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LOS COMBUSTIBLES: ORIGEN Y CLASIFICACION
DEFINICIONES:
PETROLEO
La palabra petróleo proviene del latín "petroleum“.
Petroleum: significa "aceite de piedra“.
EL PETROLEO ES UN COMBUSTIBLE
Combustible: a cualquier substancia que pueda arder, se denominación para aquellosmateriales que son quemados para producir energía calorífica.Los combustibles pueden clasificarse:Según su origen –Fósiles (proceden de la fermentación de los seres
vivos).
- No fósiles (el resto) leña.
¿ QUE SIGNIFICA LA PALABRA PETROLEO???
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ÁtomoEs la unidad más pequeña de un
elemento químico que mantiene su
identidad o sus propiedades y que no es
posible dividir mediante procesosquímicos.
Están constituidos por átomos, partículas diminutas, discretas e indivisiblesque mantienen su identidad a través de los cambios físicos.
Elementos:
Moléculas:Las moléculas están hechas de átomos de uno o
más elementos. Algunas moléculas están hechas deun sólo tipo de átomo.
Compuesto:Los átomos de un elemento se pueden combinar químicamente con átomos deotros elementos en más de una relación para formar diferentes compuestos.
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FENOMENOS
En la naturaleza y en la vida diaria,nos encontramos constantemente confenómenos los que se clasifican en:
FENOMENO QUIMICOes aquél que tiene lugar contransformación de materia.Cuando no se conserva la
sustancia original.
FENOMENO FISICOes aquél que tiene lugar sin
transformación de materia. Cuandose conserva la sustancia original.
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CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES SEGÚN SU ESTADO DE FASE
combustibles
sólidos
• Leña• carbón vegetal• carbón mineralo carbón de coque
combustibleslíquidos
• Gasolina• gasóleo• petróleos industriales
(queroseno)• fueloil• alcoholes.
combustiblesgaseosos
• gas ciudad• gas natural• Propano• Butano• acetileno
Los combustibles tienen una importancia fundamental en el mundo actual ya que representanuna base de energía, dando un gran poder económico a los países que los poseen.
ENERGIA:
La palabra energía proviene del griego y significa ENERGOS, que se traduce como
fuerza de acción ó fuerza de trabajo.
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CATEGORIAS DE ENERGIAS
EnergíaPotencial
EnergíaCinética
EnergíaTérmica
EnergíaEléctrica
EnergíaNuclear
Energía
Energía Potencial: Es la capacidad que presentan los cuerpo para desarrollar un
trabajo por una unidad de tiempo.Energía Cinética: Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo desdeel reposo hasta la velocidad deseada.
Energía Térmica: Es la capacidad que presentan los cuerpos, los cuales durante unproceso físico-químicos, liberan energía calorífica.
Energía Eléctrica: Se define a la forma de energía que resulta de una diferencia decargar, produciendo por este medio un flujo de electrones.
Energía Nuclear: Es aquella energía nucleares espontaneas o provocadas y acurrecuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños. Este tipo de
energía es la mas eficiente, debido a que aprovecha entre el 86 al 92 % de la energíaliberada.
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Las energías utilizadas por el hombre desde el principio son:
ENERGIA SOLARENERGIA EOLICA
ENRGIA DE LAS OLAS
ENERGIA MAREOMOTRIZ
ENERGIA GEOTERMICA
ENERGIA HIDRAULICA
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Energía Útil:
Es aquella forma de energía que va ha proporcionar un mayor rendimiento para eluso al cual la destinamos.
CLASIFICACION DE LA ENERGÍA SEGÚN SU PROCEDENCIA
Energía Primaria Energía Segundaria
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TEORIA DE UN PROCESO DE LA COMBUSTION
COMBURENTE
Composición estándar del aire
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ENERGIA DE ACTIVACION:
En función de su naturaleza,los focos de ignición sepueden clasificar en:
Focos eléctricos:
• Cortocircuitos
• Arco eléctrico
• Cargas estáticas
• Descargas
eléctricasatmosféricas
Focos químicos:
• Reaccionesexotérmicas
• Sustancias
reactivas
• Sustancias auto-oxidables
Focos térmicos:
• Condicionestérmicasambientales
• Procesos desoldadura
• Chispas decombustión
Focos mecánicos:
• Chispas deherramientas
• Rocesmecánicos
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¿QUE SIGNIFICA COMBUSTIÓN????
