Francisco José Entrena González - Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108

1 Poder calorífico inferior: se refiere a la cantidad de calor liberado en la oxidación completa del combustible, que puede ser aprovechado y que obtiene como producto vapor de agua. Parte de la energía se pierde durante el proceso evaporando el agua.

2 Poder calorífico superior: es la cantidad de calor que se genera en una reacción de oxidación teniendo como uno de sus productos agua líquida. El poder calorífico superior permite medir la cantidad de calor total producida.

Ejemplo

Se presenta la reacción de combustión:

En esta reacción se combina una molécula de metano (CH 4) con otra de oxígeno (O 2) para dar como resultado una molécula de dióxido de carbono (CO 2) y dos moléculas de agua (H 2O), además de calor. Como puede observarse en la combustión, se genera una cantidad de agua importante, por lo que su evaporación resta eficiencia al proceso de generación de calor.

Cuando se emplea madera para generar calor en una chimenea es muy importante que esta contenga una cantidad muy pequeña de humedad para que la combustión sea más eficiente, y también la cantidad de calor resultante sea mayor.

Podemos clasificar los distintos tipos de combustión atendiendo a la velocidad a la que se realiza el proceso y las proporciones de combustible y comburente empleadas en la reacción.

Cuando se produce una reacción de combustión existe un intervalo de tiempo entre la ignición inicial y la combustión rápido.

Definición

Ignición

Según la RAE, es la acción que inicia o desencadena ciertos procesos físicos o químicos.

La ignición se corresponde con la energía de activación necesaria para el inicio de la combustión, la cual puede provenir de una chispa eléctrica.

Los factoresque modifican la velocidad de combustión son:

1 El estado del combustible (líquido, sólido o gaseoso).

2 La humedad del combustible.

3 La cantidad de aire durante la reacción.

4 Otros factores (como el diseño de la cámara de combustión, la presencia de suciedad y elementos no deseados, etc.).

Según la velocidad de reacción de combustión

Las reacciones de combustión se producen a distintas velocidades,pudiendo distinguir entre tres tipos:

1 Combustiones lentas: se llevan a cabo sin la emisión de llamas o luz y generalmente irradian una cantidad de calor muy baja como consecuencia de la baja cantidad de oxígeno existente.

Sabía que...

Las combustiones lentas están catalogadas como muy peligrosas en incendios domésticos, ya que de producirse una repentina entrada de aire (comburente) el fuego se aviva rápidamente, activando el incendio.

2. Combustiones rápidas:generan fuertes emisiones de luz y calor como consecuencia de las combustiones espontáneas que se llevan a cabo en su interior.

3. Combustiones estables:son aquellas en la que la proporción de combustible y comburente se mantiene constante y por tanto su velocidad de combustión a lo largo del ciclo. Las combustiones estables permiten un menor consumo de combustible.

Consejo

La mayoría de los accidentes domésticos se deben al fuego en la cocina. Si el aceite de una sartén comienza su combustión, se recomienda tapar esta, de manera que al privar la reacción de oxígeno esta finalice. Nunca intentar apagar el fuego de una sartén con aceite con agua, ya que se consigue el efecto contrario.

Según las proporciones del combustible y comburente

Diferenciamos tres tipos de combustiones en función de las proporciones de combustible y comburente en la reacción:

1 Combustión incompleta: donde se lleva a cabo una reacción con defecto de oxígeno, al aportarse una cantidad de aire menor a la necesaria para quemar completamente el combustible. Las combustiones con defecto de oxígeno favorecen la formación de monóxido de carbono (CO), altamente tóxico. Además, presentan el inconveniente de generar un exceso de humos y ser poco eficientes, al quedar parte del combustible sin reaccionar. Ejemplo: en el día a día podemos encontrar diferentes situaciones en las que se pueden producir reacciones de combustión incompleta, que pueden llegar a afectar a la salud de las personas. Algunos de estos casos son: la combustión incompleta de un brasero, un calentador de agua o la combustión incompleta que se produce en el motor de un automóvil.

2 Combustión completa: se produce cuando la reacción se realiza con un nivel de oxígeno mayor del necesario, lo que garantiza el máximo grado de oxidación del combustible. Este proceso queda intrínsecamente exento de emisión de sustancias combustibles en los gases de escape. No obstante, en la combustión completa se generan pérdidas de calor, debidas a una mayor eliminación de la cantidad de gases junto con los humos.Gases de escape en una combustión

3 Combustión estequiométrica: este tipo de reacción aporta al proceso la cantidad de aire necesaria (sin exceso, ni defecto) para quemar completamente todo el combustible.

Otras reacciones de combustión

Además de las combustiones estudiadas, existen dos reacciones de combustión muy importantes:

1 Deflagración: es una reacción de combustión a muy alta velocidad, en la que no se produce explosión. Durante el proceso de deflagración, la llama avanza mediante la difusión térmica de la energía. Este fenómeno se produce cuando el combustible es altamente inflamable. Un ejemplo de deflagración sería la combustión del gas butano en la hornilla cuando este es encendido mediante una chispa.

2 Detonación: la detonación ocurre a una velocidad mucho mayor que la deflagración, superando la barrera del sonido y generando una onda de choque. En los procesos de detonación es muy importante el diseño del contenedor de la mezcla para aumentar la potencia de la detonación.

La gasolina es un combustible que a temperatura y presión ambiental su combustión no produce una detonación; en cambio, cuando la gasolina es introducida a presión dentro del cilindro del motor, la combustión de esta genera una explosión de una gran fuerza de empuje. Por tanto, un mismo combustible puede realizar una combustión de deflagración o detonación en función del medio en el que está confinado.

Actividades

3. Clasifique la siguiente lista, según sea deflagración o detonación.

1 Encender una cerilla.

2 La pólvora de un cohete de fuegos artificiales.

3 Encender un calentador de butano.

4 Motor de combustión.

5 Combustión de un barril de gas inflamable.