REACCION DE COMBUSTION

COMBUSTIÓN: La combustión es un conjunto de reacciones de oxidación con desprendimiento de calor, que se producen entre dos elementos: el  COMBUSTIBLE, que puede ser un sólido (Carbón, Madera, etc.), un líquido (Gasóleo, Fuel-Oil, etc.) o un gas (Natural, Propano, etc.) y el COMBURENTE, Oxígeno.

La combustión se distingue de otros procesos de oxidación lenta, por ser un proceso de oxidación rápida y con presencia de llama; a su vez también se diferencia de otros procesos de oxidación muy rápida (detonaciones, deflagraciones y explosiones) por obtenerse el mantenimiento de una llama estable.

Para que la combustión tenga lugar han de coexistir tres factores:

- COMBUSTIBLE.

- COMBURENTE.

- ENERGIA DE ACTIVACIÓN

Estos tres factores se representan en el denominado triángulo de combustión, en él cual  si falta alguno de los vértices la combustión no puede llevarse a cabo. El comburente universal es el oxígeno, por lo que en la práctica se utiliza el aire como comburente, ya que está compuesto, prácticamente, por 21% Oxígeno (O2) y 79% Nitrógeno (N2); únicamente en casos especiales se utilizan atmósferas enriquecidas en oxígeno e incluso oxígeno puro (por ejemplo en soldadura).  La energía de activación es el elemento desencadenante de la reacción de combustión; en los quemadores habitualmente suele obtenerse mediante una chispa eléctrica entre dos electrodos, en las calderas individuales de gas se obtiene por llama piloto, tren de chispas, etc.

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Dentro de las reacciones químicas hay un tipo llamado “reacciones de combustión”. Una reacción de combustión es una reacción de oxidación rápida en la que se libera energía luminosa y calorífica.

Los procesos de combustión y de oxidación tienen algo en común: la unión de una sustancia con el oxígeno. La única diferencia es la velocidad con que el proceso tiene lugar. Así, cuando el proceso de unión con el oxígeno es lo bastante lento como para que el calor desprendido durante el mismo se disipe en el ambiente sin calentar apreciablemente el cuerpo, se habla de oxidación. Si el proceso es rápido y va acompañado de un gran aumento de temperatura y en ocasiones de emisión de luz (llama), recibe el nombre de combustión.

Ésta consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera para dar dióxido de carbono y agua. Se obtiene una gran cantidad de energía que se utiliza con fines industriales y domésticos.

Un ejemplo de reacción de combustión puede ser la del metano (gas natural):

En el caso de la combustión del metano tenemos que:

CH4 + 2 O2                             CO2 + 2 H2O          si hay suficiente cantidad de oxígeno.

En el caso de que la cantidad de oxígeno no sea suficiente se produce  una reacción de combustión incompleta que determina la formación de otros productos:

2 CH4 + 3 O2                          2 CO   +   4 H2O

Las reacciones químicas implicadas en la combustión no suelen, al contrario de lo que sucede en la oxidación, producirse de forma espontánea. Una fuga de gas puede permanecer un tiempo considerable sin que se produzca reacción alguna, pues es necesario un iniciador, como puede ser el contacto con una llama o chispa accidental, para que la combustión de comienzo.

Normalmente se requiere un aporte continuo de calor hasta que en un punto del material se alcanza la temperatura de inflamación y se produce la ignición. Una vez iniciada, la combustión se autoalimenta debido al carácter exotérmico de las reacciones de oxidación, generando calor y transmitiéndolo a otras partes del mismo combustible.

Aunque poco frecuente, la combustión espontánea puede darse si un cuerpo se oxida fácilmente y disipa muy mal el calor generado en la oxidación, de manera que aumenta gradualmente su temperatura hasta alcanzar el punto de inflamación.

Bajo determinadas condiciones de presión y temperatura, la combustión de ciertas sustancias puede ser extremadamente rápida, generando grandes cantidades de energía calorífica y de gases que se expanden y que pueden hacer estallar el recipiente que los contiene. En este hecho se fundamentan los explosivos.

Entre los compuestos de carbono e hidrógeno, los más utilizados como fuente de energía son: el carbón, el gas natural y los productos derivados del petróleo. Para que su combustión sea completa, se requiere que la cantidad de aire utilizado en la misma tenga el oxígeno necesario que permita transformar todo el hidrógeno en agua y el carbono en dióxido de carbono.

Si la cantidad de oxígeno empleado es inferior, la combustión se denomina incompleta y se caracteriza por la presencia de cuerpos no totalmente oxidados, como el venenoso monóxido de carbono. Tal es el caso de los gases que desprenden los automóviles, que contienen entre el 1% y el 8% de dicho gas, lo que representa un peligro potencial en calles estrechas o garajes mal ventilados.

Cuando el aire utilizado en la combustión contiene mayor cantidad de oxígeno que la necesaria, el rendimiento disminuye, al utilizar parte de su calor para elevar la temperatura de una masa superior de aire que no contribuye en nada a la energía liberada.