COMBUSTIBLES PPT

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FUENTES DE ENERGÍA
ASIGNATURA INGENIERÍA DE PLANTA
DOCENTE: MSC. ING. ANGÉLICA ARENAS
Saltos de agua
ENERGÍA OBTENIDA → EXCESIVAMENTE COSTOSA
▪ Grandes inversiones en obra civil
▪ Grandes inversiones en la transmisión de
energía
▪ Necesita grandes espejos de agua, →
modifican severamente el medio ambiente
del lugar donde son realizados.
Energía Nuclear
LA ENERGÍA OBTENIDA ES EXCESIVAMENTE 
COSTOSA
 Grandes inversiones en obra civil por la
SEGURIDAD del sistema
 Necesita grandes espejos de agua para el
sistema de refrigeración
▪ Energía solar
▪ Energía eólica
▪ Otras fuentes de energía:
◦mareas
◦químicas
COMBUSTIBLES
Combustible 
Definición
Es toda sustancia que es capaz de 
quemarse en presencia de oxígeno 
del aire para liberar una cantidad 
definida de energía térmica.
La principal fuente de oxígeno para la combustión
es el AIRE
Composición volumétrica del aire:
• 20,99 % Oxígeno
• 78,03 % Nitrógeno
• y menos del 1,00 % Argón y otros gases inertes 
(Neón, Helio, CO2,.......)
Adoptaremos la composición del aire, en volumen, como:
• 21 % Oxígeno
• 79 % Nitrógeno
La composición en peso del aire es la siguiente
• 23,2 % Oxígeno
• 76,8 % Nitrógeno
Los combustibles
son la principal fuente de energía disponible para realizar 
las transformaciones necesarias en la industria.
Son utilizados:
• A gran escala:
◦ En las plantas generadoras de electricidad:
centrales térmicas
• A pequeña escala:
◦ Grupos generadores
◦ Motores de combustión interna
◦ Equipos industriales como fuentes de calor
Clasificación de 
combustibles
Nobles: Producen menos de 20 Kg 
de gas por cada 10.000 Kcal 
liberadas. Ejemplos: 
petróleo, carbón, gas 
natural (PCI = 8435 kcal/m3), 
gasoil, etc.
Pobres: Producen más de 20 Kg de 
gas por cada 10.000 Kcal de 
energía liberadas. Ejemplos: 
leña, bagazo (PCI = 2512 
kcal/kg) cascarillas, residuos 
industriales, etc. 
Clasificación de combustibles
Nobles:
Ejemplo gas natural (PCI = 8435 kcal/m3)
CH4 + 2(O2+3,76N2) = CO2 + 2 H2O + 7,52 N2
Densidad del aire = 1,29 kg/m3
Densidad del GN = 0,65 x 1,29 kg/m3 = 0,84 kg/m3
Masa de aire = 9,52 m3 x 1,29 kg/m3 = 12,591 kg
Masa de GN = 0,65 m3 x 1,29 kg/m3= 0,842 kg
Masa de Gases = 0,842 kg x 12,591 kg = 13,43 kg
8.435 kcal -----------------------13,43 kg
10.000 kcal --------------------- x
X = 10000 kcal x 13,43 kg/8435 kcal = 15,92 kg
Clasificación de combustibles
Pobres:
Leña + aire (O2+3,76N2) = gases de combustión
Usualmente en el mejor de los casos
1 kg de madera requiere 10 kg de aire
por lo que la masa de gases = 11 kg
2.512 kcal -----------------------11 kg de gases
10.000 kcal --------------------- x
X = 10000 kcal x 11 kg/2512 kcal = 43,789 kg
Clasificación
Según el estado de agregación
◦Sólidos
◦Líquidos 
◦Gaseosos
CLASIFICACIÓN
Combustibles sólidos: 
◦ Carbón bituminoso, semibituminoso, Lignito, Antracita
◦ Leña
◦ Biomasa (Bagazo de caña, residuos vegetales)
Combustibles líquidos: 
◦ Fracciones de petróleo
◦ Fueloil
◦ Gasoil
Combustibles gaseosos: 
◦ Gas Natural (GN)
◦ GLP
Clasificación
COMBUSTIBLES 
SÓLIDOS
COMBUSTIBLE
