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CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES II

DOCENTE: Mg.Ing.Elizabeth Yessenia Fernández Gutiérrez

TEMA:

COMBUSTION Y COMBUSTIBLES

2014

UNIVERSIDAD AUTONOMA SAN

FRANCISCO

OBJETIVOS

Aprender que es el combustible, para que se usa, sus derivados, los tipos de combustible.

Conocer el proceso de combustión y como afecta al medio donde ocurre, así como las diferentes características de la misma.

Conocer el proceso de refinación del petróleo.

INTRODUCCION

El combustible ha sido desde su descubrimiento hace miles de años una de las fuentes de calor, protección y sustento para la especie humana, así como un importante factor en el desarrollo y la evolución de los seres humanos como especie ya que facilito la población y supervivencia a través del paso del tiempo. Mediante este trabajo se pretende conocer mas acerca de los que es el combustible, los tipos de este y el proceso de combustión.

¿QUÉ ES LA COMBUSTIÓN?

Es una reacción química en la que un agente oxidante reacciona rápidamente con un combustible para liberar energía almacenada en forma térmica, generalmente en forma de gases de alta temperatura.

¿QUÉ ES COMBUSTIBLE? Es cualquier material capaz de liberar energía

cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor.

Los Combustibles convencionales contienen principalmente hidrógeno y carbono, en forma elemental

Su combustión completa produce principalmente dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), sin embargo, los componentes del gas de combustión (gases y aerosoles líquidos o sólidos)  que han reaccionado parcialmente pueden formar pequeñas cantidades de monóxido de carbono (CO).

TASA DE COMBUSTIÓN

Esta depende de:1) De la velocidad  de la reacción química de los

componentes del combustible con el oxígeno.2) Tasa a la cual se suministra oxígeno al

combustible (mezcla de aire y combustible).3) La temperatura  en la región de combustión.

COMBUSTIÓN ESTEQUIOMÉTRICA En la combustión estequiométrica de

un combustible de hidrocarburo, el combustible se hace reaccionar con la cantidad exacta de oxígeno para oxidar todo el carbono, hidrógeno y azufre en el combustible. Por tanto, los gases de escape de dicha combustión teórica no contienen algún componente incompleto oxidado.

Para la economía y la seguridad, la mayoría de los equipos de combustión debe funcionar con un poco de aire en exceso. Esta cantidad de exceso de aire depende:

1) Las variaciones previstas en las propiedades del combustible y las tasas de suministro de aire.

2) Equipos de aplicación.3) La supervisión del operador.4) Los requisitos de control. 

COMBUSTIÓN INCOMPLETA La combustión incompleta se produce cuando un

elemento del combustible no es totalmente oxidado durante la combustión. En está se pueden formar compuestos parcialmente oxidados, como el monóxido de carbono, aldehídos y cetonas.

Las condiciones que influyen en una combustión incompleta son: 

1) Aire en la mezcla de combustible2) Insuficiente aire a la llama (siempre menos

de la cantidad necesaria de oxígeno)3) Tiempo insuficiente de residencia en la

llama reactivo.4) Incidencia de la llama en una superficie fría.5) Temperatura de la llama que es demasiado

bajo (disminución de las reacciones de combustión).

LIMITES DE INFLAMABILIDAD El combustible se quema en una reacción auto-

sostenida sólo cuando los porcentajes de volumen de combustible y aire en una mezcla están dentro de los límites superior e inferior de inflamabilidad (UFL y LFL), también llamados límites de explosividad.

TEMPERATURA DE IGNICIÓN

La temperatura de ignición es la temperatura más baja a la cual el calor es generado por la combustión,

La temperatura de ignición es afectada por un gran número de factores. La temperatura de ignición y límites de inflamabilidad de una mezcla de combustible/aire son una medida del potencial de ignición.

En la Combustión continua el combustible se quema de manera sostenida, siempre y cuando el combustible y el aire se alimenten continuamente a la zona de combustión y la mezcla combustible / aire se encuentre dentro de los límites de inflamabilidad.