¿OXIDACION??
¿ENTALPIA??
REACCION EXOTERMICA
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Reacción de la Combustión
Se trata de una reacción de oxidación con la particularidad de que se realiza muy rápidamente, es exotérmica. Esta reacción se produce entre el combustible y eloxígeno del comburente. Para que un combustible alcance el punto de
oxidación, es necesario que alcance su temperatura de ignición.
Primera Parte Segunda parte
Combustible + comburente Gases de combustión + calor+ Residuos de la combustión
¿¿¿¿¿ CUALES SON LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN EL TRIANGULO DE FUEGO????
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QUE SE ENTIENDE COMO TEMPERATURA DE IGNICIÓN
También conocida como “Ignition
Temperature” y se conoce como lamínima temperatura la cual uncombustible puede mantener unacombustión auto sostenida, o seasin ayuda de una fuente externade calor. Es esta temperatura de 20
a 60ºC más alta que latemperatura de inflamación.
TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN
Es aquella temperatura a la que un
combustible emite gasesinflamables (radicales), suficientespara alcanzar en su atmosfera ellimite inferior de inflamabilidad, apartir del cual, con una fuenteexterna de calor puede producirse
una combustión auto mantenida.
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QUE SE ENTIENDE COMO PODER DE COMBURIVORO O
PODER FUMIGENO
Es la cantidad de aire seco, medida
en condiciones normales (Tª =0°Cy P=1atm), mínima necesaria parala combustión completa yestequiométrica de la unidad decombustible.
PODER CALORIFICOCantidad de calor generado alquemar una unidad de masa delmaterial considerado comocombustible. El poder calorífico estárelacionado con la naturaleza del
producto. Existen varias unidadespara esta propiedad dependiendodel estado de fase del combustible..
Combustibles sólido se emplea el Kcal/Kg ó Kcal/mol
Combustibles líquidos se emplea el Kcal/Lt ó Kcal/mol
Combustibles gaseosos se emplea el Kcal/m3 ó Kcal/mol
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Categorías depoder calorífico gif
Poder caloríficoinferior o podercalorífico total
(PCI)
Poder caloríficosuperior o poder
calorífico neto(PCS)
Es la cantidad de calordesprendida en la combustiónde 1 Kg de combustible cuandose incluye el calor necesariopara realizar la condensacióndel agua que se desprende en la
combustión.
Es el calor desprendido en lacombustión de 1 Kg decombustible cuando el vapor deagua originado en lacombustión no condensa.
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Respuesta:
Cuando el combustible no tiene hidrogeno(H), entonces no es posible la formación de agua ysolo en este caso PCI=PCS.
Dado las definiciones anteriores¿ Cual es la condición que deben cumplirse para que
PCI=PCS?
Es posible determinar el poder calorífico a partir de la composición de la sustancia,en concreto, a partir del porcentaje en agua e hidrógeno, mediante la siguientefórmula:
PCI=PCS-(6*a+54*H)
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Fase de pre-reacción(Formación deradicales)
Fase de Oxidación Fase de Terminación
Los compuestoshidrocarbonados sedescomponen dandolugar a la formaciónde radicales, paraque de este modo elcarbono y elhidrógeno puedanreaccionar con eloxígeno.
En esta fase seproduce lacombustión entre loselementos y eloxígeno. Es una fase
exotérmica y escuando tiene lugar lapropagación de lallama.
Aquí es cuando seforman loscompuestos estables.El conjunto de estos
compuestos es lo quellamamos gases decombustión y ceniza.
FASES DE LA REACCION DE LA COMBUSTION
NOTA: Es necesario que se produzca una buena coordinación entre la 1ª y la 2ª fase, ya que de locontrario no podría llegar a producirse una explosión, por acumulación de radicales.
