Leccion Gc Combustion
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AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [1/38]
COMBUSTIÓN
1 Clasificación de los combustibles2 Combustibles líquidos y gaseosos3 Propiedades de los combustibles4 Aire de combustión y humos5 Combustión completa6 Temperatura de rocío de los humos7 Combustión incompleta. Diagramas de Ostwald y Bunte
Pedro G. Vicente Quiles
Área de Máquinas y Motores Térmicos
Departamento de Ingeniería de Sistemas Industriales
Universidad Miguel Hernández
1
COMBUSTIÓN
Introducción
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [2/38]
Los combustibles suponen actualmente el 80% de la energía primaria consumida en España
Consumos de energía primaria mediante combustibles en España: 52 % petróleo,13 % gas natural y 15 % carbón.
Consumos de energía final mediante combustibles en España: 61 % derivados delpetróleo, 14 % gas natural y 3 % carbón.
En el año 2000, el 65 % de la energía final consumida por la industria española fue a partirde combustibles:
Consumos industriales de combustibles: 24 % productos petrolíferos, 38 % gas nat-ural y 3 % carbón.
Además la industria consume el 30 % de la energía eléctrica, (60 % producida encentrales térmicas que queman combustibles fósiles).
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COMBUSTIÓN
Clasificación de los combustibles
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [3/38]
TIPO COMB. NATURALES COMB. ARTIFICIALESSólido Biomasa (madera, res. vegetales) Coque y menudos de coque
Turbas Alquitrán de carbónLignitos Carbón molido/pulverizadoHullas Carbón vegetalAntracitas Corteza, serrín, etc.
Briquetas y aglomeradosLíquido Crudo de petróleo Gasolina
KerosenoGasóleosA, B y CFuelóleos n◦1, n◦2, y BIA
Gaseoso Gas natural Gas de refineríaGas de horno de coque y altoGas pobre, gas de aguaGas de gasógenoGas de regeneradorG.L.P.’s (butano, propano)
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COMBUSTIÓN
Poder Calorífico de los combustibles
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [4/38]
El Poder Caloríficoes el calor cedido por unidad de combustible.
Poder calorífico superior(PCS). Es el poder calorífico determinado en un calorímetro,donde el vapor de agua producido en la combustión se condensacediendo aproxi-madamente 2510 kJ/kg, 600 kcal/kg.
Poder calorífico inferior(PCI). Es el poder calorífico determinado en un calorímetro,donde el vapor de agua no condensa. Este poder calorífico se emplea normalmenteen aplicaciones como calderas u hornos donde la temperaturas de los gases de escapesuele estar por encima de 150◦C y el vapor de agua no condensa.
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COMBUSTIÓN
Parámetros físicos de la combustión
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [5/38]
Temperatura de inflamaciónEs la temperatura del combustible a la que se inflamanpor primera vez los vapores emitidos por el combustible al ponerse en contacto conuna llama.
Temperatura de combustiónEs la temperatura del combustible, superior a la de infla-mación a la que se produce la combustión de los vapores del combustible, al menosdurante 5 segundos, al ponerse en contacto con una llama.
Límites de inflamabilidadProporciones relativas de combustible y comburente debenestar cercanas a la relación de la proporción estequiométrica. SiendoL el porcentajede combustible en la mezcla combustible comburente, se define:
• Límite inferior de inflamaciónLi, por debajo del cual no existe suficiente com-bustible para realizarse la combustión.
• Límite superior de inflamaciónLs, por encima del cual no existe suficiente com-burente.
Por tanto la combustión únicamente se realiza siLi < L < Ls. Los de inflamabilidaddependen de la temperatura y presión de la mezcla así como de la presencia de gasesinertes y vapor de agua.
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COMBUSTIÓN
Combustibles líquidos: Gasóleos y Fuelóleos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [6/38]
Gasóleo A. Carburante indicado para la utilización en los motores diésel de com-bustión interna (automóviles y vehículos industriales). Este gasóleo soporta unosimpuestos elevados.
Gasóleo B. Carburante indicado para tractores y máquinas que utilizan los profesion-ales del campo así como para combustible en embarcaciones dedicadas a las laboresde pesca.
Gasóleo C. Carburante para calefacción. Indicado asimismopara aplicaciones indus-triales.
Fuelóleo n◦1. Fuelóleo con una viscosidad cinemática a 100◦C de 25 mm2/s y uncontenido máximo de azufre del 2,7 %. Se comercializa asimismo con la etiqueta”BIA” que supone limitar el contenido de azufre al 1 %.
Fuelóleo no2. Fuelóleo con una viscosidad cinemática a 100◦C de 37 mm2/s y uncontenido máximo de azufre del 3,5 %.
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COMBUSTIÓN
Composición de los combustibles líquidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [7/38]
Composición en peso de combustibles líquidos comerciales (% peso).Composición Gasóleo C Fuelóleo no1 Fuelóleo no2Carbono C 86,0 % 84,6 % 83,7 %Hidrógeno H 11,1 % 9,70 % 9,2 %Nitrógeno N 1 % 1 % 1 %Azufre S 0,8 % 2,7 % 3,6 %Agua H2O 1 % 1,5 % 2 %Cenizas 0,1 % 0,5 % 0,5 %
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COMBUSTIÓN
Propiedades de los combustibles líquidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [8/38]
CARACTERÍSTICA Ud. GASÓLEO GASÓLEO GASÓLEO FUELÓLEO FUELÓLEO
A B C no1 BIA no2
Índice de cetano mínimo 46,0 mínimo 46,0 - - -
Número de cetano, aditivado mínimo 51,0 mínimo 49,0 - - -
Densidad a 15ºC kg/m3 mínimo 820 mínimo 820 - - -
máximo 845 máximo 880 máximo 880 - -
Contenido de azufre % peso máximo 0,35 máximo 2,0 máximo 2,0 máximo 1,0 máximo 3,5
Destilación (4): - -
65% recogido ºC mínimo 250 mínimo 250 mínimo 250 - -
80% recogido ºC máximo 350 - máximo 390 - -
85% recogido ºC - máximo 350 - - -
95% recogido ºC máximo 360 máximo 370 anotar - -
Viscosidad cinemática a 40ºC mm2/s mínimo 2,00 mínimo 2,00 - - -
máximo 4,50 máximo 4,50 máximo 7,0 - -
Viscosidad cinemática a 100ºC mm2/s - - -
- - - máximo 25 máximo 37
Punto de inflamación ºC superior a 55 superior a 55 superior a 60 superior a 65 superior a 65
Residuo carbonoso (sobre 10% final dest.) % m/m máximo 0,3 máximo 0,3 máximo 0,35 - -
Agua mg/kg máximo 200 máximo 200 - - -
Agua y sedimentos % V/V - - máximo 0,1 - -
Partículas sólidas mg/kg máximo 24 máximo 24 - - -
Contenido de cenizas % m/m máximo 0,01 máximo 0,01 - - -
Color (escala ASTM) máximo (2) máximo (6) coloreado negro negro
Transparencia y brillo cumple cumple cumple - -Poder Calofífico Superior mínima kJ/kg 43960 43960 43054 42290 41450Poder Calofífico Inferior mínima kJ/kg 41870 41870 40964 40190 39360
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COMBUSTIÓN
Combustibles gaseosos: GLP’s y gas natural
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [9/38]
GLP’s. En aplicaciones industriales se emplea principalmente el propano comercialconstituido por: C3H8 (92 %), butano C4H10 (4 %), etano C2H6 (2 %) y nitrógeno N(2 %). Los consumos de este producto se reparten en distribución a granel(30%) yenvasado(70%).