% 
VOLÁTILES
% CARBONO 
FIJO
PCS 
(Kcal/Kg)
Leña 70 a 75 25 a 30 4000
Turba 60 a 70 30 a 40 6000
Lignito 50 a 60 40 a 50 7500
Hulla 12 a 50 50 a 80 8000
Semi antracita 7 a 12 88 a 93 8500
Antracita 3 a 7 93 a 97 9200
Coque 1 a 10 90 a 99 8000 a 8100
Briquetas 13 a 17
Carbón de leña 15,5 70 6300
Residuos vegetales 69 a 82 8 a 14 3800 a 6000
Clasificación
COMPOSICIÓN DE 
COMBUSTIBLES SÓLIDOS 
ANÁLISIS 
• HUMEDAD
• VOLÁTILES
• CARBONO FIJO
• CENIZAS
FÍSICO O 
GLOBAL
• C
• H
• O
• S
• N
QUÍMICO O 
ELEMENTAL 
PODER CALORIFICO DE MADERAS Y 
RESIDUOS AGRÍCOLAS
PODER CALORÍFICO MEDIO Kcal/kg
Bagazo húmedo 2512
Bagazo seco 4593
Cascara de cacahuete 4258
Cascarilla de arroz 3301
Celulosa 3947
Corteza escurrida 1411
Cosetas de caña 1100
Madera seca 4545
Madera verde (*) 3445
Paja seca de trigo 2990
Biomasa 
Residuos Vegetales
La biomasa es un combustible
vegetal que procede generalmente
de residuos:
❖Forestales: leña, cortezas, astillas, restos de poda o masas
forestales.
❖Agrícolas: la poda de la vid, almendros, cáscaras de frutos
secos, carozo de aceituna y otros frutos
❖Industriales: restos de industrias madereras, de la fabricación
del corcho o de productos celulósicos (licor negro).
PELLETS
Es un combustible estandarizado. Son pequeños cilindros
procedentes de la compactación de los desechos de la
industria maderera como serrines y virutas molturadas y
secas.
BRIQUETAS
La materia prima de la briqueta es de biomasa forestal. 
La humedad es menor del 10%, un poder calorífico 
inferior, superior a los 4040 kcal/kg y una densidad 
aproximada a 1.000 kg/m3 . El contenido en cenizas es 
inferior al 0,7%.
Son productos de una dureza adecuada, y
homogénea, con las siguientes características:
-No ser higroscópicas
-Deben arder con poca liberación de humo
-Deben poder romperse con facilidad cuando son
fabricadas en forma de panes (10 Kg)
- No deben sufrir roturas durante su transporte y
almacenamiento.
Briquetas:
Las briquetas se fabrican con desechos de
combustibles (carbón en polvo, tanto mineral como
vegetal).
El proceso de fabricación consiste de tres
etapas básicas, que son:
a) Secado del combustible cuando es muy
húmedo
b) Formación de una pasta con aglutinante que puede
ser almidón bentonita.
c) La mezcla amasada y calentada es sometida a
elevadas presiones, por arriba de 200 Kg/cm2 en
moldes adecuados, de donde sale la briqueta.
Briquetas:
La combustión se genera en la parrilla de la caldera, 
regulándose la cantidad de aire necesaria a través de 
la puerta reguladora de tiro.
PODER CALORÍFICO: 
Es una característica principal de un 
combustible.
Puede ser expresado como 
Superior ó Inferior
Según se considere o no, la energía 
contenida por el vapor de agua que forma 
parte de la corriente de los gases de 
combustión.
CARACTERÍSTICAS
PODER CALORÍFICO SUPERIOR : 
calor de combustión cuando las condiciones 
iniciales y finales del proceso son iguales
los productos de la combustión se hallan a 
temperatura ambiente 
la humedad del combustible y el agua formada 
por hidrógeno constitutivo del combustible 
condensa, liberando una cierta cantidad de 
energía.
