¿Cuáles son los diferentes tipos de sistemas de combustión?
Los sistemas de combustión son reacciones químicas entre un material que puede quemarse como combustible y los compuestos químicos que se encuentran en los oxidantes, sustancias que transfieren átomos de oxígeno. El propósito principal detrás de la combustión es crear algún tipo de energía para producir la definición del trabajo en ciencias físicas. Esencialmente, es la producción de una cierta cantidad de energía transferida por la fuerza del calor y el fuego. Ejemplos comunes de sistemas de combustión incluyen calderas, chimeneas, hornos, quemadores de gas y otros sistemas de calefacción.
Los electrodomésticos son uno de los usos más comunes de los sistemas de combustión. En una caldera, una unidad cerrada se llena con agua u otro tipo de fluido y se calienta para vaporizar el fluido y suministrar calor a otros dispositivos. Una chimenea, que generalmente quema madera o gas, se coloca dentro de una construcción arquitectónica con el propósito de calentar o cocinar. Los hornos, diseñados tradicionalmente para fabricar cerámica o metales, usan una fuente de combustible para calentar materiales o el aire mismo. Del mismo modo, los quemadores de gas usan gas natural o propano mezclado con el aire para generar una llama, que puede usarse para cocinar o quemar sustancias.
Existen varios tipos diferentes de técnicas de combustión utilizadas en estos sistemas, cada una de las cuales requiere diferentes niveles de combustible y oxidantes. La combustión completa esencialmente quema el combustible, generalmente un hidrocarburo, y produce muy poco material secundario. La pirólisis, o combustión incompleta, ocurre cuando el oxidante no está fácilmente disponible o limitado, lo que hace que el sistema de combustión se apague parcialmente. La combustión a baja temperatura sin llama se llama humeante, como una fogata quemada. En el extremo opuesto del espectro, la combustión rápida es una situación en la que el calor y la luz se producen muy rápidamente, como en el caso de las armas termobáricas, como los bunker-busters.
Se pueden usar dos tipos diferentes de combustibles en los sistemas de combustión: líquidos o sólidos. En el caso de los líquidos, la combustión ocurre durante la fase gaseosa. El líquido se calienta en un gas, que se inflama cuando se mezcla con oxidantes. Los combustibles sólidos necesitan tres fases distintas para funcionar con éxito. El combustible debe precalentarse, seguido de la producción de gases que se queman y, finalmente, el combustible sólido se convierte en carbón.
Quizás la forma más común de sistemas de combustión es el motor. Está diseñado en dos formatos diferentes: el motor de combustión interna y externa. Los motores de combustión interna contienen una cámara en la que el combustible y el oxidante se mezclan para producir energía. Los motores de combustión externa implican el calentamiento de un fluido a través de un intercambiador de calor, produciendo trabajo utilizable.