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ÍNDICE

I.

II.

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL COMBUSTIBLE…..(2)

1.1.

Carbón……………………………………………………………(2)

1.2.

Petróleo Bunker C……………………………………………...(3)

1.3.

Gas Natural……………………………………………………...(4)

1.4.

Bagazo……………………………………………………...........(5)

ECUACION QUIMICA DE LA COMBUSTION DE LOS COMBUSTIBLES 2.1.

Combustión del Carbón………………………………….....(6)

2.2.

Combustión del Petróleo Bunker C………………………(7)

2.3.

Combustión del Bagazo………………………………….....(7)

2.4.

Combustión del Gas Natural……………………………….(8)

III.

ESQUEMAS DE LOS COMPONENTES DE UNA CALDERA…(8)

IV.

CONCLUSIONES…………………………………………………..(14)

V.

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………..(14)

1

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LOS COMBUSTIBLES PARA CALDERAS 1. CARBON: Es un mineral de origen orgánico utilizado en la generación de vapor, está constituido básicamente por carbono. Su formación es el resultado de la condensación gradual de la materia de plantas parcialmente descompuestas a lo largo de millones de años. - Tipos de Carbón: Lignito: Es el carbón de menor valor calórico, porque se formó en épocas más recientes y contiene menos carbón (30%) y mas agua. Hulla: Se origina de la compresión de Lignito. Tiene un importante poder calórico por lo que se utiliza en las plantas de producción de energía. La concentración de carbono está entre el 75% y el 80%. Antracita: Procede de la transformación de la Hulla. Es el menor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calorífico. Arde con dificultad pero desprende mucho calor y poco humo. Tiene una concentración de hasta 95% de carbono.

Estado físico Apariencia Olor pH Temperatura de Ebullición Temperatura de Fusión Densidad Presión de Vapor Densidad de Vapor Solubilidad

Sólido Polvos finos de color negro Sin olor No reportado 4827 °C 3550 °C 1.50 0.40 Insolubilidad en Agua

2. PRETOLEO BUNKER C Llamado petróleo Industrial N°6, es un petróleo residual de la destilación de petróleo con alta viscosidad y con cierto grado de impureza, utilizado mayormente en hornos industriales y comerciales. Requiere precalentamiento en el tanque de almacenamiento para permitir su bombeo y calentamiento adicional en el quemador para su atomización.

2

LIMITE DE PROPIEDAD PROMEDIO MINIMO MAXIMO ESPECIFICACION METODO Densidad 15°C a muestra de tope (Kg/ ) Fracción de Volumen agua y sedimento (%) Temperatura de inflamación °C Fracción de masa de Azufre Viscosidad a 50°C Fracción de masa residuo carbón Fracción de masa de ceniza Punto de Fluidez °C Fracción de Nitrógeno Poder calórico MJ/Kg

990.4

953.00

990.30

Reportar

ASTM D1298

0.006

0.005

0.70

Máximo 2.0

ASTM D1796

116.0

62.00

126.00

Mínimo 60.00

ASTM D93

2.37

2.05

2.58

Máximo 3.0

ASTM D4294

136.82

92.00

229.00

Máximo 300

ASTM D88

14.62

11.21

17.93

Reportar

ASTM D4530

0.03

0.01

0.06

Reportar

ASTM D432

1.68

-12.00

9.00

Reportar

ASTM D97

0.23

-

-

43.4

41

44.6

Reportar

ASTM DD-473

3

3. GAS NATURAL Es un energético natural de origen fósil que se encuentra normalmente en el subsuelo continental o marino. El gas se acumula en bolsas entre las porosidades de las rocas subterráneas. Pero en ocasiones, queda atrapado debajo de la tierra por rocas solidas que evitan que el gas fluya, formándose lo que se conoce como yacimiento. Desde esos depósitos naturales se lo extrae a través de perforaciones de la capa terrestre, lo que se denomina pozo. Sus propiedades son las siguientes: -

Poder calorífico: Aunque los gases naturales extraídos de pozo tienen una banda de poderes caloríficos bastante amplia, se maneja el valor de 9300 kcal/m3.

-

Densidad: El gas natural tiene la ventaja frente a los gases licuados de petróleo por su baja densidad (menor a la del aire). Un valor promedio de densidad de gas natural relativa al aire es de 0,62 lo que da la ventaja de dispersión de las posibles fugas. En términos de densidad absoluta, un metro cúbico de gas natural pesa aproximadamente 800 gramos (considerando una densidad relativa al aire de 0,62 y una densidad absoluta de aire de 1,293 kg/m3: a partir de estos dos valores se llega a una densidad absoluta del gas natural de 0,80 kg/m3).

-

Humedad: El gas natural es considerado un gas seco y sólo contiene en el momento de la extracción, trazas de humedad (factor fundamental a tener en cuenta en las especificaciones de producto).

-

Temperatura

de

inflamación:

No basta que la proporción de gas en aire se encuentre dentro del rango de inflamabilidad sino que también se debe llegar a una temperatura mínima para que la mezcla entre en combustión. Esa temperatura mínima a la cual la mezcla se enciende es lo que llamamos temperatura de inflamación. En el caso del gas natural el valor es de 650ºC la cual es superior a la temperatura de los otros combustibles gaseosos manejados. -

Compresibilidad: El gas natural es el único que tiene la particularidad de no licuar por presión. A 4

temperatura ambiente se lo puede someter a la presión que se desee permaneciendo en estado gaseoso. El licuado del gas natural de produce por temperatura exclusivamente y se logra a la temperatura de 160º centígrados bajo cero.

