1. Fundamentos de La Combustión- Andres Echeverri

8/15/2019 1. Fundamentos de La Combustión- Andres Echeverri

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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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