combustibles y combustion

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INVESTIGACIÓN: La combustión (del latín combustĭo, -ōnis)1 es una reacción química de oxidación , en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de puntos en forma de calor y luz , manifestándose visualmente gracias al fuego , u otros. En toda combustión existe un elemento que arde (combustible ) y otro que produce la combustión (comburente ), generalmente el oxígeno en forma de O2 gaseoso. Los explosivos tienen oxígeno ligado químicamente, por lo que no necesitan el oxígeno del aire para realizar la combustión. Los tipos más frecuentes de combustible son las materias orgánicas que contienen carbono e hidrógeno En una reacción completa todos los elementos que forman el combustible se oxidan completamente. Los productos que se forman son el dióxido de carbono (CO2) y el agua , el dióxido de azufre (SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecer óxidos de nitrógeno (NOx), dependiendo de latemperatura , la cantidad de oxígeno en la reacción y, sobre todo de la presión. En la combustión incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidación, debido a que el comburente y el combustible no están en la proporción adecuada, dando como resultado compuestos como el monóxido de carbono (CO). Además, puede generarse carbón . El proceso de destruir materiales por combustión se conoce como incineración . Para iniciar la combustión de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mínima, llamada temperatura de ignición , que se define como la temperatura, en °C y a 1 atm (1013 hPa ) de presión, a la que los vapores de un combustible arden espontáneamente. La temperatura de inflamación , en °C y a 1 atm, es aquella a la que, una vez encendidos los vapores del combustible, éstos continúan por sí mismos el proceso de combustión.

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termodinamica

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INVESTIGACIN:

Lacombustin(dellatncombusto, -nis)1es unareaccin qumicadeoxidacin, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de puntos en forma decaloryluz, manifestndose visualmente gracias al fuego, u otros.En toda combustin existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustin (comburente), generalmente eloxgenoen forma de O2gaseoso. Losexplosivostienen oxgeno ligado qumicamente, por lo que no necesitan el oxgeno del aire para realizar la combustin.Los tipos ms frecuentes de combustible son lasmaterias orgnicasque contienencarbonoehidrgenoEn una reaccin completa todos los elementos que forman el combustible se oxidan completamente. Los productos que se forman son eldixido de carbono(CO2) y elagua, eldixido de azufre(SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecerxidos de nitrgeno(NOx), dependiendo de latemperatura, la cantidad de oxgeno en la reaccin y, sobre todo de la presin.En la combustin incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidacin, debido a que el comburente y el combustible no estn en la proporcin adecuada, dando como resultado compuestos como elmonxido de carbono(CO). Adems, puede generarsecarbn.El proceso de destruir materiales por combustin se conoce comoincineracin.Para iniciar la combustin de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mnima, llamadatemperatura de ignicin, que se define como la temperatura, en C y a 1atm(1013hPa) de presin, a la que losvaporesde un combustible arden espontneamente.Latemperatura de inflamacin, en C y a 1 atm, es aquella a la que, una vez encendidos los vapores del combustible, stos continan por s mismos el proceso de combustin.

Poder calorficoElpoder calorficoes la cantidad deenergaque launidad de masade materia puede desprender al producirse unareaccin qumicadeoxidacin(quedan excluidas las reacciones nucleares, no qumicas, defisinofusinnuclear, ya que para ello se usa la frmula E = mc).El poder calorfico expresa la energa que puede liberar la unin qumica entre uncombustibley elcomburentey es igual a la energa que mantena unidos lostomosen lasmolculasde combustible (energa de enlace), menos la energa utilizada en la formacin de nuevas molculas en las materias (generalmente gases) formadas en lacombustin.