4. BAGAZO La caña de azúcar crece en climas tropicales y subtropicales. El bagazo es el residuo fibroso que queda de la caña después de ser exprimida y de pasar por el proceso de extracción. Por lo general el bagazo se utiliza en los ingenios azucareros como combustible, sin embargo para la industria papelera representa una de las materias primas más importantes. El bagazo, subproducto de la industria azucarera, conserva una posición única entre las fibras no leñosas consiste en que el costo de su recolección, la extracción de jugo y su limpieza, son cargo del ingenio azucarero. Sus propiedades son las siguientes: PROPIEDAD Solubilidad en éter %

ENTERO

FIBRA

MEDULA

0.25

0.12

2.5

Solubilidad en alcohol-benceno %

4.1

1.8

2.8

Solubilidad en agua caliente %

2.5

0.9

1.9

Lignina %

20.2

20.8

20.2

Pentosas %

26.7

27.9

28.4

Hemicelulosa % Alfa celulosa %

76.6 38.1

77.8 42.4

77.7 34.8

5

ECUACION QUIMICA DE LA COMBUSTION DE ESTOS COMBUSTIBLES 

Combustión de Carbón:

La solución actual se orienta hacia el empleo de las denominadas tecnologías del carbón limpio: -

Combustión en lecho fluidizado circulante. CFBC.

-

Combustión en lecho fluidizado a presión, PFBC.

CFBC. Se fluidiza el lecho de combustión constituido por carbón y caliza con aire comburente; el SO2 de combustión reacciona con la caliza y se fija como SO4Ca. Además se reduce la temperatura del proceso y con ello se evita, en parte, la formación de NOS. El método no es muy eficaz, pero es muy barato. En 1990 funcionaban ya unas 150 instalaciones de este tipo con una capacidad de producción energética unitaria de 150 MW PFBC. El fundamento es análogo al sistema anterior pero con el horno funcionando a presión. El gas de combustión se depura a rondo y se expande en una turbina de gas, para recuperar energía. En el año 1990, se construían tres instalaciones de este tipo con diseño sueco.

 Combustión del Gas Natural:

6



Combustión del Petróleo Bunker C

Combinación compleja de hidrocarburos con número de carbonos en su mayor parte dentro del intervalo C12 - C50. Se obtiene como una mezcla de corrientes a partir de destilación directa. Producto líquido de diversas corrientes de refinería, normalmente residuos. La composición es compleja y varía con el origen del petróleo crudo. La combustión o quemado de combustibles derivados del petróleo, implica la reacción química del Carbón y el Hidrógeno con el Oxígeno para producir Dióxido de Carbono y vapor de agua, y la consecuente liberación de energía química de enlace en forma de LUZ y CALOR.   

+ 14000 BTU + 30000 BTU

Combustión del Bagazo

La combustión del bagazo genera restos de material particulado que están compuestos principalmente de cenizas (provenientes del bagazo) y, en menor parte, por carbono que proviene de las partes fibrosas del bagazo que no se logran quemar totalmente. Los gases de combustión, por otro lado, están compuestos por dióxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles (generados por una combustión incompleta), oxigeno (proveniente del exceso de aire para la combustión), vapor de agua (generado por la combustión y de la humedad que se encuentra en el bagazo) y nitrógeno molecular que se añade en el aire y el cual se considera, para efectos del balance de masa y energía, que no reacciona en óxidos de nitrógeno durante la combustión. Las ecuaciones químicas que representan los productos gaseosos generados por la combustión del bagazo se muestran en las ecuaciones 1 hasta la 3. ……………………………………………….. (1) …………………………………………….. (2) ……………………………………………… (3) 7

ESQUEMA DE LOS COMPONENTES DE UNA CALDERA

HOGAR DE LA CALDERA

8

QUEMADOR

9

ECONOMIZADOR

10

PRECALENTADOR DE AIRE

11

CALDERIN

PARRILLA

12

HAZ CONVECTIVO

SOBRECALENTADOR

13

 CONCLUSIONES -

-

-

El Gas Natural es uno de los combustibles para calderas mas “ecológicos”, ya que los productos que se obtienen luego de la combustión son mas “limpios” y por consiguiente menos perjudiciales para el medio ambiente. El petróleo Bunker C es el combustible de los mencionados anteriormente que más poder calorífico nos proporciona. Las combustiones de los combustibles antes mencionados siempre obedecerán a la cantidad de carbón que contengan, y los productos de la combustión obedecerán al resto de su composición. Para elegir el mejor combustible para una caldera tiene que tenerse en cuenta el ámbito donde se desenvuelve dicha empresa, además de los recursos económicos con que s cuente.

 ANEXOS -

http://es.wikipedia.org

-

Libro Centrales Térmicas, Autor: Pedro Fernandez Diez

-

Introducción a la química industrial-editorial reverte S.A. 1994

-

https://www.repsol.com/imagenes/pe_es/petroleo_industrial500__16817 8_tcm18-208313.pdf http://es.scribd.com/archive/plans?doc=26680860&metadata={%22conte xt%22%3A%22archive%22%2C%22page%22%3A%22read%22%2C%2 2action%22%3A%22toolbar_download%22%2C%22platform%22%3A% 22web%22%2C%22logged_in%22%3Atrue}

-

Libro : Termodinamica, Autor: D. Ward

14