P2_SCET-G13_SNA - Axel

Vista previa del material en texto

Universidad Nacional Autónoma de México 
 
Facultad de Ingeniería 
 
 
Sistemas de Conversión de Energía Térmica 
 
 
 
Práctica 2: Combustión. 
 
 
Fecha: 14/09/2021 
 
Grupo: 13 Semestre 2022-1 
 
 
Alumno: Sánchez Nazario Axel 
 
 
 
2 
Objetivo 
• Conocer como calcular el aire teórico en una combustión 
• Qué es aire en exceso 
• Cuáles son los principales contaminantes y sus efectos en la salud 
 
Conceptos 
 Combustión 
Reacción química y física de un combustible (ya sea en forma sólida, líquida o 
gaseosa) el cual se oxida, liberando su energía en forma de luz al entrar en contacto 
con el elemento comburente (sustancia que oxida al combustible) y con una fuente 
de energía que active los componentes (calor). 
Los tipos de combustión son: 
• Combustión completa: Aquí se produce la oxidación de todo el combustible. 
 
• Combustión exacta o estequiométrica: Por medio de un cálculo se estipula la 
cantidad exacta de oxígeno para oxidar totalmente el combustible. 
 
• Combustión incompleta: Se produce cuando no se oxidan todos los 
componentes del combustible por falta de comburente 
 
 Aire teórico 
(también conocido como aire estequiométrico) es la cantidad exacta de aire 
necesario para que haya el oxígeno preciso para la combustión teórica completa. 
 
 Exceso de aire 
Es la cantidad de aire en exceso con respecto a la cantidad de aire teórico, con el 
propósito de tener una combustión completa. 
 
 
 
 
3 
Desarrollo 
1. Con los siguientes datos: 
Nota: 1%= 10 000 PPM 
CO: 1% CO2: 3% O2: 10 % HC: 100 PPM NOX: 300 PPM 
 
▪ Calcular el aire teórico para el diésel. 
 
𝐴𝑡 = 𝐴𝑖𝑟𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 11.5 𝐶 + 34.5 (𝐻2 −
𝑂2
8
 ) + 4.32 𝑆 [
𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
] 
 
𝐴𝑡 = 11.5(0.8) + 34.5 ((0.07) −
(0.03)
8
 ) + 4.32 (0.02) = 𝟏𝟏. 𝟓𝟕𝟐𝟎 [
𝒌𝒈 𝒅𝒆 𝒂𝒊𝒓𝒆
𝑲𝒈 𝒅𝒆 𝒅𝒊é𝒔𝒆𝒍
] 
 
 
▪ Calcular el exceso de aire que se tiene (ver relación anterior). 
 
𝐸𝑎 =
𝑁𝑟 − 𝑁𝑡
𝑁𝑡
= 
3.76 (𝑂2 − 
1
2
 𝐶𝑂)
𝑁𝑟 − 3.76 (𝑂2 − 
1
2 𝐶𝑂)
 [% 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜] 
 
𝑁𝑟 = 100 − (𝐶𝑂2 + 𝐶𝑂 + 𝑂2) = 100 − (3 + 1 + 10) = 0.86 
 
 
𝑁 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 3 . 76 (𝑂2 –
1
2
𝐶𝑂) = 3 . 76 ((0.1) –
1
2
(0.01)) = 0.3572 
 
 
𝑁𝑡 = 𝑁𝑟 − 𝑁 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 0.86 − 0.3572 = 0.5028 
 
 
4 
𝐸𝑎 =
3.76 ((0.1) − 
1
2 (.01))
 (0.5028) − 3.76 ((0.1) − 
1
2 (0.01))
= 𝟐. 𝟒𝟓𝟑𝟑 [% 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒊𝒓𝒆 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐] 
 
2. Listar los principales contaminantes en la combustión y sus efectos en la 
salud. 
 
Óxidos de Nitrógeno (NOx) 
Irritación en las vías respiratorias y pulmones, disminuye la 
resistencia a infecciones respiratorias ocasionando pérdida 
de las mucosas y exacerbando el asma. 
 
 
Monóxido de Carbono (CO) 
Impiden el transporte de oxígeno a las células, dañando el 
corazón, cerebro y músculos. En personas sanas reduce su 
capacidad de trabajo, su destreza manual y capacidad de 
aprender. En mayores concentraciones produce dolor de 
cabeza, mareos y puede ocasionar la muerte. 
Compuestos Orgánicos 
Volátiles (COV) 
Son cancerígenos, al estar expuestos a estos 
contaminantes durante largos períodos. 
 
Óxidos de Azufre (SOx) 
Irritación de las vías respiratorias, sensación de falta de aire 
o de pecho apretado, bronquitis obstructiva y agravamiento 
de enfermedades respiratorias y cardiovasculares. 
 
 
Material Particulado (MP) 
El daño dependerá del tamaño de las partículas. Las 
partículas más pequeñas (PM2,5), representan un mayor 
daño ya que penetran más profundamente en el aparato 
respiratorio, afectando los alvéolos, alterando los 
mecanismos defensivos del organismo (facilitando el 
ingreso de bacterias o virus) 
 
Conclusiones 
Los objetivos de la práctica fueron cumplidos satisfactoriamente, ya que se analizó 
el aire teórico (es cantidad de aire necesaria y suficiente para asegurar la 
combustión completa) del combustible Diesel, con un valor de 11.5720[(kg de 
 
5 
aire)/(Kg de diésel)]. También se determinó el exceso de aire (proporción entre la 
cantidad de aire real y la necesaria para una combustión exacta), donde su valor 
fue de 2.4533 %. Por último, para concientizarnos de los problemas que se generan 
por la combustión se investigaron los daños que ocasionan al cuerpo humano. 
 
Referencias: 
• Consecuencias en la salud de los contaminantes ambientales | S&P. (2018, 
June 11). Retrieved September 20, 2021, from S&P Sistemas de Ventilación 
website: https://www.solerpalau.com/es-es/blog/consecuencias-salud-
contaminantes-ambientales/ 
 
• Pulmón Crítico. (2018). Contaminación Ambiental por Vehículos [YouTube 
Video]. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=y3RRNmJhwAI 
 
 
• Escamilla, M. (2021). CARACTERISTICAS CONTAMINANTES DE LA 
COMBUSTIÓN [YouTube Video]. Retrieved from 
https://www.youtube.com/watch?v=H9GrO4-qM5U 
https://www.solerpalau.com/es-es/blog/consecuencias-salud-contaminantes-ambientales/
https://www.solerpalau.com/es-es/blog/consecuencias-salud-contaminantes-ambientales/
https://www.youtube.com/watch?v=y3RRNmJhwAI
https://www.youtube.com/watch?v=H9GrO4-qM5U