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CLASES DE REACCIONES DECOMBUSTIÓN
Combustión Neutra o
Estequiométrica
Combustión Incompleta o
Imperfecta
Combustión Completa
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ORIGEN Y NATURALEZA DEL PETROLEO
TEORIA INORGANICA TEORIA ORGANICA
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¿¿¿¿¿¿COMO UBICAMOS DONDE PUEDA EXISTIRCRUDO??????
NO EXISTE NINGUNA FORMAACERTIVA DE DETERMINAR
DONDE ESTA EL CRUDO,SOLAMENTE SE DETERMINANLAS CONDICIONES PROPICIAS
PARA EXISTENCIA DEL CRUDO
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PROTOCOLO DE EXPLORACION DEL CRUDO
Magnéticos: Se realizan desde avionesprovistos de magnetómetros, con los cuales se
diferencian los tipos de roca del subsuelo.
Gravimetría: Permite medir la densidad de losmantos rocosos y ayuda a diferenciar los tiposde roca que hay en el interior de la tierra,
Sísmica: Consiste en realizar detonaciones artificiales
mediante explosiones subterráneas. El área en estudio,se cubre con aparatos de alta sensibilidad llamadosgeófonos, los que están conectados a una estaciónreceptora. Las ondas sísmicas generadas por el temblorpenetran en el subsuelo y rebotan en las diferentescapaz dando información de tipos de capaz y
profundidad.
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PROTOCOLO DEL POZO PETROLERO
PERFORACIÓN ROTATORIA
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Pozo petrolero
Un pozo que ha sido perforado y entubado hasta llegar a lazona con petróleo y gas, está listo para empezar a producir. Si
la presión natural del gas es alta, el crudo es impulsadovelozmente desde el fondo de la perforación hasta lasuperficie.En yacimientos con mucha presión deben tomarse variasmedidas antes de que el pozo sea puesto en producción,como bajar hasta el fondo de una tubería de producción de
diámetro relativamente pequeño (5 a 10 cm.)para poder controlar la salida del crudo ygas. Con el objetivo de poder regular sinpérdida la salida del crudo, en la boca delos pozos se ha ideado el sistema deválvulas "Árbol de Pascua" Desde el pozo,
por medio de cañerías se transporta elpetróleo a aparatos especiales para separarel petróleo, el gas natural y el agua.Desde los separadores unas cañerías (gasoductos) conducen el gas a diferentes sitios yotras cañerías (oleoductos) conducen el petróleo a los estanques de almacenamiento.Luego el petróleo va directamente a las refinerías y el gas natural tiene procesamientos
posteriores según la fuente de producción y el uso final.
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DESTILACIÓN DE LOS ALCHOLES
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Destilación atmosférica: La destilaciónatmosférica o también llamada topping en el mundodel petróleo, es la que se realiza a una presióncercana a la atmosférica. Se utiliza para extraer loshidrocarburos presentes de forma natural en el
crudo, sin afectar a la estructura molecular de loscomponentes. En las unidades de destilaciónatmosférica, el objetivo es obtener combustiblessemi-terminados con cortes de hidrocarburos queluego se procesarán en otras unidades. Se basa en latransferencia de masa entre las fases líquido-gas de
una mezcla de hidrocarburos, permitiendo laseparación de los componentes en función de supunto de ebullición. Para que se produzca el
fraccionamiento o separación, es necesario queexista un equilibrio entre las fases líquido y vapor,que es función de la temperatura y presión delsistema. Así los componentes de menor pesomolecular se concentran en la fase vapor y los depeso mayor, en el líquido. Las columnas se diseñanpara que el equilibrio líquido-vapor se obtenga deforma controlada y durante el tiempo necesario para
obtener los productos deseados.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Topping&action=edithttp://es.wikipedia.org/wiki/Crudohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Crudohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Topping&action=edit
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Octanaje de la gasolina
El octanaje, o índice de octano o númerode octanos se refiere exclusivamente a lacualidad antidetonante que se incorpora a la
gasolina. El octanaje no es otra cosa que la
medida de la cualidad antidetonante que se
requiere en el combustible para que este
resista o evitar su tendencia a la autodetonación o autoencendido del mismo, por lo
que el número de octanos requerido depende
directamente de la relación de compresión del
motor.
