Fundamentos de la Combustión y Propiedades Esenciales de los Combustibles

Fundamentos de la Combustión

El Fuego es un Plasma: un gas ionizado.

Reacción de Combustión Básica

Combustible + O₂ → [CO₂ + H₂O + Calor] + Humo

Clasificación de los Combustibles

Los combustibles se clasifican según su estado físico:

• Sólidos: Carbón, madera, biomasa.
• Líquidos: Petróleo y sus derivados.
• Gaseosos: Gas natural, gas licuado.

Propiedades Físicas y Químicas de los Combustibles

Poder Calorífico

Es la cantidad de energía desprendida en la reacción de combustión.

• Poder Calorífico Superior (PCS): Es la cantidad de calor que se desprende en una reacción completa, considerando que el agua resultante se encuentra en estado líquido a 0 ºC y 1 atm.
• Poder Calorífico Inferior (PCI): Es la cantidad de calor que se desprende en una reacción completa, considerando que el agua resultante se encuentra en estado de vapor.

Otras Propiedades Generales

• Viscosidad: Es la resistencia que tiene un líquido para fluir.
• Densidad: Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen.
• Límite de Inflamabilidad: Es la característica propia de los combustibles gaseosos. Establece la proporción de gas y aire necesaria para que se produzca la combustión.
• Punto de Inflamación: Para que se produzca una reacción, la mezcla del combustible y el comburente deben alcanzar una temperatura mínima para iniciar el proceso de combustión (PT).

Características Específicas de los Combustibles Líquidos

Composición y Clasificación

Según su composición, se encuentran sustancias menos volátiles.

Los combustibles líquidos se clasifican según su viscosidad o según su fluidez.

Las características exclusivas de los combustibles líquidos incluyen: poder calorífico, densidad específica, viscosidad, volatilidad, punto de inflamación (P. Infl.), punto de congelación (P. Cong.), etc.

Propiedades de los Líquidos

• Volatilidad: Es la capacidad de los líquidos para evaporarse.
• Punto de Congelación (P. Cong.): Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido.
• Punto de Enturbiamiento: Solo se aplica a los gasóleos y es la temperatura mínima a la que se somete el combustible a un enfriamiento controlado, observándose la formación de cristales.

Azufre y Punto de Anilina

• Contenido de Azufre: Se encuentra en combustibles líquidos derivados del petróleo crudo.
• Problemas del Azufre en Combustibles: Contaminación ambiental, corrosión en los equipos e influencia sobre el poder calorífico.
• Punto de Anilina: Es la temperatura mínima a la cual una mezcla de anilina y la muestra (al 50% en volumen) resulta miscible (capaz de mezclarse completamente).

Tipos de Combustibles Derivados

Gasolina

Dentro de la fracción de gasolina se encuentran: parafinas, ciclopentano, ciclohexano y benceno.

Clasificación de Gasolinas

1. Gasolinas Naturales: Se producen por separación del gas natural.
2. Gasolinas de Destilación: Se obtienen al destilar el petróleo crudo a presión atmosférica.
3. Gasolinas Refinadas: Se obtienen a partir de una fracción de corte alto que se somete a otro proceso (craqueo o reformado).

Octanaje

El Octanaje es una medida de la resistencia de un combustible a la detonación.

El índice de octano se determina mediante los métodos Motor y Research.

El plomo y el manganeso aumentan el índice de octano.

Naftas

Las Naftas son disolventes que se encuentran entre la gasolina y el combustible diésel.

Se clasifican en ligeras y pesadas.

Gasóleos (Diésel)

Los componentes de la fracción de gasóleos son hidrocarburos con un mayor número de átomos de C (C₁₅ - C₂₅).

Cetanaje

El Cetanaje es la cantidad presente (porcentaje en volumen) de cetano (n-hexadecano, C₁₆H₃₄), donde el n-cetano tiene un índice de 100.

Control de Calidad y Combustibles Residuales

• Agua y Sedimentos: Su determinación nos sirve para saber si hay condensación en los tanques (el exceso de agua es perjudicial).
• Punto de Obstrucción: A baja temperatura, si el porcentaje de parafínicos es alto, se forman cristales parafínicos que obstruyen los filtros.
• Fuelóleos: Son combustibles residuales que quedan cuando el crudo es sometido a procesos de destilación.