Gas natural. Constituido por: propano C3H8 (2,4 %), butano C4H10 (1 %), etanoC2H6 (7,6 %), metano CH4 (86 %), y nitrógeno N (3 %). El gas natural presenta laventaja de carecer prácticamente de resíduos. El suministro de gas natural se realizacanalizado donde únicamente de debe instalar una estación de regulación y medida(ERM), evitándose la instalación de depósitos de almacenamiento.
• Desarrollo de infraestructuras de transporte y distribución.
• Sustitución de combustibles en industriales y centrales térmicas.
• Construcción de una gran cantidad de nuevas centrales de ciclo combinado.
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COMBUSTIÓN
Composición de los combustibles gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [10/38]
Composición en volumen de combustibles gaseosos comerciales ( % vol).Composición Propano Gas NaturalMetano CH4 - 86 %Etano C2H6 2,0 % 7,6 %Propano C3H8 92,0 % 2,4 %Butano C4H10 4,0 % 1,0 %Nitrógeno N2 2,0 % 3,0 %
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COMBUSTIÓN
Fenómeno de la combustión
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [11/38]
La combustión es una reacción química exotérmica de oxidación-reducción entredos o más sustancias.
Se produce una ruptura de los enlaces de las moléculas de los reactivos y los átomosy electrones se reagrupan para formar los productos.
Se trata de una oxidación rápida de los elementos reactivos del combustible pro-duciéndose una liberalización rápida de la energía, manifestándose en forma de lla-ma.
Reactivos:
• Combustiblees la sustancia reductora de la combustión.
• Comburentees la sustancia oxidante de la combustión (oxígeno contenido en elaire: 23% en peso y 21% en volumen).
Productos:CO2, CO, H2O, SO2
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COMBUSTIÓN
Fenómeno de la combustión
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [12/38]
Las reacciones químicas que se emplean para análisis prácticos de la combustión completade un combustible con aire son las siguientes:
C+(O2+3,76N2) → CO2+3,76N2
CO+1/2(O2+3,76N2) → CO2+3,76/2N2
H2 +1/2(O2+3,76N2) → H2O+3,76/2N2
S+(O2+3,76N2) → SO2+3,76N2
CaHb +(a+b/4)(O2+3,76N2) → aCO2+b/2H2O+(a+b/4)3,76N2
El análisis de la combustión se diferencia en
Combustibles gaseosos: Composición en tanto por uno en volumen (o molar) dehidrógeno[H2], anhídrido carbónico[CO], nitrógeno[N2] hidrocarburos[CaiHbi], yagua[H2O].
Combustibles sólidos y líquidos: Composición en tanto por uno en peso de carbonoPC, hidrógenoPH2, oxígenoPO2, azufrePS, aguaPW y cenizasPA.
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COMBUSTIÓN
Reacciones de la combustión
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [13/38]
Las reacciones químicas que se emplean para análisis prácticos de la combustión completade un combustible con aire son las siguientes:
C+(O2+3,76N2) → CO2+3,76N2
CO+1/2(O2+3,76N2) → CO2+3,76/2N2
H2 +1/2(O2+3,76N2) → H2O+3,76/2N2
S+(O2+3,76N2) → SO2+3,76N2
CaHb +(a+b/4)(O2+3,76N2) → aCO2+b/2H2O+(a+b/4)3,76N2
El análisis de la combustión se diferencia en
Combustibles sólidos y líquidos: Composición en tanto por uno en peso de carbonoPC, hidrógenoPH2, oxígenoPO2, azufrePS, aguaPW y cenizasPA.
Combustibles gaseosos: Composición en tanto por uno en volumen (o molar) dehidrógeno[H2], anhídrido carbónico[CO], nitrógeno[N2] hidrocarburos[CaiHbi], yagua[H2O].
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COMBUSTIÓN
Parámetros para relación aire-combustible
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [14/38]
Exceso de aire.
Exceso de aire= VAreal−VAmin ó mAreal−mAmin
Coeficiente de exceso de airen
n =VAreal
VAminó
mAreal
mAmin
Relación aire-combustibleF
F =VA
Vfó
mA
mf
Dosado. Es la relación combustible-aire 1/F
Dosado=1F
=Vf
VAó
mf
mA
Dosado relativoφ
φ =1n
=VAmin
VArealó
mAmin
mAreal
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COMBUSTIÓN
Combustibles Gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [15/38]
COMBUSTIÓN DE UN HIDROCARBURO
CaHb +(a+b/4)O2+3,76(a+b/4)N2 → aCO2+b/2H2O+3,76(a+b/4)N2
Volumen de oxígeno mínimo teórico o estequiométrico:
VO2mín = (a+0,25b) m3N/m3N de combustible
Volumen de aire mínimo teórico o estequiométrico:
VAmín = VO2mín/0,21 m3N/m3N de combustible
Masa de oxígeno mínimo teórico o estequiométrico:
mO2mín = VO2mín32
22,4kg/m3N de combustible
Masa de aire mínimo teórico o estequiométrico:
mAmín = mO2mín/0,23 kg/m3N de combustible
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COMBUSTIÓN
Combustibles Gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [16/38]
COMBUSTIÓN DE UNA MEZCLA DE HIDROCARBUROS
[H2]H2 +1/2[H2]O2 → [H2]H2O
[CO]CO+1/2[CO]O2 → [CO]CO2
[CaiHbi]CaiHbi +(ai +bi/4)[CaiHbi]O2 → ai[CaiHbi]CO2+bi/2[CaiHbi]H2O
m3N/m
3N kg/m
3N
CO 0,00 CO + 1/2O2 = CO2 0,00 0,00
H2 0,00 H2 + 1/2O2 = H2O 0,00 0,00
C1H4 86,0 C1H4+2O2=CO2+2H2O 1,72 2,46
C2H6 7,60 C2H6+3,5O2=2CO2+3H2O 0,27 0,38
C3H8 2,40 C3H8+5O2=3CO2+4H2O 0,12 0,17
C4H10 1,00 C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O 0,07 0,09
N2 3,00 0,00 0,00
Volumen de O2 2,17 3,10
Volumen de Aire 10,34 13,33
% Volumen
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COMBUSTIÓN
Combustibles Gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [17/38]
COMBUSTIÓN DE UNA MEZCLA DE HIDROCARBUROS
[H2]H2 +1/2[H2]O2 → [H2]H2O
[CO]CO+1/2[CO]O2 → [CO]CO2
[CaiHbi]CaiHbi +(ai +bi/4)[CaiHbi]O2 → ai[CaiHbi]CO2+bi/2[CaiHbi]H2O
La composición de los humos resulta:
VH2O = [H2]+bi/2[CaiHbi], VCO2 = [CO]+ai[CaiHbi].
