Combustible
Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de unaenergía de su forma potencial (energía de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono y algún otro compuesto quimico. En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay excepciones que se explican a continuación.
Hay varios tipos de combustibles:
- Entre los combustibles sólidos se incluyen el carbón, la madera y la turba. El carbón se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover máquinas a vapor o directamente para producir calor utilizable en usos térmicos (calefacción). La turba y la madera se utilizan principalmente para la calefacción doméstica e industrial, aunque la turba se ha utilizado para la generación de energía y las locomotoras que utilizaban madera como combustible eran comunes en el pasado.
- Entre los combustibles fluidos, se encuentran los líquidos como el gasóleo, el queroseno o la gasolina (o nafta) y los gaseosos, como el gas natural o los gases licuados de petróleo (GLP), representados por el propano y el butano. Las gasolinas, gasóleos y hasta los gases, se utilizan para motores de combustión interna.El combustible se utiliza en autos lo que contamina grandes ciudades y tambien el medio ambiente
En los cuerpos de los animales, el combustible principal está constituido por carbohidratos, lípidos, proteínas, que proporcionan energía para el movimiento de los músculos, el crecimiento y los procesos de renovación y regeneración celular, mediante una combustión lenta, dejando también, como residuo, energía térmica, que sirve para mantener el cuerpo a la temperatura adecuada para que funcionen los procesos vitales.
Se llaman también combustibles a las sustancias empleadas para producir la reacción nuclear en el proceso de fisión, aunque este proceso no es propiamente una combustión.
Tampoco es propiamente un combustible el hidrógeno, cuando se utiliza para proporcionar energía (y en grandes cantidades) en el proceso de fusión nuclear, en el que se funden atómicamente dos átomos de hidrógeno para convertirse en uno de helio, con gran liberación de energía. Este medio de obtener energía no ha sido dominado en su totalidad por el hombre (salvo en su forma más violenta: la bomba nuclear de hidrógeno, conocida también como Bomba H) pero en el universo es común, específicamente como fuente de energía de las estrellas.
Contenido
1 Características
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[editar]Características
La principal característica de un combustible es el calor desprendido por la combustión completa una unidad de masa (kilogramo) de combustible, llamado poder calorífico, se mide en julios partido por kilogramo, en el sistema internacional (SI) (normalmente en kilojulios por kilogramo, ya que el julio es una unidad muy pequeña). En el obsoleto sistema técnico de unidades, en calorías partido por kilogramo y en el sistema anglosajón en BTU por libra.
Tabla de poderes caloríficos de sustancias combustibles.
| Combustible | MJ/kg | kcal/kg |
|---|---|---|
| Gas natural | 53,6 | 12 800 |
| Acetileno | 48,55 | 11 600 |
| Propano Gasolina Butano | 46,0 | 11 000 |
| Gasoil | 42,7 | 10 200 |
| Fueloil | 40,2 | 9 600 |
| Antracita | 34,7 | 8 300 |
| Coque | 32,6 | 7 800 |
| Gas de alumbrado | 29,3 | 7 000 |
| Alcohol de 95º | 28,2 | 6 740 |
| Lignito | 20,0 | 4 800 |
| Turba | 19,7 | 4 700 |
| Hulla | 16,7 | 4 000 |
Combustibles fósiles
Los combustibles fósiles se formaron hace millones de años a partir de restos orgánicos de plantas y animales muertos. Durante miles de años de evolución del planeta, los restos de seres vivos que lo poblaron en sus distintas etapas se fueron depositando en el fondo de mares, lagos y otras masas de agua. Allí se cubrieron por sucesivas capas de sedimentos. Las reacciones químicas de descomposición y la presión ejercida por el peso de esas capas durante millones de años, transformaron esos restos orgánicos en lo que ahora conocemos como combustibles fósiles. Son recursos no renovables, o mejor dicho, son renovables, pero harían falta millones de años para su renovación, y en algún momento, se acabarán. Por el contrario, otros combustibles, como la maderasolamente requieren años para su renovación.
Químicamente, los combustibles fósiles son mezclas de compuestos orgánicos mineralizados que se extraen del subsuelo con el objeto de producir energía por combustión. El origen de esos compuestos es materia orgánica que, tras millones de años, se ha mineralizado. Se consideran combustibles fósiles al carbón, procedente de la madera de bosques del periodo carbonífero, el petróleo y el gas natural, procedentes de otros organismos.
Entre los combustibles fósiles más utilizados se encuentran los derivados del petróleo: gasolinas, naftas, gasóleo, fuelóleo; los gases procedentes del petróleo (GLP): butano, propano; el gas natural, y las diversas variedades del carbón: turba, hullas, lignitos, etc.