DETERMINACION DEL PODER CALÓRIFICO 
DE LOS COMBUSTIBLES INDUSTRIALES 
METODO ANALÍTICO
Se aplica el Principio de Conservación de la Energía:
"El poder calorífico de un cuerpo compuesto es igual a la suma
de los poderes caloríficos de los elementos simples que lo
forman, multiplicados por la cantidad centesimal en que
intervienen, descontando de la cantidad de hidrógeno total del
combustible la que se encuentra combinada con el oxígeno del
mismo”
Para la aplicación de este procedimiento se efectúa
previamente un ANÁLISIS ELEMENTAL del combustible:
C %, H2 %, O2 %, S %, Humedad %
PODER CALORIFICO DEL CARBONO
La reacción química de la combustión completa del carbono
es:
C + O2 = CO2 + 8.140 kcal/kg carbono
La reacción química de la combustión incompleta del
carbono es:
C + 1/2 O2 = CO + 2.440 kcal/kg carbono
PODER CALORIFICO DEL HIDROGENO
PODER CALORIFICO SUPERIOR
La reacción química de oxidación del H2 es:
H2 + 1/2 O2 = H2O + 34.400 kcal/kg
Este valor incluye el calor cedido por la condensación del
vapor de agua formado en la combustión, por lo que de
acuerdo a lo explicado anteriormente, corresponde al
poder calorífico superior del hidrógeno:
PCS = 34.400 kcal/kg hidrógeno
PODER CALORIFICO DEL HIDROGENO
PODER CALORÍFICO INFERIOR
Se denomina así cuando el agua de formación y la
que trae el combustible en su composición se
encuentra finalmente en estado vapor
Si H es la cantidad de hidrógeno por Kg de
combustible:
PCS = PCI + 600 ("H2O" + 9 H)
Entonces 
PCI = PCS – 600 ("H2O" + 9 H)
Si “H2O” es la humedad del combustible en porcentaje (%) y “r” el
calor de vaporización a 0 ºC, cuyo valor esde 600 Kcal/kg
aproximadamente entonces :
PCS = PCI + r (“H2O” + 9 H)
Donde el H2 reacciona según:
H2 + 1/2 O2 → H2O
2 kg H2 + 1/2 x 32 kg O2 →18 kg H2O
2 kg H2 + 16 kg O2 →18 kg H2O
1 kg H2 + 8 kg O2 → 9 kg H2O
PODER CALORÍFICO INFERIOR 
PCI = PCS – 600 ("H2O" + 9 H)
PODER CALORIFICO DEL HIDROGENO
PODER CALORIFICO INFERIOR
PCI = PCS - 600 x ( 9H + H20 )
Considerando
H2O = 0 Suponiendo que no existe humedad en el
combustible 
H = 1 kg hidrógeno 
Resulta : 
PCI = 34.400 - 600 x 9 
PCI = 34.400 - 5.400
PCI = 29.000 kcal/kg hidrógeno
PODER CALORIFICO DEL AZUFRE
El azufre es un contaminante del combustible y su presencia
es indeseable, no obstante, cuando éste elemento está
presente, se oxida y libera calor de acuerdo a la siguiente
reacción química:
S + O2 = SO2 + 2.220 kcal/kg azufre
FORMULA DE DULONG 
PODER CALORIFICO SUPERIOR DE UN COMBUSTIBLE SECO 
Poder calorífico superior de un combustible seco , sólido o 
líquido, que contenga C, H y S en su composición: 
PCS = 81,4 x C + 344 x (H2 - O/8) + 22,2 x S 
Dónde: 
C: es el porcentaje en peso de carbono por kilogramo de combustible 
H: es el porcentaje en peso de hidrógeno total por kilogramo de 
combustible 
O: es el porcentaje en peso de oxígeno por kilogramo de combustible 
S: es el porcentaje en peso de azufre por kilogramo de combustible 
O/8: es el porcentaje en peso de hidrógeno que se encuentra 
combinado con el oxígeno del mismo combustible, generando "agua de 
combinación" 
(H - O/8): es el porcentaje en peso de "hidrógeno disponible", realmente 
disponible para que se oxide con el oxígeno del aire, produciendo "agua 
de formación” 
Otras Características
▪Dureza
▪Densidad - volumen específico 
▪Humedad
▪Contenido de cenizas 
▪Capacidad de coquificación
▪Contenido de Azufre 
CONTENIDO DE AZUFRE
Este elemento es muy perjudicial y se encuentra
como: azufre libre, SH2 o diversos compuestos
orgánicos azufrados: mercaptanos, ácidos
sulfónicos,… etc.