VO2humos= (n−1)VO2mín, VN2humos=7921
nVO2mín+[N2]
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COMBUSTIÓN
Combustibles Gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [18/38]
COMBUSTIÓN DE UNA MEZCLA DE HIDROCARBUROS
CO2 H2O N2 O2 TOT
CO 0,00 CO + 1/2O2 = CO2 0,00
H2 0,00 H2 + 1/2O2 = H2O 0,00
C1H4 86,0 C1H4+2O2=CO2+2H2O 0,86 1,72
C2H6 7,60 C2H6+3,5O2=2CO2+3H2O 0,15 0,23
C3H8 2,40 C3H8+5O2=3CO2+4H2O 0,07 0,10
C4H10 1,00 C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O 0,04 0,05
N2 3,00 0,03
N2 Aire de Combustión (n=1,2) 9,80
O2 Aire de Combustión (n=1,2) 0,43
Volumen de humos húmedos 1,12 2,09 9,83 0,43 13,48
Volumen de humos secos 1,12 0,00 9,83 0,43 11,38
% Volumen
El volumen de humos secos y de humos húmedos se calcula mediante:
VHH = [H2]+bi/2[CaiHbi]+ [CO]+ai[CaiHbi]+ [N2]+ ((n−1)+79/21n) VO2mín
VHS = [CO]++ai[CaiHbi]+ [N2]+ ((n−1)+79/21n)VO2mín
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COMBUSTIÓN
Combustibles líquidos y sólidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [19/38]
C+O2 → CO2
H2 +1/2O2 → H2O
S+O2 → SO2
PCC+32/12PCO2 → 44/12PCCO2
PH2 H2+32/4PH2 O2 → 18/2PH2 H2O
PSS+32/32PSO2 → 64/32PSSO2
MASA DE OXÍGENO MÍNIMO Y DE AIRE MÍNIMO :
mO2mín =
(
32PC
12+
32PH2
4+
32PS
32−
PO2
1
)
kg O2 /kg de comb.
mAmín =10023,3
mO2mín
% Peso O2
PC=86,0 86,00 C + O2 = CO2 2,29
PH2=11,1 11,10 H2 + 1/2O2 = H2O 0,89
PS=0,8 0,80 S + O2 = SO2 0,01
PW=1 1,00
PA=0,1 0,10
Masa de O2 kg/kg 3,19
Volumen de O2 m3N/kg 2,23
Masa de Aire kg/kg 13,69
Volumen de Aire m3N/kg 10,64
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COMBUSTIÓN
Combustibles líquidos y sólidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [20/38]
C+O2 → CO2
H2 +1/2O2 → H2O
S+O2 → SO2
PCC+32/12PCO2 → 44/12PCCO2
PH2 H2+32/4PH2 O2 → 18/2PH2 H2O
PSS+32/32PSO2 → 64/32PSSO2
COMPOSICIÓN MÁSICA DE LOS HUMOS:
mCO2 =44PC
12, mH2O =
18PH2
2+PW, VSO2 =
64PS
32
mO2humos= 0,233(n−1)mAmin, mN2humos= 0,766nmAmin+PN2
% Peso
PC=86,0 86,00 C + O2 = CO2 CO2
PH2=11,1 11,10 H2 + 1/2O2 = H2O H2O
PS=0,8 0,80 S + O2 = SO2 SO2
PN2=1 1,00 N2
PW=1 1,00 H2O
PA=0,1 0,10
Aire de combustión, n=1 n=1 n=1,4
PO2 0,000 1,276 O2
PN2 10,500 14,698 N2
Masa de humos húmedos kg/kg 14,69 20,63
Masa de humos secos kg/kg 13,67 19,15
0,010
kg/kg
0,010
3,153
0,999
0,016
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COMBUSTIÓN
Combustibles líquidos y sólidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [21/38]
C+O2 → CO2
H2 +1/2O2 → H2O
S+O2 → SO2
PCC+32/12PCO2 → 44/12PCCO2
PH2 H2+32/4PH2 O2 → 18/2PH2 H2O
PSS+32/32PSO2 → 64/32PSSO2
COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE LOS HUMOS:
VCO2 = 22,4PC
12, VH2O = 22,4
PH2
2+22,4
PW
18, VSO2 = 22,4
PS
32
VO2humos= (n−1)VO2mín, VN2humos=7921
nVO2mín+22,4PN2
28
% Peso
PC=86,0 86,00 C + O2 = CO2 CO2
PH2=11,1 11,10 H2 + 1/2O2 = H2O H2O
PS=0,8 0,80 S + O2 = SO2 SO2
PN2=1 1,00 N2
PW=1 1,00 H2O
PA=0,1 0,10
Aire de combustión, n=1 n=1,4
PO2 0,000 0,894 O2
PN2 8,404 11,774 N2
Volumen de humos húmedos m3N/kg 11,28 15,53
Volumen de humos secos m3N/kg 10,02 14,28
0,008
0,013
m3N/kg
1,606
1,256
0,006
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COMBUSTIÓN
Temperatura de rocío de los humos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [22/38]
En la combustión de un combustible se produce agua que, dada la alta temperatura delos gases de escape se encuentra en forma de vapor.La temperatura de rocío se determina a partir de la presión parcial del vapor de agua:
pv = yv p
donde p es la presión a la que se encuentran los humos eyv es la fracción molar ovolumétrica del vapor de agua en los productos de combustión
yv =VH2O
VH
yv =VH2O
VHS+VH2O.
