Laboratorio N° 3 “Analisis de combustión”
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Laboratorio N° 3
“ANALISIS DE COMBUSTIÓN”
Nombre Bastian Elías Gallardo Fonseca
profesor Cynthia Belén Rozas Roa
Ayudante Amanda Becerra
23 de mayo 2023
- Introducción
En la termodinámica, la combustión se considera un proceso exotérmico y se puede estudiar a través de la transferencia de calor y la conversión de energía en los sistemas que la realizan. Según Moran, Shapiro y Boettner (1992), "La combustión es una reacción química exotérmica entre un combustible y un oxidante, en la cual se libera energía térmica en forma de calor. En cualquier proceso de combustión, el número de átomos y moléculas es constante, pero su distribución de energía y entalpía cambia, y este cambio se refleja en una liberación de energía en forma de calor y trabajo"
La combustión es importante en muchos campos, desde la producción de energía eléctrica hasta la creación de materiales y la calefacción de edificios. Además de los combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural, también hay combustibles renovables, como la madera, la biomasa y los biocombustibles, que se pueden utilizar de manera más sostenible. según Bari (2019), "El proceso de combustión, que es la quema de combustible en presencia de oxígeno, es una parte esencial de muchas tecnologías energéticas, incluyendo la generación de electricidad y la calefacción de edificios. Además de los combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural, existen combustibles renovables como la madera, la biomasa y los biocombustibles, que pueden ser utilizados de manera más sostenible en los procesos de combustión"
En esta experiencia de laboratorio se espera que se analice la combustión y los procesos de calor sensible que involucran una caldera, se mide el % de oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono entre otros componentes de la combustión mediante un sensor que sirve como herramienta para medir estos parámetros importantes para hacer las diferentes mediciones. Analizador de gases Testo 300.
- Objetivos
Medición y obtención de parámetros para caracterizar una combustión controlada, realizando los respectivos balances.
- Marco teórico
Hoy en día, la obtención de energía ya sea eléctrica, mecánica o calórica, es un tema que genera controversia a nivel mundial debido a que la mayoría de los métodos utilizados no son amigables con el medio ambiente. La combustión es el proceso principal utilizado en las centrales termoeléctricas para suministrar energía y generar corriente eléctrica, tanto para abastecer a las ciudades como a las propias centrales. Según Zolezzi Cid (2011) en su libro Energía y Medio Ambiente: el desafío de producir energía eléctrica en el contexto del cambio climático explica lo siguiente: "La generación de energía eléctrica a partir de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural es una de las principales causas de emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo. Si bien es cierto que la combustión es un proceso eficiente para producir energía, también es cierto que produce una gran cantidad de emisiones nocivas para el medio ambiente."
A continuación, se definen algunos conceptos clave y se describe el funcionamiento de las herramientas utilizadas en la experiencia.
Combustión: Durante la combustión, los átomos y moléculas del combustible se reorganizan y se rompen los enlaces químicos, formando nuevos productos. Es un proceso fundamental para la generación de energía en diversas aplicaciones.
El balance de componentes de la combustión: implica determinar las cantidades relativas de cada componente antes y después de la reacción de combustión. Esto se logra mediante el análisis de las ecuaciones químicas y las proporciones estequiométricas de los reactivos y productos involucrados.
Combustible: se refiere a una sustancia o material que tiene la capacidad de reaccionar químicamente con un oxidante, generalmente el oxígeno, para liberar energía en forma de calor durante el proceso de combustión.
Ecuación Estequiométrica o Ideal: En el contexto de la combustión, la ecuación estequiométrica ideal muestra las proporciones exactas en las que los componentes reaccionan y se combinan para formar los productos de la combustión.
Relación Aire/Combustible: Se define como la relación entre la cantidad de aire suministrado y la cantidad teórica de aire requerida para una combustión estequiométrica.
Gases de la combustión: los gases más comunes producidos en la combustión son el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO), el dióxido de azufre (SO2), nitrógeno (N) y el vapor de agua (H2O).
Analizador de Gases de Combustión Testo 300: Es un dispositivo portátil utilizado para medir y analizar los gases emitidos por las combustiones en sistemas de calefacción, calderas, motores, hornos, y otros equipos similares. El analizador testo 300 mide la concentración de varios gases, incluyendo CO, CO2, O2, N, y SO2, y puede mostrar los resultados en una pantalla LCD. También tiene varias características útiles, como la capacidad de almacenar múltiples mediciones, la posibilidad de imprimir informes, y la opción de conectarse a un ordenador para descargar o analizar los datos. Se muestra en la siguiente imagen.
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Imagen 1: este es el analizador de gases testo 300 con su medidor parecido a una pistola la cual se introduce la boquilla dentro del recinto que queramos medir hasta la parte circular.
Caldera: Una caldera es una máquina que produce vapor al calentar agua por medio del calor generado por la combustión de un combustible no nuclear, como el gas natural, el petróleo, el carbón o la biomasa. Las calderas son comúnmente utilizadas en procesos industriales que requieren vapor para operar, tales como la generación de electricidad, la calefacción central y el procesamiento de alimentos.
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