Unidad
5 Actividad
7 “Reacciones orgánicas”
Combustión de gas en una
estufa.
Las estufas que utilizan para su
funcionamiento como combustible el gas se les denomina estufa a gas. Estas estufas
están acondicionadas en su sistema y partes para realizar la combustión. El gas
es una fuente de energía que cede calor al hacer ignición, existen 2 categorías
de gas disponible para uso doméstico en México:
- Gas Natural
En su estado natural ambos gases,
natural y L.P., son inholoros y no tóxicos. Ninguno de los dos gases puede ser
quemado a no ser que éstos sean mezclados con una proporción de aire. El gas
L.P. tiene un mayor poder calorífico que el gas natural debido a que genera más
BTU´S (Unidad Térmica Británica, es una medida usada para el calor), cabe
mencionar que la distribución del gas natural es subterránea y el gas L.P. es
por medio de tanques contenedores.
La combustión es el proceso de
oxidación rápida de un elemento, acompañado de un aumento de calor y la
presencia de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste
en una combinación química con el oxigeno que lleva a la formación de dióxido
de carbono, monóxido de carbono y agua. Para que se lleve a cabo la combustión
en las estufas a gas se necesitan tres elementos básicos:
1.
La ignición, que
puede producirse por una chispa o flama.
2.
El combustible, gas
L.P. o gas natural.
3.
El aire, compuesto
principalmente de oxígeno, para que exista una combustión adecuada la cantidad
de aire debe ser aproximadamente del 75% de aire y un 25% de gas, dependiendo
del nivel del mar.
El encendido se encuentra en las
estufas integrado en las perillas de los quemadores, que se encuentran en el
frente de perillas y donde se ajusta el tamaño de la flama para los quemadores,
en el caso del horno la temperatura es controlada por un termocontrol o
termostato, el cual maneja temperaturas precisas, por lo que mantiene constante
la temperatura seleccionada que van de los 100 C hasta los 250 C.
Desarrollo
El proceso térmico de mayor interés practico por su
escala de utilización mundial, siendo a la vez muy fácil de realizar y muy
difícil de estudiar, sea el proceso de reacción química exotérrmica
automantenida por conducción de calor y difusión de especies, conocido como
combustión
En las reacciones de
combustión obtenemos calor combinando un combustible (gasolina, butano,
madera...) con el oxígeno del aire.
El calor generado al
transformarse el combustible vaporiza los componentes originados y hace saltar
sus electrones a niveles más altos. Al desexcitarse emiten luz y calor.
El tipo de luz que
emiten depende de los componentes gaseosos excitados.
En las combustiones de
compuestos que contienen carbono siempre se producen CO2 y H2O
con algo de CO.
La forma de la llama nos
indica si la combustión es rica o pobre.
En los estudios sobre las
zonas de la llama se especifican estas partes:
1.- Cono frío: no llega
oxígeno
2.- Cono de reducción: poco
oxígeno
3.- Cono de oxidación:
abundancia de oxígeno
4.- Zona de fusión: alcanza
los1500 ºC
En una combustión rica, con
mucho aporte de oxígeno, el butano se combina con el oxígeno y se convierte en
CO2 y H2O. Los dos son gases y escapan a la atmósfera.
C4
H 10+ 13/2 O2 ———> 4 CO2 + 5 H2O
Definiciones
básicas
Poder Calorífico
Es la
energía que la masa del combustible puede liberar, debido a una reacción química
de oxidación.
El
poder calorífico típico de los combustibles fósiles es:
PCcomb.fósiles ≈
19.500 Btu/lb = 10.000 kCal/kg
Poder
Calorífico Superior e Inferior
El agua
formada por la oxidación del combustible puede presentarse como líquido o como
vapor; esto da origen a dos valores de poder calorífico:
PCSUPERIOR → Agua
como líquido
PCINFERIOR → Agua
como vapor
Estequiometría de la Combustión
La
Oxidación Estequiométrica se da con cantidades de oxígeno justamente
necesarias.
Combustión
Estequiométrica de Metano en Oxígeno
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
1 mol
de metano + 2 moles de O2 generan 1 mol de CO2 y 2 moles de agua.
Combustión
Estequiométrica de Metano en Aire
CH4 + 2(O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2H2O + 2 x 3,76 N2
Nota:
El aire contiene una relación porcentual volumétrica Nitrógeno/Oxígeno de 79/21
(3,76).
Exceso
de Aire (EA):
La
combustión típica se da con exceso de aire.
El aire
en exceso se introduce a la cámara para asegurar que las moléculas de
combustibles estén rodeadas por suficiente aire de combustión.
La
combustión con EA genera oxígeno sin reaccionar.
Combustión
de Metano con Exceso de Aire
CH4 + 2 (1+ EA) (O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2H2O + 2 EA
O2 + 2 (1+EA) 3,76 N2