VALOR DE CALEFACCIÓN La cantidad de calor generado por la combustión

completa de una unidad de combustible específico es constante y se llama poder calorífico. El poder calorífico de un combustible se puede determinar midiendo el calor desprendido en la combustión de una cantidad conocida de los combustibles con un calorímetro, o a partir de un análisis químico del combustible.

Con la combustión incompleta, no todo el combustible se oxida completamente, y el calor producido es menor que el valor calorífico del combustible. La cantidad de calor producido por unidad de combustible consumido disminuye.

COMPENSACIÓN DE ALTITUD

La combustión en altitudes sobre el nivel del mar tiene menos oxígeno disponible para quemar el combustible. Esto se puede evitar realizando un aumento de la tasa de suministro de aire a la zona de combustión con un soplador de aire de combustión, o por la disminución de la tasa de suministro de combustible a la zona de combustión.

CLASIFICACIÓN DEL COMBUSTIBLE

Los hidrocarburos se clasifican de acuerdo al estado físico (gas, líquido o sólido).

Los combustibles gaseosos se pueden quemar en quemadores de difusión.

Los quemadores de combustible liquido deben atomizar el combustible.

Los quemadores de combustible solido deben suministrar suficiente calor para vaporizar sustancias volátiles para iniciar y mantener la combustión.

COMBUSTIBLES GASEOSOS El gas natural es casi un gas inodoro, incoloro que

se acumula en las partes superiores de los pozos de petróleo y gas. Es una mezcla de metano (55 a 98%), etano. El gas natural utilizado como combustible por lo general contiene:

metano

propano

butano

pentano

hexano

dióxido de

carbono

oxígeno 

nitrógeno

Los gases licuados de petróleo (GLP) consiste principalmente de propano y butano, es un subproducto de las operaciones de refinería . Propano comercial se compone principalmente de propano, pero por lo general contiene de 5 a 10% de propileno.  Tiene un valor calorífico de alrededor de 50,15 MJ / kg.

Butano comercial se compone principalmente de butano, pero puede contener hasta un 5% de butileno. Tiene un valor calorífico de alrededor de 49,3 MJ / kg, punto de ebullición relativamente alto de alrededor de 0 º C. 

Gases manufacturados son gases combustibles producidos a partir de carbón, coque, petróleo, gas licuado de petróleo o gas natural. Se utilizan principalmente para uso industrial en la planta de operaciones o como combustibles especiales.

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS Combustibles líquidos son mezclas de

hidrocarburos derivados de la refinación de petróleo crudo. Contiene pequeñas cantidades de oxígeno, azufre, nitrógeno, vanadio, otros metales traza, y las impurezas como el agua y los sedimentos.

Refinación

Hidrocarburos Ligeros

gasolina

keroseno

Combustible diesel

Hidrocarburos Pesados

Aceites lubricantes

ceras

Asfalto y coque de petróleo

TIPOS DE ACEITE COMBUSTIBLE

Aceites combustibles para la calefacción son ampliamente clasificados como aceites combustibles destilados (aceites más ligeros) o combustible residual de petróleo (más pesados). 

Grado N º 6, a veces conocido como Bunker C, es un aceite de alta viscosidad utilizado sobre todo en la

calefacción industrial y comercial.

Grado N º 5 (de luz) es un combustible residual de viscosidad intermedia para los

quemadores de combustible que manejan más viscoso .

Grado N º 4 es un combustible intermedio que se considera o bien un destilado pesado o una

luz residual. Destinadas a quemadores que atomizan los aceites de

mayor viscosidad.

Grado N º 2 es más pesado se utiliza

con (pistola) presión de atomización en quemadores que rocían aceite en una cámara de

combustión.

Grado N º 1 es un destilado ligero destinado a los quemadores de tipo de vaporización; se utiliza

en climas extremadamente fríos para la calefacción residencial con atomizador a presión.

