Consumo de energía global 2008Consumo de energía global 2008

Fuente: IEA, 2008, Renewables information 2008Fuente: IEA, 2008, Renewables information 2008

Proyecciones futuras por tipo de energíaProyecciones futuras por tipo de energía

Source: German advisory council on global change, 2003Source: German advisory council on global change, 2003

COMBUSTIBLESCOMBUSTIBLES

DefiniciónDefinición

Llamamos combustible a toda sustancia natural o artificial, en estado Llamamos combustible a toda sustancia natural o artificial, en estado sólido, líquido o gaseoso que combinado con el oxígeno produce una sólido, líquido o gaseoso que combinado con el oxígeno produce una reacción con desprendimiento de calor.reacción con desprendimiento de calor.

Para que una sustancia sea considerada como combustibles nivel Para que una sustancia sea considerada como combustibles nivel industrial, debería cumplir con algunos requisitos, por ejemplo:industrial, debería cumplir con algunos requisitos, por ejemplo:

Disponibilidad en grandes cantidades. Disponibilidad en grandes cantidades.

Bajo costo de operación (obtención, transporte y almacenaje)Bajo costo de operación (obtención, transporte y almacenaje)

Aplicabilidad ( poder quemarla con la tecnología disponible Aplicabilidad ( poder quemarla con la tecnología disponible ))Poder calorífico razonable.Poder calorífico razonable.

Poder calorífico de un combustiblePoder calorífico de un combustible

Es la energía liberada en la combustión completa de una Es la energía liberada en la combustión completa de una unidad de combustible una vez que los productos se llevan unidad de combustible una vez que los productos se llevan a las mismas condiciones de presión y temperatura que los a las mismas condiciones de presión y temperatura que los reactivos.reactivos.Esa cantidad de energía liberada por una unidad de masa Esa cantidad de energía liberada por una unidad de masa de materia, se desprende al producirse una reacción de materia, se desprende al producirse una reacción química de oxidación.química de oxidación.La reacción química se produce por la unión de un La reacción química se produce por la unión de un combustible con un comburente.combustible con un comburente.Es decir que el carbono más el oxígeno pasa a anhídrido Es decir que el carbono más el oxígeno pasa a anhídrido carbónico.carbónico.

UNIDADES EMPLEADASUNIDADES EMPLEADAS

Kcal/kgKcal/kg

Kcal/m³Kcal/m³

BTU/lbBTU/lb

BTU/pie³BTU/pie³

Denominaciones del poder caloríficoDenominaciones del poder calorífico

Están definidos lo que conocemos como Poder Calorífico Están definidos lo que conocemos como Poder Calorífico Superior ( PCS ) y Poder Calorífico Inferior ( PCI )Superior ( PCS ) y Poder Calorífico Inferior ( PCI )

PCS es el calor producido por la reacción de la combustión PCS es el calor producido por la reacción de la combustión (Qs), el agua producto de la combustión se la considera en (Qs), el agua producto de la combustión se la considera en estado líquido.estado líquido.

PCI es el calor utilizable producto de la combustión (Qi), el PCI es el calor utilizable producto de la combustión (Qi), el agua producto de la combustión se la considera en estado agua producto de la combustión se la considera en estado de vapor, no se tiene en cuenta la energía de la de vapor, no se tiene en cuenta la energía de la condensación de esa agua.condensación de esa agua.Solo se dispone del calor de oxidación del combustible.Solo se dispone del calor de oxidación del combustible.

Interpretación PCIInterpretación PCI

Interpretación PCSInterpretación PCS

El vapor de agua contenido en los productos de El vapor de agua contenido en los productos de combustión, depende básicamente de dos factores:combustión, depende básicamente de dos factores:

- La humedad propia del combustible- La humedad propia del combustible

- El agua formada por la combustión propia del hidrógeno - El agua formada por la combustión propia del hidrógeno del combustible. del combustible.

Al condensar el vapor de agua producto de la combustión, Al condensar el vapor de agua producto de la combustión, entrega la siguiente energía:entrega la siguiente energía:

Dependiendo si el proceso se da a presión constante o a Dependiendo si el proceso se da a presión constante o a volumen constante tendremos dos poderes caloríficos volumen constante tendremos dos poderes caloríficos distintos: Qp y Qvdistintos: Qp y Qv

En general los procesos de combustión en las calderas son En general los procesos de combustión en las calderas son a presión constante o prácticamente constante.a presión constante o prácticamente constante.

En ese caso la relación entre el Qps y Qpi es:En ese caso la relación entre el Qps y Qpi es:

Qps = Qpi + 9.H.h fg ( para combustibles que no tienen Qps = Qpi + 9.H.h fg ( para combustibles que no tienen agua en su composición)agua en su composición)

Siendo:Siendo:H = Cantidad de hidrógenos en el combustible.H = Cantidad de hidrógenos en el combustible.Hfg = entalpía de cambio de estado del agua a 1 atmHfg = entalpía de cambio de estado del agua a 1 atm

Esta entalpía de vaporización o calor de vaporización se Esta entalpía de vaporización o calor de vaporización se define como la cantidad de energía para que una unidad define como la cantidad de energía para que una unidad de masa de una sustancia que se encuentre en equilibrio de masa de una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atm, pase con su propio vapor a una presión de una atm, pase completamente del estado líquido al estado gaseoso. completamente del estado líquido al estado gaseoso.

