# Análisis 5: Estudio de combustión incluyendo eficiencia de la combustión

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La composición molar de un gas natural es la siguiente:

* CH<sub>4</sub> (93.4%),
* C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>O (2.7%)
* C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> (0.2%)
* n-C<sub>4</sub>H<sub>10</sub> (0.6%)
* CO<sub>2</sub> (0.7%)
* N<sub>2</sub> (2.4%)

Sabiendo que la combustión es completa y que el coeficiente de exceso de aire es del 42%. Determinar:

1. Peso molecular de la mezcla
2. Relación aire/combustible estequiométrica
3. Determinar la formula química C<sub>a</sub>H<sub>b</sub>O<sub>c</sub>N<sub>d</sub> y la normalizada CH<sub>m</sub>O<sub>n</sub>N<sub>p</sub>
4. Temperatura de rocío del flue gas en ºC
5. Poderes caloríficos de combustible
6. Entalpía de formación de la mezcla en kJ/mol combustible
7. Temperatura adiabática de la llama en ºC
8. Calor liberado en kJ/mol combustible, sabiendo que los gases de escape salen a 727ºC
9. Eficiencia de la combustión
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La combustión se define como una reacción química durante la cual los elementos combustibles del combustible se oxidan rápidamente y se libera una gran cantidad de energía. El propósito de la quema de combustibles orgánicos en plantas de combustión es obtener gases de combustión calientes que son el agente de calentamiento primario en la caldera. La combustión de combustibles orgánicos es un proceso exotérmico en el que se consume combustible y aire de combustión, generando gases de combustión y productos sólidos (cenizas-escorias). Los combustibles se definen como sustancias que producen cantidades significativas de calor por combustión. Para ser considerado como combustible, una sustancia debe cumplir con los siguientes criterios:

* Debe reaccionar exotérmicamente con el oxígeno (aire) a alta velocidad y temperatura.&#x20;
* Los productos de combustión resultantes no deben ser tóxicos (debido a la importancia de los sistemas de limpieza de la contaminación del aire y la captura de CO<sub>2</sub>).&#x20;
* Debe ser de uso generalizado en la naturaleza. Por lo tanto, debe ser rentable y no tener otros usos alternativos más económicos (esto se aplica exactamente a los residuos sólidos urbanos).&#x20;
* Los productos de combustión resultantes no deben ser corrosivos cuando entren en contacto con cualquier superficie expuesta (esto se puede lograr aplicando un sistema de reducción de SO<sub>2</sub>).

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El punto de rocío de los gases de combustión, que es la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse, es un factor limitante de la cantidad de calor eliminado como energía útil. Cualquier enfriamiento adicional más allá de este punto causará graves problemas de corrosión, así como una reducción razonable del valor de tiro; un asunto que reducirá la eficiencia general del sistema (horno o generador de vapor). Se observa, que el punto de rocío para este caso es alrededor de 52 ºC.&#x20;

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La temperatura adiabática es una variable de estado termodinámico que resulta de la conversión de energía química interna en energía térmica interna después de que tiene lugar el proceso de combustión, y depende del combustible real y el comburente, su relación (pobre, estequiométrica o mezcla rica), su estado termodinámico inicial (por ejemplo, gases premezclados a 298 K y 100 kPa), y el tipo y proporciones de los compuestos formados. Puede medirse en el escape de una cámara de combustión adiabática, o justo después de una llama, pero las dificultades prácticas para garantizar pérdidas mínimas de calor, particularmente de la sonda del termómetro, hacen que el cálculo teórico sea más preciso que la medición real.

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La eficiencia de combustión es un porcentaje, de qué tan bien el equipo está quemando un combustible específico. La eficiencia de combustión completa (100%) extraería toda la energía disponible en el combustible. Sin embargo, en algunos casos, la eficiencia de combustión del 100% no se puede lograr de manera realista. &#x20;

&#x20;Si su cálculo muestra que el equipo está perdiendo el 30 % del poder calorífico del combustible a través de pérdidas en la chimenea, el equipo está funcionando con una eficiencia del 70 %.

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