Cuando reaccionan con el aire se forman:
S + O2 = SO2
2 S +3 O2 = 2 SO3
H2 + ½ O2 = H2O
Formación de ácido sulfúrico:
SO3 + H2O = H2 SO4
SO2 + H2O + ½ O2 = H2 SO4 
Contenido de azufre
b) Características 
Temperatura de autoinflamación
Combustible
Temperatura de 
autoinflamación
LEÑA 300ºC
CARBÓN DE LEÑA 360ºC
HULLAS 410 a 470ºC
SEMI-COQUE 460ºC
ANTRACITAS 525ºC
COQUE 580 a 610ºC
b) Características 
Manipulación
Depende del tipo de combustible empleado
Residuos vegetales: como los subproductos 
celulósicos
▪ Aserrín
▪ Cascarillas vegetales
▪ Bagazo 
Carbones
Etapas a considerar en la manipulación:
A) recibo y descarga del combustible
B) almacenamiento
C) suministro de combustible a la planta
D) medición
E) preparación del combustible
F) control de polvo
G) operación de la planta
Manipulación 
Manipulación 
TRITURADOR BRADFORD POR DENTRO
HTTPS://WWW.VAKGARAGERIJNZICHT.NL/BALL-MILL.HTML
HTTPS://TERRASOURCE.COM/ES-REDUCCION-DE-TAMANO/
https://www.vakgaragerijnzicht.nl/ball-mill.html
https://terrasource.com/es-reduccion-de-tamano/
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Combustibles líquidos
a) Clasificación
Se obtienen por 
Destilación fraccionada de Petróleo 
Destilación destructiva (cracking) del petróleo o 
derivados. 
Tienen proporciones relativas de gas y petróleo:
son muy variables y dan lugar a una clasificación de los 
yacimientos: 
yacimientos gasíferos: alta proporción de gas 
yacimientos petrolíferos: alta proporción de petróleo
Clasificación
PETRÓLEO → Es una mezcla de hidrocarburos 
gaseosos y sólidos disueltos en hidrocarburos 
líquidos, con cantidades variables de compuestos 
de azufre, oxígeno y nitrógeno. 
CARBONO 83 a 87
HIDRÓGENO 10 a 14%
OXÍGENO < 3%
NITRÓGENO < 1%
AZUFRE
< 2% 
(excepcionalmente 
hasta un 6%)
Composición media del petróleo:
PRODUCTO PRINCIPALES USOS
Gas natural y de refinería Combustible industrial y doméstico
Nafta
Combustible de motores de 
explosión
Bencina, aguarrás, etc Disolventes en general
Kerosene
Combustible de aviones. Uso 
doméstico. 