Con el nivel de octanaje adecuado se evita la
auto detonación y se logra un solo foco dellama dado por el encendido en el momento
preciso, con lo cual se obtiene una
combustión más efectiva.
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Definiciones de conceptos básicos
Interpretación adecuada de los ensayos
Número de Octano Motor se interpreta como la
habilidad del combustible para prevenir la detonación en
motor (NOM) de altas velocidades, mientras que el
Número de Octano Investigado (NOR) mide latendencia de detonación a bajas velocidades. Sin
embargo, es el Número de Octano en Marcha ( RON)
quien muestra más fidedignamente el comportamiento
de un combustible en cuanto a sus características de
detonación en el motor de un automóvil
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Tipos de combustión rápida
Los tipos de combustión rápida dependen principalmente de la
rapidez con que este proceso llega a la velocidad del sonido.
Deflagración: se dice cualquier tipode combustión cuya velocidad para
alcanzar la temperatura de ignición esmenor a la velocidad del sonido.
Detonación: se dice cualquier tipode combustión cuya velocidad paraalcanzar la temperatura de igniciónes mayor a la velocidad del sonido.
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El índice de cetano
El índice de cetano: En motores DIESEL uncombustible es tanto mejor, cuantomenor es el retraso al encendido se queproduce en el motor, en este caso, se dice
que el combustible tiene una buenafacilidad de ignición. Para tener estacualidad los combustibles para losmotores de encendido a compresión,deben tener características opuestas a losutilizados para los motores de encendido
a chispa.
El número o índice de cetano guardarelación con el tiempo que transcurre
entre la inyección del combustible y elcomienzo de su combustión, denominado“Intervalo de encendido”. Una combustiónde calidad ocurre cuando se produce unaignición rápida seguida de un quemadototal y uniforme del combustible.
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CERTIFICACION DE LA CALIDAD EN LOS COMBUSTIBLES
El control de calidad aplicado tanto en larefinería como en los laboratorios de lasempresas que comercializan combustible,comprende varias pruebas o ensayos regidospor alguna Norma nacional (Nch),o poralgunas normas internacional (ASTM, BP,ISO, IP,). Todas ellas debidamente
estandarizadas, por lo tanto posible dereemplazar por alguna otra que valorice elmismo parámetro.
En Chile una Empresa distribuidora de combustible aplica en su control de calidad lasNormas chilenas (Nch), en tanto la RPC (Refinería de Petróleo Concón ) aplica las NormasASTM (Asociación Americana de pruebas y materiales), de tal manera empresas que
operan en el mismo país aplican procesos y controles de calidad regulado por distintasNormas, pero como existe equivalencia entre las Normas, como resultado final al procesoo producto se le aplica un control de calidad similar.
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ENSAYOS APLICADOS A LOS COMBUSTIBLES
Volatilidad de la gasolina
La propiedad física más importante de una gasolina es suvolatilidad bajo las condiciones de uso, de ella dependenla mayor parte de sus cualidades como combustible. Talescualidades inciden en el funcionamiento esperado delmotor (en frío y en caliente).El punto de ebullición de la gasolina varia desde 50 hastalos 225 °C
La volatilidad Se ha definido también como una medida
de la facilidad con que una sustancia se evapora.
Las proporciones entre los hidrocarburos de alta y baja volatilidad en la gasolina debenser las correctas para satisfacer las exigencias del funcionamiento del motor, entreesta figuran
Facilidad de arranque Calentamiento rápido Aceleración suave
Funcionamiento económico
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A medida que más y más moléculas pasan al estado devapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre ellíquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay unvalor de presión para el cual por cada molécula que lograescapar del líquido necesariamente regresa una de lasgaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y lapresión no sigue subiendo. Esta presión se conoce
como presión de vapor saturado.La presión de vapor saturado depende de dos factores:
1.- La naturaleza del líquido.2.- La temperatura.
Presión de vapor de los combustibles