Combustión, combustibles y desprendimiento del calor del ahorro de energía

La combustión suele ser uno de los procesos que se dan durante la producción de energía. A través del mismo, se puede producir un ahorro de energía como resultado final del proceso en cada una de las actividades que realizan los seres humanos. Para que se origine la combustión, es necesaria la presencia de un combustible o un oxidante (generalmente aire) para que la reacción química pueda liberar la energía calórica en un ambiente cerrado. El lugar donde sucede el proceso se llama cámara u horno de combustión el cual permite el ingreso del combustible, del aire, la mezcla de los reactantes y su confinamiento, así­ como la redistribución y almacenamiento de calor para lograr un ahorro de energía.

La combustión suele ser un proceso de oxidación rápida y con presencia de llama y aunque no parezca, actualmente se ha mejorado en su proceso para tratar el ahorro de energía. Para que la combustión se pueda efectuar, es necesaria la presencia de tres factores, los cuales son el combustible, el comburente y la energía de activación. Si falta alguno de estos elementos no puede llevarse a cabo. El comburente universal es el oxígeno y debido a que el aire se encuentra compuesto por 21% de este, es el que suele utilizarse. La energía de activación es la chispa eléctrica o llama piloto. Cada uno de los combustibles que se utilizan se puede presentar en los tres estados de la materia y pueden ser muy eficientes durante el proceso y a largo plazo conducir a un ahorro de energía.

Los tipos de combustiones y sus características

Tanto el aire como los productos de la combustión y su composición son parte de las relaciones másicas y volumétricas que se producen durante el proceso, aunque no se presentan durante el proceso de ahorro de energía. Para predecir las cantidades que se necesitan de cada componente  se necesita saber la naturaleza del combustible y como pueden actuar en cada una de las combustiones que se dan. La combustión completa lleva a la oxidación total de todos los elementos que constituyen el combustible. Cuando se trata de hidrocarburos son CO2, H2O, SO2, N2 y el oxígeno que participa como oxidante.

Durante la combustión incompleta no se logra realizar el proceso en su totalidad, por lo que aparecen los inquemados como el carbono y el hidrogeno. Esto no ayuda con el ahorro de energía a largo plazo. La combustión estequiometria es la misma que la completa solo que se realiza con una cantidad estricta de oxígeno y la que tiene defecto por aire es aquella donde la cantidad de aire utilizada no contiene el oxígeno necesario para oxidar completamente los componentes del combustible. La combustión con exceso de aire corresponde a una cantidad superior de este elemento a la requerida para la estequiometria. Sin embargo, esta Última es prácticamente irrealizable, lo que lleva a operar con excesos de aire para lograr una combustión completa.

Para lograr una combustión correcta y un ahorro de energía durante el proceso, es necesario que se de una buena mezcla del combustible con el aire. Los combustibles gaseosos son los más indicados para realizar cualquier combustión, ya que permiten obtener menores excesos de aire.

Poder calorífico y rendimiento de la combustión

La cantidad de calor que se obtiene de la oxidación completa, es lo que puede definirse como poder calorífico, el cual no tiene una relación directa con el ahorro de energía. El mismo debe presentarse a través de los componentes de la unidad de masa o volumen del combustible a presan atmosférica. Por la oxidación del hidrogeno se puede formar agua y dependiendo de la cantidad y del estado en la cual se origine se pueden presentar dos tipos de poderes caloríficos.

El poder calorífico inferior  es la cantidad de calor que se puede obtener de la combustión completa, si el agua se presenta en forma de vapor en los productos de la combustión. En el superior, el agua se presenta en forma liquida por lo que se aprovecha todo el calor de oxidación de los combustibles.

El ahorro de energía en cierta manera está asociado a la eficiencia energética y como todo proceso que conlleve a la energía debe presentar un nivel de rendimiento. Este durante la combustión se relaciona con la cantidad de calor producido que se pierde y de como puede afectar a la misma. Las perdidas por los inquemados son las más frecuentes, ya que los combustibles no son completamente oxidados. El calor que se pierde al calentar los humos no se recupera y mientras más alta sea la temperatura requerida más se pierde calor. Para evitar tanta perdida de calor, es necesario que la combustión incompleta se realice con el menor exceso de aire posible.

La combustión y la contaminación ambiental

El proceso de combustión es por esencia contaminante. Sin embargo, en la actualidad existen restricciones para que el mismo tenga un control de emisiones contaminantes. Los cambios producidos en el ambiente han llevado a tomar ciertas medidas para mejorar las condiciones del mismo como por ejemplo el ahorro de energía. Las emisiones que se derivan de la combustión pueden afectar el equilibrio de la atmósfera, la salud humana, la vida animal y vegetal y el deterioro de los materiales.

El CO2 es producido por la combustión completa y es uno de los principales causantes del efecto invernadero. Sin embargo, lo más contraproducente es la producción de CO, el cual en concentraciones elevadas puede provocar hasta la muerte. La mejor manera de reducirlo, es tratar de provocar combustiones completas de modo que se consuma el mínimo de combustible necesario.

La lluvia Ácida es producida por la oxidación del azufre, lo cual se debe minimizar su uso y sustituirlo por otro combustible que pueda causar un menor daño. Otros combustibles pueden contribuir con la destrucción de la capa de ozono y demás efectos ambientales. Es por ello que en el presente se busca trabajar con energías limpias y crear conciencia acerca del ahorro de energía para reducir cada problema que implica trabajar con determinados combustibles.

 

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