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El ABC de la Combustión Industrial

Si referimos estos criterios en el análisis de la combustión, podemos encontrar muchas de las soluciones a los problemas comúnmente encontrados en equipos donde la combustión es fundamental para la calidad del producto y la eficiencia energética de la Industria.

La combustión es uno de los procesos termodinámicos más utilizados en la industria de producción, mucha manufactura depende de este proceso, no solo influye en la calidad del producto, sino también la competitividad de la Industria, por lo tanto es muy necesario evaluar la calidad de la Combustión para el proceso y la eficiencia de combustión para el ahorro. Siendo estas dos corrientes de análisis, cuando se trata de estudiar la combustión.

La combustión básicamente es un proceso de oxidación, donde la Energía química es liberada en energía molecular. Existe un importante incremento de temperatura de las masas, en consecuencia, se tiene un incremento de la energía interna de la reacción, además del flujo de calor (emisión de luz). Este proceso es complejo, existe mucha teoría a aplicar (teoría de la reacción química, flujo de calor radiante y convectivo, balance de masas y energía, además de proceso físico de la combustión).

Para un mejor manejo del problema, existe muchas reglas prácticas y conceptos que buscan simplificar el análisis.

(1) El combustible determina la facilidad de la combustión y este se reduce muchas veces a la relación de Carbono e Hidrogeno que la componen. Para una evaluación básica de la calidad de  combustible, es importante conocer la composición volumétrica y  el análisis gravimétrico. Con estos elementos podemos predecir las características de la combustión y dimensionar adecuadamente la cámara de combustión.

(2) El Comburente es el elemento que provoca la combustión, la activa (Oxigeno, Aire). Sumado al equilibrio de la temperatura mínima de ignición. De esto se deduce que los elementos mínimos de una combustión son: Combustible- Comburente -Temperatura de Ignición.

(3) Conocidos los reactivos podemos definir la ecuación de la combustión. El resultado de la combustión está en la composición de los elementos básicos del producto (Gases de Combustión) CO, CO2, H2O, N2, O2 y otros gases característicos como el NOx, SOx, que también merecen un especial estudio por la relación con el problema de medio ambiente.

(4) La ecuación estequiométrica nos define la mejor condición de combustión, o combustión ideal. La combustión completa define la máxima producción de CO2 y también puede definir la ausencia de CO. El tener la mezcla estequiométrica (Combustible y aire, teórico), no determinan que la combustión sea ideal, esta está determinada por las condiciones de combustión. Mezcla homogénea, cámara de combustión, humedad, temperatura, presión de cámara entre otras características que determinan una combustión eficiente.

(5) La relación aire combustible es un elemento de control muy importante para controlar las mejores condiciones de eficiencia de combustión, este valor solo sirve para una condición de combustión determinadas. Entonces cada sistema de combustión tiene una condición optima de relación aire combustible.

(6) Para realizar un balance adecuado de la ecuación de combustión se tiene que realizar un análisis químico- molecular, un análisis gravimétrico y volumétrico, así tendremos los elementos básicos para trabajar con los combustibles, el proceso de combustión y  manejo de los gases de combustión.

(7) La combustión real es siempre incompleta, en general solo podemos hablar de condiciones mínimas de CO, pero nunca cero.

(8) La humedad del aire también un factor importante para los resultados de la combustión.

(9) Para el análisis de la combustión se pueden tener: La fórmula del combustible y el análisis de los productos. Entonces el proceso de combustión no solo en una transformación de la composición de productos, también genera un calor de reacción o calor de combustión.

(10) El Poder calorífico no es más  que el calor de reacción de una unidad de masa a condiciones estándar, siendo el poder calorífico superior cuanto consideramos el calor latente del vapor de agua producido y el bajo es cuando no. También otros acostumbran mencionar la medición a presión y a volumen constante, siendo la diferencia despreciable para los cálculos de ingeniería.

(11) El término que nos ayuda mucho en el balance energético es definir la entalpia del proceso de combustión

(12) Los procesos de combustión son exotérmicos por lo tanto el calor transferido es negativo. La energía de formación en el proceso está determinada por el  producto formado y este es una valor nominal.

Por: Ing. Jaime Segura

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