Normatividad

En materia de normatividad de aire, nuestro pas cuenta con varios instrumentos jurdicos que permiten prevenir y controlar la contaminacin atmosfrica. Entre ellos estn: Ley General del Equilibrio Ecolgico y la Proteccin al Ambiente Reglamento en materia de prevencin y control de la contaminacin atmosfrica Normas Oficiales Mexicanas sobre Fuentes fijas Fuentes mviles Calidad de combustibles Calidad del Aire MonitoreoLey General del Equilibrio Ecolgico y la Proteccin al Ambiente (LGEEPA)http://portal.semarnat.gob.mx/marco_juridico/La LGEEPA es de aplicacin nacional y establece las obligaciones de las autoridades del orden federal y local. La Ley en su ttulo IV Proteccin al Ambiente, captulos I y II establecen los artculos sobre prevencin y control de la contaminacin de la atmsfera. En ellos se hace referencia especfica a los instrumentos de poltica, mecanismos y procedimientos necesarios para controlar, reducir o evitar la contaminacin de la atmsfera.Reglamento en materia de prevencin y control de la contaminacin atmosfricahttp://portal.semarnat.gob.mx/marco_juridico/reglamentos/atmosfera.shtmlEl reglamento rige en todo el territorio nacional y en las zonas donde la nacin ejerce su soberana y jurisdiccin, tiene por objeto reglamentar la Ley General del Equilibrio Ecolgico y la Proteccin al Ambiente en lo que se refiere a la prevencin y control de la contaminacin atmosfrica.El reglamento define los procedimientos tcnico-administrativos a que estn sujetas las fuentes emisoras de contaminantes de jurisdiccin federal, como son por ejemplo las licencias de funcionamiento y la cdula de operacin anual. Cabe decir que derivado de los cambios relativamente recientes a la LGEEPA, se inici la aplicacin de nuevos mecanismos de regulacin directa de las actividades industriales, de tal forma que se cre unaLicencia Ambiental nica (LAU)y unaCdula de Operacin Anual(COA), de carcter inmediato.http://www.ine.gob.mx/publicaciones/libros/36/cap4.html?id_pub=36)Normas Oficiales MexicanasLa SEMARNAT emite una serie de Normas Oficiales Mexicanas (NOM) que regulan las emisiones de contaminantes provenientes de fuentes fijas (como por ejemplo, la industria qumica, la industria del vestido, la industria mineral metlica, etc.) y fuentes mviles (como por ejemplo, autos particulares, camiones, etc.); dichas normas estn dirigidas a restringir a ciertos niveles las emisiones de xidos de azufre, xido de nitrgeno, partculas, compuestos orgnicos voltiles y monxido de carbono. Tambin establece la normatividad que regula la calidad de los combustibles y establece los requerimientos tcnicos de los mtodos empleados para medir los contaminantes ms comunes en el aire.Tipos de normas Fuentes fijas Fuentes mviles Calidad de los combustibles Calidad del aire Monitoreo atmosfrico

Fuentes fijasNormaNombre

NOM-039-ECOL-1993Que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de bixido y trixido de azufre y neblinas de cido sulfrico, en plantas productoras de cido sulfrico

NOM-O40-ECOL-1993Que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de partculas slidas, as como los requisitos de control de emisiones fugitivas, provenientes de las fuentes fijas dedicadas a la fabricacin de cemento

NOM-043-ECOL-1993Que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de partculas slidas provenientes de fuentes fijas

NOM-046-ECOL-1993Que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de bixido de azufre, neblinas de trixido de azufre y cido sulfrico, provenientes de procesos de produccin de acido dodecilbencensulfnico en fuentes fijas.

NOM-075-ECOL-1995Que establece los niveles mximos permisibles de emisin a la atmsfera de compuestos orgnicos voltiles provenientes del proceso de los separadores agua-aceite de las refineras de petrleo

Fuentes mvilesNormaNombre

NOM-041-ECOL-1999Que establece los lmites mximos permisibles de emisin de gases contaminantes provenientes del escape de los vehculos automotores en circulacin que usan gasolina como combustible

NOM-042-ECOL-1999Que establece los lmites mximos permisibles de emisin de hidrocarburos no quemados, monxido de carbono, xidos de nitrgeno y partculas suspendidas provenientes del escape de vehculos automotores nuevos en planta, as como de hidrocarburos evaporativos provenientes del sistema de combustible que usan gasolina, gas licuado de petrleo, gas natural y diesel de los mismos, con peso bruto vehicular que no exceda los 3,856 kilogramos

NOM-044-ECOL-1993Que establece los niveles mximos permisibles de emisin de hidrocarburos, monxido de carbono, xidos de nitrgeno, partculas suspendidas totales y opacidad de humo provenientes del escape de motores nuevos que usan diesel como combustible y que se utilizaran para la propulsin de vehculos automotores con peso bruto vehicular mayor de 3,857 kilogramos

NOM-045-ECOL-1996Que establece los niveles mximos permisibles de opacidad del humo proveniente del escape de vehculos automotores en circulacin que usan diesel o mezclas que incluyan diesel como combustible

NOM-047-ECOL-1993Que establece las caractersticas del equipo y el procedimiento de medicin para la verificacin de los niveles de emisin de contaminantes, provenientes de los vehculos automotores en circulacin que usan gasolina, gas licuado de petrleo, gas natural u otros combustibles alternos

Para descargar los textos completos ir a:http://portal.semarnat.gob.mx/semarnat/portalhttp://www.economia-noms.gob.mx/Calidad de los combustiblesNormaNombre

NOM-051-ECOL-1993Que establece el nivel mximo permisible en peso de azufre, en el combustible lquido gasleo industrial que se consuma por las fuentes fijas en la zona metropolitana de la Ciudad de Mxico