BIODIESEL

Es a partir de fuentes biológicas (por ejemplo, aceites vegetales, aceites de cocina usados, sebo).Los beneficios de este combustible renovable son: muy bajos niveles de emisiones netas de dióxido de carbono en su ciclo de vida, la reducción de partículas y las emisiones de azufre, y disminución de las emisiones de NOx en muchas aplicaciones de calefacción.

CARACTERÍSTICAS QUE DETERMINAN EL GRADO DE ACEITE

viscosidad• Indica la facilidad con la que el aceite fluye o puede ser bombeada y la

facilidad de atomización. 

Punto de inflamación• Es la temperatura más baja a la cual un aceite debe ser calentado para

que sus vapores enciendan una llama. 

Punto de fluidez• Es la temperatura más baja a la que puede ser almacenado y

manipulado un combustible. 

Contenido de agua y sedimentos• Sedimentos se acumulan en las pantallas de filtro y piezas de los

quemadores.• Agua en los combustibles destilados pueden causar la corrosión de los

tanques

Cenizas• Una cantidad excesiva indica la presencia de materiales que

causan desgaste en las bombas del quemador.

TIPOS Y PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS PARA MOTORES

Los combustibles primarios estacionarios del motor son los aceites diesel y turbinas de gas, gas natural, y GLP. Otros son el gas de aguas residuales, gas manufacturado, y mezclas de gases.

TIPOS DE COMBUSTIBLES

• Incluye la clase de los aceites volátiles de combustible de queroseno para los destilados intermedios. Se utilizan en motores de alta velocidad con variaciones frecuentes

• Donde las temperaturas de combustible se encuentran anormalmente bajas.

Grado n°1-D

• incluye la clase de los aceites de menor volatilidad de gas destilado. Se utilizan en motores de alta velocidad con cargas relativamente altas y velocidades uniforme.

Grado n° 2-D

• Cubre los destilados más viscosos y mezclas de estos destilados con aceite combustible residual. Se utilizan en motores de baja y media velocidad sostenida involucra las cargas a una velocidad prácticamente constante.

Grado n° 4-D

COMBUSTIBLES SÓLIDOS

Los combustibles sólidos naturales son principalmente la leña, el carbón, y los residuos agrícolas de diverso origen.

Los combustibles sólidos artificiales son los aglomerados o briquetas, alcoque de petróleo y de carbón y carbón vegetal.

TIPOS DE COMBUSTIBLES SÓLIDOS

Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, el coque, la madera y productos de desecho de las operaciones industriales y agrícolas.

De éstos, sólo el carbón es ampliamente usado para aplicaciones de calefacción y refrigeración.

EL CARBÓN

Químicamente, el carbón está formado por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, y un residuo mineral, ceniza.

TIPOS DE CARBÓN

La compleja composición del carbón hace difícil su clasificación.

ANTRACITA• Es limpio, denso y duro, crea un poco de polvo durante su

manejo. Es difícil de encender, pero se quema libremente sin humo y con una llama corta.

BITUMINOSOS• Incluye muchos tipos de carbón con muy diferentes

composiciones, propiedades y características. La mayoría son fuertes. Se encienden fácilmente y arden libremente. La longitud de llama es larga y varia de acuerdo con los diferentes carbones.

SUB-BITUMINOSOS• Tienen un alto contenido de humedad cuando se extrae y

tiende a romperse cuando se seca o se expone a la intemperie, se inflama espontáneamente cuando están apilados . Forman muy poco humo y hollín.

LIGNITO• Es leñoso en su estructura, tiene un alto contenido de

humedad, posee un bajo valor de calefacción, y manejo limpio. Tiende a desintegrarse cuando se seca y tiene una mayor probabilidad de inflamarse espontáneamente. Produce muy poco humo y hollín.

CARACTERÍSTICAS DEL CARBÓN

La materia volátil El carbono fijado La humedad La ceniza El azufre

EL PODER CALÓRICO DEL CARBÓN

El poder calorífico pueden presentarse de acuerdo a como se recibe el carbón, seco, seco y libre de materia mineral, o húmedo y con materia mineral, sin base. Cuando se carece de datos más específicos de la más alta calidad el poder calorífico del carbón puede ser calculado por la fórmula de Dulong:

Donde C, H, O y S son las fracciones de masa de carbono, hidrógeno, oxígeno y azufre en el carbón.