Considerando el % de agua en el combustible:Considerando el % de agua en el combustible:

Siendo:Siendo:PCI = Poder calorífico inferior (Kcal/kg comb)PCI = Poder calorífico inferior (Kcal/kg comb)PCS = Poder calorífico superior (Kcal/kg comb) PCS = Poder calorífico superior (Kcal/kg comb) 597 = Calor de condensación agua a 0º C (Kcal/Kg agua)597 = Calor de condensación agua a 0º C (Kcal/Kg agua)G = Porcentaje en peso del agua formada por la G = Porcentaje en peso del agua formada por la combustión del H2 más la humedad propia del combustible combustión del H2 más la humedad propia del combustible (Kg de agua/Kg de combustible)(Kg de agua/Kg de combustible)

9 = Kg de agua que se forman al oxidarse un Kg de 9 = Kg de agua que se forman al oxidarse un Kg de hidrógenohidrógenoH = Porcentaje de hidrógeno contenido en el combustibleH = Porcentaje de hidrógeno contenido en el combustibleH2O = Porcentaje de humedad del combustible.H2O = Porcentaje de humedad del combustible.

CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLESCLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES

Las más conocidas son:Las más conocidas son:SólidosSólidos- naturales: madera (chips, astillas, rolos), carbón mineral, - naturales: madera (chips, astillas, rolos), carbón mineral, esquistos bituminosos (rocas con petróleo proveniente de esquistos bituminosos (rocas con petróleo proveniente de fauna y flora acuáticas).fauna y flora acuáticas).- elaborados: coke, carbón vegetal, subproductos (aserrín - elaborados: coke, carbón vegetal, subproductos (aserrín y recortes, pellets, cáscara de arroz)y recortes, pellets, cáscara de arroz)LíquidosLíquidos- naturales: petróleo- naturales: petróleo-elaborados: gasolinas, fuel-oil, alcohol, biodiesel-elaborados: gasolinas, fuel-oil, alcohol, biodieselGaseososGaseosos- naturales: gas natural- naturales: gas natural- elaborados: GLP, biogas, gas de gasógeno- elaborados: GLP, biogas, gas de gasógeno

Dentro de las propiedades más relevantes encontramos:Dentro de las propiedades más relevantes encontramos:DensidadDensidad

- absoluta, relación entre masa y volumen- absoluta, relación entre masa y volumen- relativa, relación entre la densidad de un combustible y la - relativa, relación entre la densidad de un combustible y la del agua o la del airedel agua o la del aire

Punto de fluidezPunto de fluidez

Temperatura más baja a la cual el combustible líquido fluye Temperatura más baja a la cual el combustible líquido fluye en las cañerías en condiciones normalesen las cañerías en condiciones normales

Viscosidad cinemáticaViscosidad cinemática

Medida de la resistencia del fluido al escurrimiento. Se Medida de la resistencia del fluido al escurrimiento. Se determina en viscosímetros, midiendo el tiempo que determina en viscosímetros, midiendo el tiempo que demora el combustible en escurrir a través de un orificio demora el combustible en escurrir a través de un orificio calibrado.calibrado.

Viscosidad dinámicaViscosidad dinámica

Es el cociente entre la viscosidad cinemática y la densidadEs el cociente entre la viscosidad cinemática y la densidad

Flash pointFlash point

Es la temperatura más baja del combustible a la que se Es la temperatura más baja del combustible a la que se forman vapores inflamables.forman vapores inflamables.

Límite de inflamabilidadLímite de inflamabilidad

Porcentaje de gas presente en la mezcla gas – aire.Porcentaje de gas presente en la mezcla gas – aire.Tenemos los límites inferior y superiorTenemos los límites inferior y superior

Límite inferior Límite superior

Metano 5% 15%

Propano 2% 10%

Butano 1,8% 8,4%

Acetileno 2,5% 80%

Para que la combustión se produzca, la mezcla se debe Para que la combustión se produzca, la mezcla se debe encontrar entre estos dos valores de límites de encontrar entre estos dos valores de límites de inflamabilidad.inflamabilidad.

Número o Índice de WoobeNúmero o Índice de Woobe

Es para combustibles gaseosos y se define como la Es para combustibles gaseosos y se define como la relación entre el poder calorífico superior y la raíz cuadrada relación entre el poder calorífico superior y la raíz cuadrada de su densidad relativa al aire.de su densidad relativa al aire.

W = Qps / W = Qps / ѴѴρρaa

El número de Woobe nos permite clasificar los gases en El número de Woobe nos permite clasificar los gases en tres familias, siendo intercambiables los gases de una tres familias, siendo intercambiables los gases de una misma familia, sin necesidad de intervenir en el sistema de misma familia, sin necesidad de intervenir en el sistema de quemado. quemado.

Contenido de humedadContenido de humedad

Muy importante en los combustibles sólidosMuy importante en los combustibles sólidos