Temp ρ cp µ× 103 k β × 103 pv◦C kg/m3 J/kg K kg/m s W/m K K−1 kPa0 999,8 4218 1,7910 0,5619 0,55 0,6110 999,8 4193 1,3080 0,5820 0,082 1,2320 998,3 4182 1,0030 0,5996 0,207 2,3430 995,7 4180 0,7978 0,6150 0,306 4,2440 992,3 4179 0,6531 0,6286 0,389 7,3850 988,0 4182 0,5471 0,6405 0,462 12,360 983,1 4186 0,4668 0,6507 0,529 2070 977,7 4191 0,4044 0,6594 0,590 3280 971,6 4195 0,3550 0,6668 0,647 5090 965,1 4203 0,3150 0,6727 0,702 70100 958,1 4215 0,2822 0,6775 0,755 100
22
COMBUSTIÓN
Combustión completa
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [23/38]
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL FUELÓLEO nº1Composición % Peso: PC=84,6; PH2=9,7; PS=2,7; PW=1,5; PA=0,5
(Densidad)
n m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg kg/m3N CO2 SO2 O2 N2 CO2 SO2 H2O O2 N2
1,00 10,20 13,13 9,67 13,24 10,77 14,13 1,311 16,35 0,20 0,00 83,46 3,10 0,05 0,89 0,00 10,081,01 10,31 13,26 9,77 13,37 10,88 14,26 1,311 16,17 0,19 0,22 83,41 3,10 0,05 0,89 0,03 10,181,02 10,41 13,39 9,87 13,50 10,98 14,39 1,311 16,01 0,19 0,43 83,37 3,10 0,05 0,89 0,06 10,281,05 10,71 13,79 10,18 13,89 11,28 14,79 1,310 15,53 0,19 1,05 83,24 3,10 0,05 0,89 0,15 10,581,07 10,92 14,05 10,38 14,15 11,49 15,05 1,310 15,22 0,18 1,44 83,15 3,10 0,05 0,89 0,21 10,78
1,10 11,22 14,44 10,69 14,55 11,79 15,44 1,309 14,78 0,18 2,00 83,03 3,10 0,05 0,89 0,31 11,091,15 11,73 15,10 11,20 15,21 12,30 16,10 1,308 14,11 0,17 2,87 82,85 3,10 0,05 0,89 0,46 11,591,20 12,24 15,75 11,71 15,86 12,81 16,75 1,307 13,50 0,16 3,66 82,68 3,10 0,05 0,89 0,61 12,091,25 12,75 16,41 12,22 16,52 13,32 17,41 1,307 12,93 0,15 4,38 82,53 3,10 0,05 0,89 0,76 12,601,30 13,26 17,07 12,73 17,17 13,83 18,07 1,306 12,41 0,15 5,05 82,39 3,10 0,05 0,89 0,92 13,10
1,40 14,28 18,38 13,75 18,49 14,86 19,38 1,305 11,49 0,14 6,23 82,14 3,10 0,05 0,89 1,22 14,111,50 15,31 19,69 14,77 19,80 15,88 20,69 1,303 10,70 0,13 7,25 81,92 3,10 0,05 0,89 1,53 15,111,60 16,33 21,01 15,79 21,11 16,90 22,01 1,302 10,01 0,12 8,14 81,73 3,10 0,05 0,89 1,84 16,121,70 17,35 22,32 16,81 22,43 17,92 23,32 1,302 9,40 0,11 8,92 81,56 3,10 0,05 0,89 2,14 17,131,80 18,37 23,63 17,83 23,74 18,94 24,63 1,301 8,86 0,11 9,61 81,42 3,10 0,05 0,89 2,45 18,14
2,00 20,41 26,26 19,87 26,36 20,98 27,26 1,299 7,95 0,10 10,78 81,17 3,10 0,05 0,89 3,06 20,152,20 22,45 28,88 21,91 28,99 23,02 29,88 1,298 7,21 0,09 11,73 80,97 3,10 0,05 0,89 3,67 22,162,40 24,49 31,51 23,95 31,62 25,06 32,51 1,297 6,60 0,08 12,52 80,80 3,10 0,05 0,89 4,28 24,182,60 26,53 34,13 25,99 34,24 27,10 35,13 1,297 6,08 0,07 13,19 80,66 3,10 0,05 0,89 4,89 26,192,80 28,57 36,76 28,03 36,87 29,14 37,76 1,296 5,64 0,07 13,76 80,54 3,10 0,05 0,89 5,51 28,21
3,00 30,61 39,39 30,07 39,49 31,18 40,39 1,295 5,25 0,06 14,25 80,43 3,10 0,05 0,89 6,12 30,223,50 35,71 45,95 35,18 46,06 36,28 46,95 1,294 4,49 0,05 15,23 80,23 3,10 0,05 0,89 7,65 35,254,00 40,81 52,52 40,28 52,62 41,38 53,52 1,293 3,92 0,05 15,96 80,07 3,10 0,05 0,89 9,18 40,295,00 51,02 65,64 50,48 65,75 51,59 66,64 1,292 3,13 0,04 16,98 79,85 3,10 0,05 0,89 12,24 50,368,00 81,63 105,0 81,09 105,1 82,20 106,0 1,290 1,95 0,02 18,50 79,53 3,10 0,05 0,89 21,41 80,57
COMPOSICIÓN HUMOS (kg/kg)AIRE HUMOS SECOS % Vol. HUMOS SECOSH. HÚMEDOS
23
COMBUSTIÓN
Combustión completa
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [24/38]
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL FUELÓLEO nº2Composición % Peso: PC=83,7; PH2=9,2; PS=3,6; PW=2; PA=0,5
(Densidad)
n m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg kg/m3N CO2 SO2 O2 N2 CO2 SO2 H2O O2 N2
1,00 10,02 12,89 9,51 13,04 10,57 13,89 1,315 16,44 0,27 0,00 83,30 3,07 0,07 0,85 0,00 9,901,01 10,12 13,02 9,61 13,17 10,67 14,02 1,314 16,26 0,26 0,22 83,25 3,07 0,07 0,85 0,03 10,001,02 10,22 13,15 9,71 13,30 10,77 14,15 1,314 16,10 0,26 0,43 83,21 3,07 0,07 0,85 0,06 10,101,05 10,52 13,54 10,01 13,68 11,07 14,54 1,313 15,61 0,25 1,05 83,08 3,07 0,07 0,85 0,15 10,391,07 10,72 13,80 10,21 13,94 11,27 14,80 1,313 15,31 0,25 1,44 83,00 3,07 0,07 0,85 0,21 10,59