OTROS PARÁMETROS

Temperatura de fusión

de ceniz

as

• indica la fluidez de las cenizas a temperaturas elevadas.

El índice

de molienda

• indica la facilidad con que un carbón puede ser pulverizado y es útil para estimar la capacidad del molino de bolas con diferentes carbones.

El índice

de libre hinchazón

• éste denota el grado de inflamación del carbón en la combustión en un lecho de combustible e indica las características de coque de carbón.

CONTAMINACIÓN DEL AIRE Los procesos de combustión constituyen la

mayor fuente contaminación del aire. Los contaminantes pueden ser agrupados en cinco categorías:

PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN INCOMPLETA

EMISIONES RESULTANTES DE

LOS ADITIVOS

EMISIONES RESULTANTES DE

LOS CONTAMINANTES

ÓXIDOS DE NITRÓGENO

DIÓXIDO DE CARBONO

Los niveles de emisión de óxidos de nitrógeno y productos de combustión incompleta se relacionan directamente con el proceso de combustión y se puede controlar, en cierta medida, por la modificación del proceso. 

Las emisiones de los contaminantes del combustible están relacionados con la elección del combustible y son ligeramente afectados por el proceso de combustión. 

los métodos de control de NOx térmico se basan en métodos para reducir la temperatura máxima de la llama. 

Recirculación de los gases de combustión es quizás el más eficaz método para las calderas comerciales e industriales.

OBTENCIÓN DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Petróleo: El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo.

Carbón: para la extracción del carbón existen diferentes tipos de minas de extracción dada la situación de la reserva carbonífera.

Gas natural: suele encontrarse junto al petróleo o en yacimientos de forma aislada.

Empresa española de energía fundada en octubre de 1987. En su origen estuvo conformada por la agrupación de una serie de compañías, previamente pertenecientes al Instituto Nacional de Hidrocarburos (INH) .Actúa en los siguientes países: España, Argelia, Libia, Marruecos, Mauritania, Sierra Leona, Liberia, Angola, Argentina,Estados Unidos, Colombia, Ecuador, Venezuela, Cuba, Perú, Bolivia, Brasil, Guyana y México.

REFINAMIENTO DE COMBUSTIBLE

El refinamiento y obtención de combustibles parte del petróleo, a partir de el se obtienen varios derivados que van desde el asfalto hasta el combustible de avión.

EMPRESAS PETROLERAS QUE PRODUCEN COMBUSTIBLES EN EL PERU

Pluspetrol Perú Corporation S.A.

Petrex S.A.

Petrobras Energía Perú S.A.

PETROPERU

CONCLUSIONES

Los diferentes tipos de combustibles descubiertos con el paso del tiempo han dado cabida al desarrollo humano de forma directa o no.

Con el paso del tiempo los combustibles fósiles terminaran por acabarse, por eso debemos conservar y reciclar el combustible.

Podemos utilizar otros tipos de combustibles y fuentes de energía, de esa forma retrasaremos el inevitable agotamiento del petróleo y el gas natural.

RECOMENDACIONES

Podemos utilizar otros tipos de combustibles y fuentes de energía, de esa forma retrasaremos el inevitable agotamiento del petróleo y el gas natural.

La renovación de los combustibles en plantas de tratamiento pueden ayudar a la mayor duración de estos y su reutilizamiento ayudara al agotamiento del crudo a su ves que reducirá el precio del combustible.

BIBLIOGRAFÍA http://uprl.unizar.es/higiene/contquim.html http://deconceptos.com/ciencias-naturales/liquido http://mibahia.net/?tag=petroleo http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/solidos http://www.pluspetrolnorte.com.pe/origen.html http://biblioteca.unmsm.edu.pe/redlieds/proyecto/publicacioneselectro/

monografias/El%20petr%C3%B3leo%20y%20su%20proceso%20de%20refinaci%C3%B3n.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=kQZt2nys6S4