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Combustibles

Diana Ortiz Ingeniería Spanish

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Combustibles

Entalpía de formación y entalpía de combustión
- Entalpía de formación (hf)
  - Estado específicado según la composición química
    - Elementos estables
      - O2,N2, H2, C
  - Procesos de combustión incompleta
  - Depende de la fase del combustible (sólido, líquido o gaseoso)
- Entalpía de combustión (hc)
  - Hc= Hproducto - Hreactivo
    - Depende de la temperatura y la presión
  - Cantidad de calor liberada de 1 kg de combustible
  - Procesos de combustión completa
  - Poder calorífico
    - Superior (PCS)
      - Agua en forma líquida
    - Inferior (PCI)
      - En forma de vapor
  - Variaciones en la composición
    - Gas natural
    - Carbón mineral
    - Combustóleo
- Flujo estable
  - 25 °C y 1 atm
Combustibles
- Petróleo crudo
  - Gasolina
  - Queroseno
  - Combustible diesel
  - Combustóleo
- Carbón
- Gas natural
  - Gas natural comprimido
  - Gas natural licuado
  - Gas natural licuado de petróleo
  - 35% del potencial de trabajo se pierde
    - Proceso de combustión irreversible
- Etanol
- Metanol
Procesos de combustión teórica y real
- Combustión teórica
  - Combustión completa
    - Aire teórico
      - Cantidad de aire químicamente correcto
- Combustión real
  - Combustión incompleta
    - Aire teórico porcentual
      - Exceso de aire
    - Deficiencia aire porcentual
      - Cantidades menores
- Análisis de gases de combustión Orsat
Temperatura de flama adiabática
- Temperatura máxima de los productos a la salida del sistema
  - Flujo estable
    - Q = 0 ; W=0
      - hproducto = hreactivos
  - El valor de la temperatura depende de
    - El estado de los reactivos
    - El grado al que se completa la reacción
    - Cantidad de aire utilizado
- Q alrededores = 0
- Importante para el diseño de cámaras de combustión, turbinas de gas y toberas
- Combustión completa
  - Temperatura máxima con aire teórico
- Combustión incompleta
  - Temperatura disminuye por el exceso o disminución de aire
Primera ley de sistemas reactivos
- Sistemas de flujo estable
  - Químicamente reactivo
    - Energía cinética y potencial son insignificantes
      - Transferencia neta de energía hacía el sistema por mol de combustible - transferencia neta de energía fuera del sistema por mol de combustible
        Mediante calor, trabajo y la masa
      - Q - W= Hproducto - Hreacción
      - No implica interacciones de TRABAJO (W)
      - Proceso típico de combustión
        Energía de reactivos que ingresan al sistema - energía de productos fuera del sistema
        Mediante masa por mol de combustible
- Sistemas cerrados
  - Químicamente reactivo
    - Implica interacciones de trabajo (W)
    - (Q entrada - Q salida) + (W entrada - W salida)= U producto - U reactivos
      - Transferencia de calor y trabajo realizado por el sistema
- Balance de energía
Cambio de entropía de sistemas reactivos
- Entropía (s)
  - Exergía
  - Destrucción de exergía
  - Balance de entropía
    - Sistemas cerrados o de flujo estable
      - Qk/Tk + S generada = S productos - S reactivos
    - Reactivos y no reactivos
      - S entrada - S salida + S generada = ∆ S sistema
  - Sistemas extendidos (s total)
    - Temperatura frontera = temperatura ambiente
- Asociado con reacciones químicas
- Tercera ley de la termodinámica
  - La entropía de una sustancia cristalina pura a la temperatura del cero absoluto es cero
    - Entropía absoluta
Segunda ley de sistemas reactivos
- Exergía destruida
  - X destruida = T0 x S generada
- ∆ Exergía de reactivo y producto
  - Trabajo reversible de la reacción química (W rev)
    - Trabajo máximo de un proceso
    - Función de Gibbs de formación
      - Elementos estables y compuestos
        25°C y 1 atm
Combustión
- Oxidación del combustible
  - Aire
  - Oxígeno puro
- Liberación de energía
- Cámara de reacción
  - Reactivos
  - Productos
- Principio de conservación de masa
- Relación aire - combustible
  - AC= masa aire/masa combustible
    - Relación equivalente
Celdas de combustible
- Energía química en energía eléctrica
  - Forma isotérmica
  - Potencial eléctrico eficiente y de calidad
    - Usando combustibles
      - Gas natural
      - Hidrógeno
      - Propano
      - Biogas
- Microchips de la industria energética
- Creada por William Groves en 1839