Gasoil y diesel oil
Combustibles para motores diesel y 
hornos industriales
Aceites lubricantes Lubricación de maquinarias
Parafina
Papel parafinado, materiales 
aislantes. Sellado
Parafina amorfa Producción de grasas y pomadas
Fuel oil Combustible industrial
Asfalto Impermeabilizante. Uso en caminos
Coque de petróleo Combustible industrial sólido
Combustibles no derivados del petróleo
a) Alcoholes: metanol y etanol
b) Aceites destilados de esquistos bituminosos:
asfaltitas
c) Aceites destilados de alquitranes, de hulla y
lignitos
d) Aceites vegetales: lino, girasol
Clasificación
1. Poder calorífico
2. Densidad - peso específico
3. Viscosidad
4. Punto de escurrimiento
5. Punto de congelación
6. Punto de inflamación
7. Punto de combustión
8. Punto de auto-ignición
9. Contenido de azufre
10. Contenido de cenizas
11. Contenido de humedad
12. Calor específico
Características
Poder calorífico:
El estudio de esta característica para
este tipo de combustibles es similar al
de los sólidos.
Características
Características
También se dispone de datos experimentales de 
PCS para distintos combustibles en función de la 
densidad, como la siguiente:
Densidad PCS Densidad PCS
1 10.361 0,95 10.525
0,99 10.393 0,94 10.560
0,98 10.425 0,93 10.597
0,97 10.458 0,92 10.634
0,96 10.491 0,91 10.672
Características
Al igual que en los combustibles sólidos
el azufre es muy perjudicial, se puede
encontrar como azufre libre o
combinado formando compuestos.
Su efecto es la corrosión de los ductos
por donde circulan los gases de
combustión, cuando condensan los
vapores de H2SO4 que se producen
como resultado de la combustión del
azufre (S).
Contenido de Azufre
Según la naturaleza predominante de los 
hidrocarburos pueden ser:
1. Petróleo de base parafínica: luego de 
destilar los componentes livianos, el 
residuo contiene parafina en cantidad 
significativa (petróleos de Salta..)
2. Petróleo de base asfáltica: después 
de destilar los componentes livianos, el 
residuo contiene una apreciable cantidad 
de asfalto (petróleos Mexicanos).
Clasificación de Hidrocarburos
3. Petróleo de base nafténica: después
de destilar los componentes mas livianos
el residuo contiene poca parafina y poco
asfalto como el petróleo de Rusia.
4. Petróleo de base mixta: después de
destilar los componentes mas livianos, el
residuo contiene parafinas y asfaltos en
forma simultánea y equivalente. Como los
petróleos del centro de EEUU y del sur de
Argentina.
Recepción del combustible
Manipulación de combustible
Almacenamiento
Almacenamiento y distribución a 
quemadores
 
COMBUSTIBLES 
GASEOSOS
Gas Natural (GN)
Gases de refinería
Gases industriales
Gases licuados
Acetileno 
Hidrógeno
Gases de minas de carbón
Gas de pantano
Clasificación
Características
Características
CONDICIONES EXPLOSIVAS
TIPO DE GAS
LÍMITE 
INFERIOR %
LÍMITE 
SUPERIOR %
NATURAL 5 14
GASÓGENO 18 75
PROPANO 2,4 9,3
BUTANO 1,9 8,5
INDUSTRIAL 5 35
En la industria se ha generalizado el uso de
gas natural. Se provee a las plantas
industriales por medio de gasoductos.
La industria regula la presión del gas
según el uso y necesidad en una estación
de regulación y medición.
La manipulación del GN consiste en
suministrarlo a la presión y caudal
adecuados a las necesidades particulares
de cada industria.
Manipulación
Manipulación
Formas de suministro de GN
• Hasta 500 mm de columna 
de agua (mm de ca)
BAJA 
PRESIÓN
• Entre 500 mm ca y 4 
Kg/cm2
MEDIA 
PRESIÓN
• A presiones mayores de 4 
Kg/cm2
ALTA 
PRESIÓN
Gas licuado de petróleo: es una mezcla de propano 
y butano al estado líquido, distribuidos en envases 
individuales, a una presión media de 7 Kg/cm2.
Manipulación
La distribución del gas desde los yacimientos a 
los puntos de consumo se realiza a través de 
gasoductos, con tuberías de diámetro entre 20 
cm y 70 cm. Conducen el gas natural a presiónelevada (p > 70 Kg/cm2) y se requieren 
estaciones de re-comprensión o bombeo cada 
500 Km, aproximadamente.
Manipulación