1,10 11,02 14,18 10,51 14,33 11,57 15,18 1,312 14,87 0,24 2,00 82,89 3,07 0,07 0,85 0,30 10,891,15 11,52 14,83 11,02 14,97 12,07 15,83 1,311 14,19 0,23 2,87 82,71 3,07 0,07 0,85 0,45 11,381,20 12,02 15,47 11,52 15,62 12,57 16,47 1,310 13,58 0,22 3,65 82,55 3,07 0,07 0,85 0,60 11,881,25 12,53 16,12 12,02 16,26 13,07 17,12 1,309 13,01 0,21 4,38 82,40 3,07 0,07 0,85 0,75 12,371,30 13,03 16,76 12,52 16,91 13,57 17,76 1,308 12,49 0,20 5,04 82,27 3,07 0,07 0,85 0,90 12,87
1,40 14,03 18,05 13,52 18,20 14,58 19,05 1,307 11,56 0,19 6,23 82,02 3,07 0,07 0,85 1,20 13,851,50 15,03 19,34 14,52 19,49 15,58 20,34 1,306 10,77 0,17 7,24 81,82 3,07 0,07 0,85 1,50 14,841,60 16,03 20,63 15,52 20,78 16,58 21,63 1,304 10,07 0,16 8,13 81,63 3,07 0,07 0,85 1,80 15,831,70 17,03 21,92 16,53 22,06 17,58 22,92 1,303 9,46 0,15 8,91 81,47 3,07 0,07 0,85 2,10 16,821,80 18,04 23,21 17,53 23,35 18,58 24,21 1,303 8,92 0,14 9,60 81,33 3,07 0,07 0,85 2,40 17,81
2,00 20,04 25,79 19,53 25,93 20,59 26,79 1,301 8,00 0,13 10,77 81,09 3,07 0,07 0,85 3,00 19,792,20 22,04 28,36 21,54 28,51 22,59 29,36 1,300 7,26 0,12 11,72 80,90 3,07 0,07 0,85 3,60 21,772,40 24,05 30,94 23,54 31,09 24,60 31,94 1,299 6,64 0,11 12,51 80,74 3,07 0,07 0,85 4,21 23,742,60 26,05 33,52 25,54 33,67 26,60 34,52 1,298 6,12 0,10 13,18 80,60 3,07 0,07 0,85 4,81 25,722,80 28,06 36,10 27,55 36,25 28,60 37,10 1,297 5,68 0,09 13,75 80,48 3,07 0,07 0,85 5,41 27,70
3,00 30,06 38,68 29,55 38,83 30,61 39,68 1,296 5,29 0,09 14,24 80,38 3,07 0,07 0,85 6,01 29,683,50 35,07 45,12 34,56 45,27 35,62 46,12 1,295 4,52 0,07 15,22 80,18 3,07 0,07 0,85 7,51 34,624,00 40,08 51,57 39,57 51,72 40,63 52,57 1,294 3,95 0,06 15,95 80,03 3,07 0,07 0,85 9,01 39,565,00 50,10 64,46 49,59 64,61 50,65 65,46 1,293 3,15 0,05 16,97 79,82 3,07 0,07 0,85 12,02 49,458,00 80,16 103,1 79,65 103,3 80,71 104,1 1,290 1,96 0,03 18,49 79,51 3,07 0,07 0,85 21,03 79,12
COMPOSICIÓN HUMOS (kg/kg)AIRE HUMOS SECOS % Vol. HUMOS SECOSH. HÚMEDOS
24
COMBUSTIÓN
Combustión completa
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [25/38]
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL GASÓLEO CComposición % Peso: PC=86,0; PH2=11,1; PS=0,8; PW=1; PA=0,1
(Densidad)
n m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg m3N/kg kg/kg kg/m3N CO2 SO2 O2 N2 CO2 SO2 H2O O2 N2
1,00 10,64 13,69 10,02 13,68 11,28 14,69 1,302 16,03 0,06 0,00 83,92 3,15 0,02 1,01 0,00 10,511,01 10,74 13,83 10,13 13,82 11,39 14,83 1,302 15,86 0,06 0,22 83,87 3,15 0,02 1,01 0,03 10,611,02 10,85 13,96 10,24 13,95 11,49 14,96 1,302 15,69 0,05 0,44 83,82 3,15 0,02 1,01 0,06 10,721,05 11,17 14,37 10,56 14,36 11,81 15,37 1,301 15,22 0,05 1,06 83,67 3,15 0,02 1,01 0,16 11,031,07 11,38 14,65 10,77 14,64 12,03 15,65 1,301 14,92 0,05 1,45 83,58 3,15 0,02 1,01 0,22 11,24
1,10 11,70 15,06 11,09 15,05 12,34 16,06 1,301 14,49 0,05 2,01 83,45 3,15 0,02 1,01 0,32 11,561,15 12,23 15,74 11,62 15,73 12,88 16,74 1,300 13,82 0,05 2,88 83,24 3,15 0,02 1,01 0,48 12,081,20 12,77 16,43 12,15 16,42 13,41 17,43 1,300 13,22 0,05 3,68 83,06 3,15 0,02 1,01 0,64 12,611,25 13,30 17,11 12,68 17,10 13,94 18,11 1,299 12,67 0,04 4,40 82,89 3,15 0,02 1,01 0,80 13,131,30 13,83 17,79 13,22 17,78 14,47 18,79 1,299 12,16 0,04 5,07 82,73 3,15 0,02 1,01 0,96 13,66
1,40 14,89 19,16 14,28 19,15 15,54 20,16 1,298 11,25 0,04 6,26 82,45 3,15 0,02 1,01 1,28 14,711,50 15,96 20,53 15,34 20,52 16,60 21,53 1,297 10,47 0,04 7,28 82,21 3,15 0,02 1,01 1,59 15,761,60 17,02 21,90 16,41 21,89 17,66 22,90 1,297 9,79 0,03 8,17 82,01 3,15 0,02 1,01 1,91 16,811,70 18,08 23,27 17,47 23,26 18,73 24,27 1,296 9,19 0,03 8,95 81,82 3,15 0,02 1,01 2,23 17,861,80 19,15 24,64 18,53 24,63 19,79 25,64 1,295 8,67 0,03 9,64 81,66 3,15 0,02 1,01 2,55 18,91