[editar]Biocombustibles
Los llamados biocombustibles (un tanto impropiamente porque los combustibles fósiles también proceden de materia orgánica, materia viva, fosilizada), son sustancias procedentes del reino vegetal, que pueden utilizarse como combustible, bien directamente, o tras una transformación por medios químicos.
Entre ellos se encuentran:
- sólidos (aprovechamiento de materias sólidas agrícolas: madera o restos de otros procesos, como cáscaras no aprovechables de frutos), que se aglomeran en pellas combustibles;
- líquidos, en general procedentes de transformaciones químicas de ciertas materias orgánicas, como el Bioalcohol o el Biodiésel
- gaseosos, como el llamado biogás, que es el residuo natural de la putrefacción de organismo vivos en atmósfera controlada y que está compuesto de metano y dióxido de carbono a partes más o menos iguales.
Gas natural
El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con elpetróleo (acumulación de plancton marino) o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2, H2S, helio y mercaptanos. Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene hasta 49% de CO2. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural.
Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El gas obtenido así se llama biogás.
Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído se separa de la mezcla porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO2) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para su almacenamiento, el dióxido de carbono (CO2) solidificaría interfiriendo con el proceso criogénico. El CO2 puede ser determinado por los procedimientos ASTM D 1137 o ASTM D 1945.
El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia ácida. La detección y la medición de H2S se puede realizar con los métodos ASTM D2385 o ASTM D 2725.
Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añaden trazas de compuestos de la familia de los mercaptano entre ellos el metil-mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea.
Acetileno
El acetileno o etino es el alquino más sencillo. Es un gas, altamente inflamable, un poco más ligero que el aire e incoloro. Produce una llama de hasta 3.000 ºC, una de las temperaturas de combustión más altas conocidas, superada solamente por la del hidrógeno atómico (3400 ºC - 4000 ºC), el cianógeno (4525 ºC) y la del dicianoacetileno(4987 ºC).
Obtención del acetileno
En petroquímica se obtiene el acetileno por quenching (el enfriamiento rápido) de una llama de gas natural o de fracciones volátiles el petróleo con aceites de elevado punto de ebullición. El gas es utilizado directamente en planta como producto de partida en síntesis. Un proceso alternativo de síntesis, más apto para el laboratorio, es la reacción de agua con carburo cálcico (CaC2); se forma hidróxido de calcio y acetileno, el gas formado en esta reacción a menudo tiene un olor característico a ajo debido a trazas defosfina que se forman del fosfuro cálcico presente como impureza.
Propano
El propano (del griego pro primer orden y pion grasa, y el sufijo químico -ano dado que es el primero en los ácidos grasos) es un gas incoloro e inodoro. Pertenece a loshidrocarburos alifáticos con enlaces simples de carbono, conocidos como alcanos. Su fórmula química es C3H8:
Generales
Las mezclas de propano con el aire pueden ser explosivas con concentraciones del 1,8 al 9,3 % Vol de propano. La llama del propano, al igual que la de los demás gases combustibles, debe de ser completamente azul; cualquier parte amarillenta, anaranjada o rojiza de la misma, denota una mala combustión. A temperatura ambiente, es inerte frente a la mayor parte de los reactivos aunque reacciona por ejemplo con el bromo en presencia de luz. En elevadas concentraciones el propano tiene propiedades narcotizantes.
[editar]Historia
El propano se identificó como componente volátil en la gasolina por el Dr. Walter O. Snelling de la oficina de minas de EE.UU. en 1910. Debido a la volatilidad de estos hidrocarburos ligeros, fueron conocidos como "salvajes" ("wild" en inglés) por la gran presión de vapor en la gasolina no refinada. El 31 de marzo, el New York Times informó sobre el trabajo con gas licuado del Dr. Snelling y que "... una botella de acero de este gas será suficiente para alumbrar un hogar común durante tres semanas."2
[editar]Tensión de vapor
Tensión de vapor del propano en función de la temperatura:
| Temperatura (°C) | Presión (Pa) |
|---|---|
| 80 | 1 765 197 |
| 40 | 1 287 123 |
| 30 | 1 103 248 |
| 15 | 735 499 |
| 0 | 490 333 |
| -10 | 372 653 |
| -20 | 269 683 |
| -30 | 184 365 |
| -40 | 122 583 |
[editar]Síntesis
El propano se suele obtener del gas natural o de los gases de los procesos de "cracking" producidos en las instalaciones petroquímicas.
