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Energía

La combustiÓn como proceso de transformaciÓn energÉtica

Por combustión se entiende el proceso mediante el cual se produce la quema de cualquier sustancia, ya sea gaseosa, líquido o sólida. En este proceso, el combustible se oxida y desprende calor, y, con frecuencia, luz. El oxidante no es oxígeno necesariamente, ya que puede ser parte de un compuesto químico, como ácido nítrico, HNO3, o perclorato de amonio, NH4ClO4, y puede quemarse nuevamente durante una serie de pasos químicos complejos. Este oxidante puede también ser un material que no contenga oxígeno, como el flúor. Éste se combina con el hidrógeno combustible, que libera luz y calor.

El oxígeno tiene la capacidad de combinarse con diversos elementos para producir óxidos. En definitiva, la oxidación es la combinación del oxígeno con otra sustancia. Existen oxidaciones que son sumamente lentas, como por ejemplo la del hierro. Cuando la oxidación es rápida se llama combustión.

Pues bien, la combustión se refiere a las reacciones químicas que se establecen entre cualquier compuesto y el oxígeno. A esto también se le llama reacciones de oxidación. De este tipo de proceso se desprenden energía lumínica y calórica y se llevan a cabo rápidamente. Cabe destacar que los organismos vivientes, para producir energía, utilizan una combustión controlada de los azúcares.

Proceso de combustión

El material que arde, como el queroseno, es el combustible y el que hace arder, como el oxígeno, se llama comburente.

Entendemos por ignición el valor de temperatura que debe presentar el sistema fisicoquímico para que se pueda dar la combustión de manera natural. El proceso termina cuando se consigue el equilibrio entre la energía de los compuestos que reaccionan y la de los productos de la reacción. Con el punto de ignición se alcanza la temperatura de inflamación, activado por la energía de una chispa o por la llama de un fósforo.

El carbono y el hidrógeno, hidrocarburos, son elementos que entran en combustión más fácilmente. El heptano, propano y el metano, entre otros, son sustancias que se utilizan como combustibles, es decir, como fuentes de calor proporcionados por la combustión. En síntesis, la combustión se produce cuando convergen los siguientes factores:

  • El combustible, es decir, el material que arde, carbón, madera, plástico.
  • El comburente, el material que hacer arder, oxígeno.
  • La temperatura de inflamación, la temperatura más baja a la cual el material inicia la combustión para seguir ardiendo.

Cuando el proceso de combustión se acelera, por ejemplo, aumentando la temperatura se produce una explosión. Existen ciertas situaciones en las que se produce combustión sin necesidad de un calentamiento exterior, como es el caso de los cuerpos fácilmente oxidables, en su mayoría malos conductores del calor.

La energía emanada por la combustión es aprovechada en los procesos industriales para obtener fuerza motriz e iluminación -entre otros- así como productos oxidados específicos y eliminación de residuos.

Sustancias como el carbón bituminoso conducen mal el calor pero se oxidan muy rápido. Las mismas, aumentan y acumulan el calor lentamente y puede llegar a la temperatura de inflamación e incendiarse espontáneamente ocasionando desastres. La combustión espontánea puede darse en almacenes, barcos y depósitos donde se acumulen materiales como algodón, hulla o aceite.

Los combustibles son, en su mayoría, de origen orgánico y su valor depende de la proporción de carbono e hidrógeno que contienen en su composición química. El valor principal de un combustible radica en su capacidad de liberar calor durante la combustión. Igualmente, hay combustibles sólidos, líquidos y gaseosos que pueden ser naturales y artificiales.

Por orden de potencial calorífico, los combustibles sólidos más comunes son el carbón, el coque, la madera, el bagazo, la caña de azúcar y la turba. Entre los líquidos se encuentran el petróleo crudo y sus derivados como la gasolina, el alcohol, el aceite y la bencina. Los combustibles gaseosos más utilizados son el gas natural, mezcla de metano, etano, propano y butano, el acetileno que se utiliza en el soplete y el hidrógeno, empleado para impulsar vehículos espaciales.

Existen ciertas situaciones en las que se produce combustión sin necesidad de un calentamiento exterior, como es el caso de los cuerpos fácilmente oxidables, en su mayoría malos conductores del calor.

Por su parte, los productos de la combustión difieren según el tipo de combustible que se use, y varían también si la combustión es completa o incompleta. En la combustión completa se produce: vapor de agua, dióxido de carbono y energía calórica. En cambio, si la combustión es incompleta, se produce monóxido de carbono.



Redacción Ambientum

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