2,00 21,28 27,38 20,66 27,37 21,92 28,38 1,295 7,77 0,03 10,81 81,39 3,15 0,02 1,01 3,19 21,012,20 23,40 30,11 22,79 30,10 24,05 31,11 1,294 7,05 0,02 11,76 81,16 3,15 0,02 1,01 3,83 23,112,40 25,53 32,85 24,92 32,84 26,17 33,85 1,293 6,45 0,02 12,55 80,98 3,15 0,02 1,01 4,47 25,212,60 27,66 35,59 27,05 35,58 28,30 36,59 1,293 5,94 0,02 13,22 80,82 3,15 0,02 1,01 5,10 27,312,80 29,79 38,33 29,17 38,32 30,43 39,33 1,292 5,51 0,02 13,78 80,69 3,15 0,02 1,01 5,74 29,41
3,00 31,91 41,06 31,30 41,05 32,56 42,06 1,292 5,13 0,02 14,27 80,58 3,15 0,02 1,01 6,38 31,513,50 37,23 47,91 36,62 47,90 37,88 48,91 1,291 4,39 0,02 15,25 80,35 3,15 0,02 1,01 7,97 36,764,00 42,55 54,75 41,94 54,74 43,20 55,75 1,291 3,83 0,01 15,98 80,18 3,15 0,02 1,01 9,57 42,015,00 53,19 68,44 52,58 68,43 53,83 69,44 1,290 3,06 0,01 17,00 79,94 3,15 0,02 1,01 12,76 52,508,00 85,11 109,5 84,49 109,5 85,75 110,5 1,289 1,90 0,01 18,51 79,58 3,15 0,02 1,01 22,33 84,00
COMPOSICIÓN HUMOS (kg/kg)AIRE HUMOS SECOS % Vol. HUMOS SECOSH. HÚMEDOS
25
COMBUSTIÓN
Combustión completa
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [26/38]
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL GAS NATURALComposición % Volumen: C1H4=86,0; C2H6=7,6; C3H8=2,4; C4H10=1,0; N2=3,0
(Densidad)
n m3N/m3N kg/m3N m3N/m3N kg/m3N m3N/m3N kg/m3N kg/m3N CO2 SO2 O2 N2 CO2 SO2 H2O O2 N2
1,00 10,34 13,30 9,32 12,45 11,42 14,14 1,238 12,06 0,00 0,00 87,94 2,21 0,00 1,68 0,00 10,251,01 10,44 13,43 9,42 12,59 11,52 14,27 1,239 11,93 0,00 0,23 87,84 2,21 0,00 1,68 0,03 10,351,02 10,54 13,57 9,53 12,72 11,62 14,40 1,239 11,80 0,00 0,46 87,75 2,21 0,00 1,68 0,06 10,451,05 10,86 13,97 9,84 13,12 11,93 14,80 1,240 11,43 0,00 1,10 87,47 2,21 0,00 1,68 0,15 10,761,07 11,06 14,23 10,04 13,38 12,14 15,07 1,241 11,19 0,00 1,51 87,30 2,21 0,00 1,68 0,22 10,96
1,10 11,37 14,63 10,35 13,78 12,45 15,47 1,242 10,85 0,00 2,10 87,05 2,21 0,00 1,68 0,31 11,271,15 11,89 15,30 10,87 14,45 12,97 16,13 1,244 10,34 0,00 3,00 86,67 2,21 0,00 1,68 0,46 11,781,20 12,41 15,96 11,39 15,11 13,48 16,80 1,246 9,87 0,00 3,81 86,32 2,21 0,00 1,68 0,62 12,291,25 12,92 16,63 11,91 15,78 14,00 17,46 1,247 9,44 0,00 4,56 86,00 2,21 0,00 1,68 0,77 12,801,30 13,44 17,29 12,42 16,44 14,52 18,13 1,249 9,05 0,00 5,24 85,71 2,21 0,00 1,68 0,93 13,31
1,40 14,47 18,62 13,46 17,78 15,55 19,46 1,251 8,35 0,00 6,45 85,19 2,21 0,00 1,68 1,24 14,331,50 15,51 19,95 14,49 19,11 16,58 20,79 1,254 7,76 0,00 7,49 84,75 2,21 0,00 1,68 1,55 15,351,60 16,54 21,28 15,52 20,44 17,62 22,12 1,256 7,24 0,00 8,39 84,37 2,21 0,00 1,68 1,86 16,371,70 17,57 22,61 16,56 21,77 18,65 23,45 1,257 6,79 0,00 9,18 84,03 2,21 0,00 1,68 2,17 17,391,80 18,61 23,94 17,59 23,10 19,69 24,78 1,259 6,39 0,00 9,87 83,74 2,21 0,00 1,68 2,48 18,41
2,00 20,68 26,60 19,66 25,76 21,75 27,44 1,262 5,72 0,00 11,04 83,24 2,21 0,00 1,68 3,10 20,452,20 22,74 29,26 21,73 28,42 23,82 30,10 1,264 5,17 0,00 11,99 82,84 2,21 0,00 1,68 3,72 22,492,40 24,81 31,92 23,79 31,08 25,89 32,77 1,266 4,72 0,00 12,77 82,50 2,21 0,00 1,68 4,34 24,542,60 26,88 34,59 25,86 33,74 27,96 35,43 1,267 4,35 0,00 13,43 82,22 2,21 0,00 1,68 4,96 26,582,80 28,95 37,25 27,93 36,41 30,02 38,09 1,269 4,02 0,00 13,99 81,98 2,21 0,00 1,68 5,58 28,62
3,00 31,01 39,91 30,00 39,07 32,09 40,75 1,270 3,75 0,00 14,47 81,78 2,21 0,00 1,68 6,20 30,663,50 36,18 46,56 35,17 45,72 37,26 47,40 1,272 3,20 0,00 15,43 81,37 2,21 0,00 1,68 7,75 35,774,00 41,35 53,21 40,34 52,37 42,43 54,06 1,274 2,79 0,00 16,15 81,07 2,21 0,00 1,68 9,30 40,875,00 51,69 66,51 50,67 65,68 52,77 67,36 1,277 2,22 0,00 17,14 80,64 2,21 0,00 1,68 12,40 51,088,00 82,70 106,4 81,69 105,6 83,78 107,3 1,281 1,38 0,00 18,60 80,02 2,21 0,00 1,68 21,70 81,70
COMPOSICIÓN HUMOS (kg/m3N)AIRE HUMOS SECOS H. HÚMEDOS % Vol. HUMOS SECOS
26
COMBUSTIÓN
Combustión completa
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [27/38]
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN COMPLETA DEL PROPANOComposición % Volumen: C2H6=2,0; C3H8=92,0; C4H10=4,0; N2=2,0
(Densidad)
n m3N/m3N kg/m3N m3N/m3N kg/m3N m3N/m3N kg/m3N kg/m3N CO2 SO2 O2 N2 CO2 SO2 H2O O2 N2