NOM-086-ECOL-1994contaminacin atmosfrica-especificaciones sobre proteccin ambiental que deben reunir los combustibles fsiles lquidos y gaseosos que se usan en fuentes fijas y mviles

Para descargar los textos completos ir a:http://portal.semarnat.gob.mx/semarnat/portalhttp://www.economia-noms.gob.mx/Calidad del aireLas normas de calidad del aire establecen las concentraciones mximas de contaminantes en el ambiente que no debieran ser excedidas con determinada frecuencia, a fin de garantizar la proteccin de la salud de la poblacin, inclusive la de los grupos ms susceptibles como los nios, los ancianos y las personas con enfermedades respiratorias crnicas, entre otros.En Mxico se norman los siguientes contaminantes atmosfricos: bixido de azufre (SO2), monxido de carbono (CO), bixido de nitrgeno (NO2), ozono (O3), partculas suspendidas totales (PST), partculas menores a 10 micrmetros de dimetro (PM10) y plomo (Pb). En el siguiente Cuadro se resumen los valores normados y se refieren las normas oficiales mexicanas que dan origen a dichos valores.ContaminanteNormaNombre

OzonoNOM-020-SSA1-1993Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al ozono (O3). Valores normados para la concentracin de ozono (O3) en el aire ambiente como medida de proteccin a la salud de la poblacin, para quedar como Norma Oficial Mexicana NOM-020-SSA1-1993, Salud ambiental. Criterio para evaluar el valor lmite permisible para la concentracin de ozono (O3) de la calidad del aire ambiente. Criterio para evaluar la calidad del aire.

Monxido de carbonoNOM-021-SSA1-1993Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al Monxido de carbono (CO). Valor permisible para la concentracin de monxido de carbono (CO) en el aire ambiente, como medida de proteccin a la salud de la poblacin

Monitoreo atmosfricoEl monitoreo atmosfrico es la determinacin de la cantidad de una sustancia o contaminante presente en el aire en un lugar y en un tiempo determinado. A travs de l se puede dar seguimiento en tiempo y espacio a la calidad del aire de un lugar determinado.En Mxico, para llevar a cabo las mediciones de las concentraciones de los contaminantes en el aire se emplean tcnicas y procedimientos estandarizados que fueron publicados como Normas Oficiales Mexicanas, las cuales son referidas en el siguiente Cuadro.NormaNombre

NOM-034-ECOL-1993Que establece los mtodos de medicin para determinar la concentracin de monxido de carbono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibracin de los equipos de medicin

NOM-O35-ECOL-1993Que establece los mtodos de medicin para determinar la concentracin de partculas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la calibracin de los equipos de medicin

Fuentes de SOx y NOxLa produccin de SOx yNOxse asocia principalmente a las actividades humanas. Los xidos de azufre y de nitrgeno son emitidos por fuentes fijas mayores que usan combustibles fsiles. Los niveles de SOx versus NOx varan con la mezcla de dichos combustibles; las emisiones totales anuales en el mundo son del orden de 63 Tg N/ao y 22 Tg N/ao, respectivamente.Los xidos de azufre son producido principalmente durante la combustin del carbn y de algunos derivados del petrleo. Se asocia al transporte y a las actividades industriales, por ejemplo en los procesos pirometalrgicos del cobre y en otras fundiciones.Los xidos de nitrgeno tambin son emitidos en gran escala por las fuentes mviles que utilizan derivados del petrleo. Existe un inventario de emisiones globales en el cual se pueden diferenciar los hemisferios, los continentes y los grandes pases. All se hacen estimaciones que sugieren, por ejemplo, que las emanaciones de NOx de los aviones pueden ser relevantes.Todava no se aclara el rol de los relmpagos y tormentas elctricas en la produccin de NOx libre troposfrico; se estima que el total de NOx producido por estos eventos naturales es del orden del 5% .Por otra parte, la emisin de NO desde el suelo es importante y ocurre principalmente en la primavera y en el verano. Esto sucede normalmente en las regiones agrcolas donde el uso de fertilizantes nitrogenados es masivo. Por esta relacin con la fertilizacin de campos, se supone que las emisiones de NO del suelo son de origen antropognico. Hay dudas e incertidumbres sobre el NO del suelo, igual que con respecto a la influencia de relmpagos y rayos.El N2O es producido globalmente por las siguientes fuentes y se cuenta con estimaciones anuales tentativas a nivel mundial: suelos naturales, suelos cultivados, quema de biomasa, quema de combustibles fsiles, tratamiento de aguas servidas, ocanos, cambios de uso del suelo, industrias, fuentes mviles, acuferos, basura, desechos animales y otros de menor importancia.