciones Semiempíricas: Fórmula
de Goutal.
PCS (kcal/kg) = 82⋅C+a⋅V
Siendo: C = % Carbono Fijo
V = % Volátiles.
a = Coeficiente que a su vez depende del porcentaje
en volátiles.
V 5 10 15 20 25 30 35 40
a 145 130 117 109 103 98 94 90

12. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (7).
– Otras Definiciones:
’ Poder Calorífico Según Quema.
’ Poder Calorífico Útil.
– Corrección por Aire Húmedo.
– Poder Calorífico a Presión y Volumen
Constante:
’ PCSp > PCSv

13. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (8).
– 2.- Calor Específico.
’ Función de la Temperatura.
– 3.- Humedad
Gas Calor Específico Cp
(cal/mol⋅K)
Rango de Validez
O2 8,27 + 0,00026⋅T - 187700⋅T2
273-1273K
N2 6,5 + 0,001⋅T 273-2700 K
CO2 7,71 + 0,0053⋅T – 0,83E-6⋅T2
273-1273 K
H2O 8,22 + 0,00015⋅T – 0,134E-6⋅T2
---------------
SO2 7,7 + 0,0053⋅T – 0,83E-6⋅T2
300-2500 K
0
1
0
P
P
P
H
−
=

14. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (9).
– 4.- Volátiles. Importancia en la Combustión.
– 5.- Cenizas del Combustible. Pto de Fusión.
’ Cenizas Inherentes.
’ Cenizas Adventicias.
’ Cenizas Añadidas (contra emisión azufre.)
’ Determinación del Pto de Fusión:
– Correlación frente al contenido de óxidos (SiO2,Al2O3...)
– Método de los Conos de Seger, Bunte-Baum y Leitz
1
2
1
P
P
P
V
−
=
100
P
P
Z
1
3
⋅
=

15. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (10).
– 6.- Carbono Fijo.
– 7.- Viscosidad y Fluidez Crítica.
’ Característica de los
combustibles líquidos.
’ Medida: Grados Engler.
100
P
P
P
.
F
.
C
1
3
2
⋅
−
=

16. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (11).
– 8.- Contenido en Azufre.
’ Enorme importancia para la Contaminación.
– 9.- Indice de Wobbe.
’ Principio de Intercambiabilidad de Gases.
S + O2 → SO2
SO2 + ½ O2 → SO3
SO3 + H2O → SO4H2
)
Nm
/
kg
(
)
Nm
/
kcal
(
S
.
C
.
P
W
3
3
ρ
=

17. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (12).
– 10.- Temperatura de Inflamación del
Combustible.
’ Def. Temperatura a la que el combustible inicia
la combustión en presencia de llama.
Combustible Tª Inflamación
Gas
Gas Natural -160ºC
Líquido
Gasolina -40ºC

18. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (13).
– 11.- Temperatura de Autoinflamación del
Combustible.
’ Def. Temperatura a la que el combustible inicia la combustión en
ausencia de llama. Dato importante para el almacenamiento de
Combustible. Combustible Tª Autoinflamación
Gas
H2 580-590
CH4 650-750
CO 645-660
Acetileno 406-440
Sólido
Madera > 200ºC
Turba > 200ºC
Hulla > 300ºC
Antracita > 500ºC
Coque > 600ºC

19. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de los Combustibles (14).
– 12.- Temperatura de Ignición.
’ Def. Temperatura a la que el combustible inicia la
combustión, y esta es automantenida, es decir, los
volátiles salen del combustible a la misma velocidad
que son quemados.

20. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de la Combustión (1).
– 1.- Límite de Inflamabilidad.
’ Def. Es la relación entre el volumen de aire y el volumen de
combustible que permite la combustión. Ni en exceso
(quemado de volátiles demasiado rápido, explosiones) ni en
defecto (generación de volátiles demasiado lenta.)
Combustible Límite Inferior
(Vol aire/Vol comb)
Límite Superior
(Vol aire/Vol comb)
H2 4 75
CH4 5 15
Propano 2.1 10.1
Butano 1.86 8.4

21. CAPITULO 17.1.- COMBUSTIÓN.
PROPIEDADES DE LOS
COMBUSTIBLES
’ Propiedades de la Combustión (2).
– 2.- Temperatura Adiabática de llama.
’ Def: Es la temperatura que alcanzarían los humos
en la combustión haciendo cero la energía de
transmisión de calor por radiación y convección.
– 3.- Temperatura Real de llama.
’ Def: Es la que se mide en la cámara de combustión.
– 4.- Velocidad de llama.
0
p
1 T
m
C
PCS
T +
⋅
=