1,00 23,48 30,21 21,53 29,02 25,47 32,18 1,264 13,75 0,00 0,00 86,25 5,81 0,00 3,17 0,00 23,211,01 23,71 30,51 21,76 29,32 25,70 32,49 1,264 13,60 0,00 0,23 86,17 5,81 0,00 3,17 0,07 23,441,02 23,95 30,81 22,00 29,62 25,94 32,79 1,264 13,46 0,00 0,45 86,09 5,81 0,00 3,17 0,14 23,671,05 24,65 31,72 22,70 30,53 26,64 33,69 1,265 13,04 0,00 1,09 85,87 5,81 0,00 3,17 0,35 24,361,07 25,12 32,32 23,17 31,13 27,11 34,30 1,265 12,78 0,00 1,49 85,74 5,81 0,00 3,17 0,49 24,83
1,10 25,82 33,23 23,87 32,04 27,81 35,21 1,266 12,40 0,00 2,07 85,54 5,81 0,00 3,17 0,70 25,521,15 27,00 34,74 25,05 33,55 28,99 36,72 1,267 11,82 0,00 2,95 85,23 5,81 0,00 3,17 1,06 26,681,20 28,17 36,25 26,22 35,06 30,16 38,23 1,267 11,29 0,00 3,76 84,95 5,81 0,00 3,17 1,41 27,841,25 29,35 37,76 27,40 36,57 31,34 39,74 1,268 10,80 0,00 4,50 84,70 5,81 0,00 3,17 1,76 29,001,30 30,52 39,27 28,57 38,08 32,51 41,25 1,269 10,36 0,00 5,18 84,46 5,81 0,00 3,17 2,11 30,16
1,40 32,87 42,29 30,92 41,10 34,86 44,27 1,270 9,57 0,00 6,38 84,05 5,81 0,00 3,17 2,82 32,481,50 35,21 45,31 33,26 44,13 37,20 47,29 1,271 8,90 0,00 7,41 83,69 5,81 0,00 3,17 3,52 34,801,60 37,56 48,33 35,61 47,15 39,55 50,32 1,272 8,31 0,00 8,31 83,38 5,81 0,00 3,17 4,22 37,111,70 39,91 51,35 37,96 50,17 41,90 53,34 1,273 7,80 0,00 9,09 83,11 5,81 0,00 3,17 4,93 39,431,80 42,26 54,37 40,31 53,19 44,25 56,36 1,274 7,34 0,00 9,78 82,87 5,81 0,00 3,17 5,63 41,75
2,00 46,95 60,41 45,00 59,24 48,94 62,40 1,275 6,58 0,00 10,95 82,47 5,81 0,00 3,17 7,04 46,392,20 51,65 66,45 49,70 65,28 53,64 68,45 1,276 5,96 0,00 11,90 82,14 5,81 0,00 3,17 8,45 51,022,40 56,34 72,50 54,39 71,32 58,33 74,49 1,277 5,44 0,00 12,69 81,87 5,81 0,00 3,17 9,85 55,662,60 61,04 78,54 59,09 77,37 63,03 80,53 1,278 5,01 0,00 13,35 81,64 5,81 0,00 3,17 11,26 60,292,80 65,73 84,58 63,78 83,41 67,72 86,58 1,278 4,64 0,00 13,91 81,45 5,81 0,00 3,17 12,67 64,93
3,00 70,43 90,62 68,48 89,45 72,42 92,62 1,279 4,32 0,00 14,40 81,28 5,81 0,00 3,17 14,08 69,573,50 82,17 105,7 80,22 104,6 84,16 107,7 1,280 3,69 0,00 15,36 80,95 5,81 0,00 3,17 17,60 81,164,00 93,90 120,8 91,95 119,7 95,89 122,8 1,281 3,22 0,00 16,08 80,70 5,81 0,00 3,17 21,11 92,755,00 117,4 151,0 115,4 149,9 119,4 153,1 1,282 2,56 0,00 17,08 80,35 5,81 0,00 3,17 28,15 115,98,00 187,8 241,7 185,9 240,5 189,8 243,7 1,284 1,59 0,00 18,57 79,84 5,81 0,00 3,17 49,27 185,5
COMPOSICIÓN HUMOS (kg/m3N)H. HÚMEDOSAIRE HUMOS SECOS % Vol. HUMOS SECOS
27
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Introducción
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [28/38]
La combustión puede estar realizándose:
1. Con defecto de airen< 1. En este caso se producen inquemados de forma inevitable.
2. Con demasiado exceso de aire. En este caso aumentan las pérdidas energéticas pormayor cantidad de humos y por tanto mayor energía perdida en los humos.
3. Con el exceso de aire correcto pero con demasiados inquemados. Mal funcionamien-to de los quemadores.
La combustión debe realizarse con una relación de aire dada yademás debe asegurarseque la misma se realiza de forma correcta. Para ello se empleaun analizador de gases:
1. El exceso (o defecto) de aire con el que se está produciendola combustión.
2. La presencia de inquemados: carbonoC, hidrógenoH2, hidrocarburos inquemadosCaHb, monóxido de carbonoCO procedente del carbono del combustible y que noha pasado aCO2. o procedente de la propia composición del combustible.
Análisis de la combustión sobrehumos secos de la combustión.
28
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Combustibles líquidos y sólidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [29/38]
Únicamente se tendrá en cuenta la presencia de inquemados por formación deCO.
xC+xO2 → xCO2
(1−x)C+(1−x)/2O2 → (1−x)CO
H2 +1/2O2 → H2O
S+O2 → SO2
Composición volumétrica de los gases de combustión en m3N/kg:
VCO2 = 22,4xPC
12, VCO = 22,4(1−x)
PC
12,
VH2O = 22,4PH2
2+22,4
PW
18, VSO2 = 22,4
PS
32,
VO2humos= 22,4(1−x)12
PC
12+0,21(n−1)VAmin,
VN2humos= 0,79nVAmin+22,4PN2
28.