[editar]Usos
El principal uso del propano es el aprovechamiento energético como combustible. Con base al punto de ebullición más bajo que el butano y el mayor valor energético por gramo, a veces se mezcla con éste o se utiliza propano en vez de butano. En la industria química es uno de los productos de partida en la síntesis del propeno. Además se utiliza como gas refrigerante (R290) o como gas propulsor en aerosoles.
Gasolina
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos alifáticos derivada del petróleo que se utiliza comocombustible en motores de combustión interna con encendido por chispa convencional o por compresión (DiesOtto), así como en estufas, lámparas, limpieza con solventes y otras aplicaciones. En Argentina, Paraguay y Uruguay, la gasolina se conoce como «nafta» (del árabe «naft»), y en Chile, como «bencina».
Tiene una densidad de 680 g/L1 (un 20% menos que el gasoil, que tiene 850 g/L). Un litro de gasolina tiene una energía de 34,78 megajulios, aproximadamente un 10% menos que el gasoil, que posee una energía de 38,65 megajulios por litro de carburante. Sin embargo, en términos de masa, la gasolina tiene 3,5% más de energía.
Butano
El butano (de ácido butírico y éste del latín butyrum, 'manteca'3 y del sufijo -ano) es un hidrocarburo liberado en la fermentación de las mantecas rancias, de ahí su nombre. También llamado n-butano, es un hidrocarburo saturado, parafínico o alifático, inflamable, gaseoso que se licúa a presión atmosférica a -0,5 °C, formado por cuatro átomos de carbono y por diez de hidrógeno, cuya fórmula química es C4H10. 4 También puede denominarse con el mismo nombre a un isómero de este gas: el isobutano ometilpropano.
Como es un gas incoloro e inodoro, en su elaboración se le añade un odorizante (generalmente un mercaptano) que le confiere olor desagradable. Esto le permite ser detectado en una fuga, porque es altamente volátil y puede provocar una explosión.
En caso de extinción de un fuego por gas butano se emplea dióxido de carbono (CO2), polvo químico o niebla de agua para enfriar y dispersar vapores.
El butano comercial es un gas licuado, obtenido por destilación del petróleo, compuesto principalmente por butano normal (60%), propano (9%), isobutano (30%) yetano (1%).
Aplicaciones
La principal aplicación del gas butano (C4H10) es comocombustible en hogares para la cocina y agua caliente, y en los mecheros de gas. No suele consumirse en grandes cantidades debido a sus limitaciones de transporte y almacenaje.
No es adecuado para su transporte vía gasoductos ya que por su alta temperatura de licuefacción se podría condensar en las conducciones. De hecho se eliminan los restos de butano y propano del gas natural por este motivo.
[editar]En España
En España el gas butano se transporta en la típicabombona de butano, que es un envase cilíndrico, el cual se dilata cuando la temperatura del butano aumenta en exceso, de paredes de acero, normalmente de color naranja, y que contiene 12,5 kg de butano. También existen nuevas bombonas de butano más ligeras, fabricadas con otros materiales como el aluminio.
Su regulación aparece en el Real Decreto 1085/1992 de 11 de septiembre por el que se aprueba el Reglamento de la actividad de distribución de Gases Licuados del Petróleo. En su artículo 22, determina las obligaciones de los titulares de los contratos de dicho suministro. Entre ellas, se encuentra la revisión de la instalación cada cinco años por una empresa instaladora legalmente habilitada para ello.5 Similares medidas se han tomado en otros países.
Gasóleo
(Redirigido desde «Gasoil»)
El gasóleo, también denominado gasoil o diésel, es un líquido de color blanco o verdoso y de densidad sobre 832 kg/m³ (0,832 g/cm³),1 compuesto fundamentalmente por parafinas y utilizado principalmente como combustible en motores diésel y en calefacción. Su poder calorífico es de 35,86 MJ/l (45,10 MJ/Kg).1
Cuando es obtenido de la destilación del petróleo se denomina petrodiésel y cuando es obtenido a partir de aceites vegetales se denomina biodiésel. El diésel cuesta algo menos que la gasolina por una cuestión de impuestos, su rendimiento es más eficaz (un vehículo diésel consume menos combustible por distancia recorrida que un vehículo de gasolina).[cita requerida]
En los motores Diésel, su combustión no utiliza la chispa de una bujía para encender la mezcla (donde el gasóleo es el combustible y el oxígeno el comburente), sino el aumento de presión y por lo tanto, de temperatura en la compresión que se produce en el segundo tiempo de los motores de combustión interna. En el motor de cuatro tiempos, dependiendo de las carreras del pistón, se dan sucesivamente admisión, compresión, expansión (tras la combustión de la mezcla) y escape. En el motor de dos tiempos la admisión ocurre en la misma carrera que la expansión y la compresión en la misma carrera que el escape.
