Combustión: lo que tienes que saber

La combustión es un proceso químico mediante el que se desprende calor a través de un conjunto de reacciones exotérmicas que provocan la oxidación de elementos combustibles. Dicho así, es probable que no termines de entender bien el concepto. Por eso, vamos a explicarte, en este artículo, cómo se produce la combustión, qué tipos hay y qué aspectos conviene tener en cuenta en estos procesos, y que te interesa conocer si tienes una caldera en tu casa o empresa. ¡Toma nota!

¿Cómo se produce una reacción de combustión?

Lo primero que vamos a analizar es qué sucede en el proceso de combustión para que se produzca esta reacción. En realidad, es un proceso muy sencillo en el que intervienen tres elementos:

• Combustible: es decir, el elemento que se oxida para provocar la reacción de combustión. Generalmente, se compone de carbono e hidrógeno, y podemos encontrarlo en estado sólido, líquido o gaseoso. 
• Comburente: o, lo que es lo mismo, la sustancia que produce la oxidación al elemento combustible y que hace que este arda. En la mayor parte de los casos, el comburente es el propio oxígeno que hay en el aire. 
• Energía de activación: hablamos de lo que comúnmente conocemos como la chispa. Es decir, la energía en forma de calor que se necesita para que el combustible y el comburente reaccionen. 

La estequiometría es el proceso por el que se miden las cantidades y proporciones exactas que hacen que se produzcan determinadas reacciones químicas. En este caso, sirve para analizar la relación adecuada entre las masas y los volúmenes del combustible, el comburente y la energía de activación para producir esta reacción química.

Tipos de combustión: cómo diferenciarlos

La variación en las proporciones de los distintos elementos nos permite distinguir entre los siguientes tipos de combustión:

Combustión completa

En esta reacción, el combustible se oxida íntegramente. Por lo tanto, es necesario que intervengan las cantidades imprescindibles de aire seco y de comburente. 

Para conseguirla, se suelen utilizar hidrocarburos o compuestos oxigenados, como dióxido de carbono o de azufre. Suele ser más difícil de conseguir, puesto que la precisión que se requiere en las cantidades de elementos químicos y aire es mayor. Además, la combustión completa desprende más energía calorífica que otros tipos.

Combustión exacta o estequiométrica

Otro tipo es la estequiométrica, a la que también conocemos como combustión exacta. En este caso, en lugar de producirse una oxidación completa de todo el combustible, se utiliza una cantidad exacta de oxígeno. 

Este cálculo hace que, en la combustión exacta, el combustible y el comburente se agoten por igual, mientras que en la combustión completa, el comburente no tiene por qué agotarse necesariamente. La reacción consume por completo tanto el combustible como el oxígeno, de forma que los gases que se emiten están libres de dichas sustancias. 

Combustión incompleta

El tercer tipo que podemos encontrar es la combustión incompleta, que es, también, la que más riesgo conlleva. En este caso, no se oxida todo el combustible, mientras que el comburente sí se agota por completo.

En estos casos, se producen restos de diversas sustancias, que se denominan inquemados, que resultan más peligrosos para el entorno. Uno de los más conocidos es el monóxido de carbono, cuya inhalación supone un gran riesgo para la salud.

Tipos de combustibles

Otro de los conceptos que es importante tener claro es qué elementos actúan como combustibles, para saber cómo manejarlos de forma segura en cualquier proceso energético. A continuación, te explicamos qué tipos de combustibles podemos encontrar según su naturaleza:

Combustibles líquidos

Este tipo de combustibles se suele encontrar a temperatura ambiente y a un nivel de presión atmosférica estándar. El combustible líquido más utilizado y conocido es el petróleo, que se suele transformar para obtener gasolina, diésel, fuelóleo o similares. 

El petróleo se ha utilizado durante las últimas décadas como uno de los combustibles habituales en sectores como el transporte o la industria. 

Combustibles sólidos

Los combustibles sólidos son aquellos que se presentan en forma de material compacto y tangible, como la madera o el carbón. De hecho, las múltiples formas en las que encontramos la madera constituyen combustibles sólidos: leña, pellets, astillas, etc. 

Hoy en día es cada vez más común utilizar como combustible sólido la biomasa, en la que se combinan residuos agrícolas y de origen vegetal para obtener un combustible más limpio. 

Cuanta más calidad tenga el combustible sólido, más completa será la combustión. Asimismo, en este proceso también intervienen otros factores, como la combinación de carbono, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. 

Combustibles gaseosos

Por último, el combustible también se puede utilizar en estado gaseoso. En este caso, lo más habitual es encontrar mezclas de hidrocarburos gaseosos y otras sustancias como el hidrógeno o el carbono. Dependiendo de la mezcla de componentes o de la naturaleza del proceso, distinguimos entre varios tipos:

• Gas natural, cuyo principal componente es el metano y se suele extraer de yacimientos naturales.
• Gas licuado de petróleo (GLP), en el que se mezclan el butano y el propano.
• Gases manufacturados, donde se mezclan distintos productos obtenidos mediante procesos industriales.
• Biogás, para el que se utilizan compuestos orgánicos mezclados con metano, fundamentalmente.

Combustión: conceptos básicos a tener en cuenta

Si te interesa el tema de la combustión, seguramente habrás visto algunos conceptos clave para entender estos procesos:

• Exceso de aire. La combustión completa, que es la menos arriesgada, requiere un exceso de aire para conseguir que el combustible se oxide por completo. 
• Coeficiente de exceso de aire. Este concepto mide la proporción entre la cantidad de aire que hay y la cantidad que se necesita para la combustión exacta. Si es inferior a 1, hablamos de una combustión con defecto de aire. En cambio, si es superior a 1, estamos ante una con exceso de aire, que puede ser la combustión completa.
• Poder calorífico. Es decir, la cantidad de calor que se produce como consecuencia de la oxidación integral de los componentes del combustible a presión atmosférica. El poder calorífico superior es el calor que se genera cuando el agua, en forma de vapor, se condensa y se convierte en líquido. Por su parte, el poder calorífico inferior es el calor que se produce cuando interviene el agua en forma de vapor en el proceso de combustión. Cuanto más alto es el poder calorífico del combustible, más energía producirá.

Por lo general, los combustibles sólidos tienen el riesgo de que pueden producir nubes de polvo que podríamos inhalar. Por su parte, los combustibles líquidos tienden a generar charcos, lo que hace que la opción más recurrente y segura sea el gas natural. 

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