29
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Combustibles líquidos y sólidos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [30/38]
Despreciando el volumen deSO2 los volúmenes deCO2, CO, O2 y N2 en tanto por unoen peso sobre la masa de humos secos resulta:
vCO2 = 22,4x
VHS
PC
12
vCO = 22,4(1−x)
VHS
PC
12
vO2 = 22,4(1−x)
VHS
12
PC
12+0,21
n−1VHS
VAmin
vN2 = 0,79n
VHSVAmin+
22,4VHS
PN2
28
Siendo el volumen de humos secos
VHS = 22,4
(
xPC
12+(1−x)
PC
12+(1−x)
PC
24+
PN2
28
)
+
+ (0,21(n−1)+0,79n) VAmin m3N/kg de comb.
Cumpliéndose además:vCO2 +vCO+vO2 +vN2 = 1.
30
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Diagrama de Ostwald del Gasóleo
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [31/38]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
2
4
6
8
10
12
14
16
%O
%C
O
2
2
P1: %O =0, %CO =16,03
P2: %O =7,42,%CO =0
P3: %O =21,0,%CO =0
COMPOSICIÓN ENPESO DEL GASÓLEO
P = 86,0% P = 11,1%
P = 1,0% P = 0,8%
P = 1,0% P = 0,1%
C H
N S
w A
2 2
2 2
2 2
P3P2
P1n=
1
n=1.
05n=
1.1
n=1.
15n=
1.2
n=1.
25n=
1.3
n=1.
4n=
1.5
n=1.
6
n=1.
8n=
2.0
n=2.
5
n=3.
0
LÍNEA COMBUSTIÓN COMPLETA
LÍNE
A C
OM
B. E
STE
QU
IOM
ÉTR
ICA
n=0,9
n=0,8
CO=1% 2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
CO=10%
31
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Diagrama de Ostwald del Fuelóleo n◦2
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [32/38]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
2
4
6
8
10
12
14
16
%O
%C
O
2
2
P1: %O =0, %CO =16,44
P2: %O =7,6, %CO =0
P3: %O =21,0,%CO =0
COMPOSICIÓN ENPESO DEL FUELÓLEO n2
P = 83,7% P = 9,2%
P = 1,0% P = 3,6%
P = 2,0% P = 0,5%
C H
N S
w A
2 2
2 2
2 2
P3P2
P1 n=1
n=1.
05n=
1.1
n=1.
15n=
1.2
n=1.
25n=
1.3
n=1.
4n=
1.5
n=1.
6
n=1.
8n=
2.0
n=2.
5
n=3.
0
LÍNEA COMBUSTIÓN COMPLETA
LÍNE
A C
OM
B. E
STE
QU
IOM
ÉTR
ICA
n=0,9
n=0,8
CO=1% 2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
CO=10%
32
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Analizador de humos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [33/38]
33
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Combustibles gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [34/38]
H2+1/2O2 → H2O
CO+1/2O2 → CO2
CaHb +(a+b4−
a+b2
)O2 → (a−x)CO2 +xCO+(b/2−y)H2O+yH2
El volumen de los productos de combustión en m3N/m3N de combustible resulta:
VCO2 = (a−x)[CaHb]+ [CO],
VCO = x[CaHb],
VH2O = (b/2−y)[CaHb]+ [H2],
VH2 = y[CaHb],
VO2 =a+b
2[CaHb]+ (n−1)VO2mín,
VN2 = [N2]+7921
nVO2mín.
Volumen de humos secos:VHS= VhCO2 +VhCO+VhH2 +VhO2 +VHN2.
34
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Combustibles gaseosos
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [35/38]
La proporción en volumen de cada compuesto resulta:
vCO2 =VCO2
VHS, vCO =
VCO
VHS, vH2 =
VH2
VHS, vO2 =
VO2
VHS, vN2 =
VN2
VHS.
vCO2 +vCO+vO2 +vN2 = 1.
Resultando un sistema de 6 ecuaciones con 9 incógnitas:vCO2, vCO, vH2, vO2, vN2, VHS, n,x y y.Suponiendo:x = y y por tantovH2 = vCO, resultan 5 ecuaciones con 7 incógnitas con elque se construye el denominado diagrama de Kissel.
35
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Diagrama de Kissel del Propano
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [36/38]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
2
4
6
8
10
12
14
COCO
%O
%C
O
2
2
2
P1: %O =0, %CO =13,75
P2: %O =21,0,%CO =0
COMPOSICIÓN ENVOLUMEN DEL PROPANO
V = 2,0% V = 92,0%
V = 4,0% V = 2,0%C H C H
C H N
2 6 3 8
4 10 2
2 2
2 2
P2
P1
n=1
,0
n=1
,1
n=1
,2
n=1
,3 n
=1,4
n=1
,5
n=1
,8 n
=2,0
n=2
,5
n=3
,0
n=4
,0
n=6
,0 n
=10,
0
n=0,7
n=0,8
n=0,9
n=1,0
LÍNEA COMBUSTIÓN COMPLETA
0,0
0,1
0,20,30,40,50,6
1,0
1,5
3,0
36
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
Diagrama de Kissel del Gas Natural
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [37/38]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
2
4
6
8
10
12
14
COCO
%O
%C
O
2
2
2
P1: %O =0, %CO =12,06
P2: %O =21,0,%CO =0
COMPOSICIÓN ENVOLUMEN DEL GAS NATURAL
V = 86,0%V = 7,6%
V = 2,4% V = 1,0%V = 3,0%C H C H
C H C H N
1 4 2 6
3 8 4 10 2
2 2
2 2
P2
P1
n=1
,0
n=1
,1
n=1
,2
n=1
,3 n
=1,4
n=1
,5
n=1
,8 n
=2,0
n=2
,5
n=3
,0
n=4
,0
n=6
,0 n
=10,
0
n=0,7
n=0,8
n=0,9
n=1,0
LÍNEA COMBUSTIÓN COMPLETA
0,0
0,10,20,30,40,50,6
1,0
1,5
3,0
5,0
37
COMBUSTIÓN
Bibliografía
AMMT UMH. GENERACIÓN DE CALOR COMBUSTIÓN [38/38]
Bibliografía:
Barquin, J. (2004), capítulos 3, 4 y 5.
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38