¿Qué es el proceso de combustión?

En pocas palabras, la combustión significa quemar. Para que tenga lugar el proceso de combustión, se requiere combustible, oxígeno y una fuente de calor de ignición para iniciar una reacción química en cadena; En una fogata, por ejemplo, la madera es el combustible, el aire circundante proporciona el oxígeno y un fósforo o encendedor puede encender el fuego. Aumentar cualquiera de estos elementos aumentará la intensidad del fuego, mientras que eliminar cualquiera de ellos hará que el proceso se detenga. Si la fogata se cubre con agua o tierra, por ejemplo, el oxígeno ya no puede llegar al calor y al combustible, y se apaga.

Combustible

El combustible es la sustancia que se quema durante el proceso de combustión. Todos los combustibles contienen energía química potencial; Esta es la cantidad de energía que se liberará durante una reacción química. La cantidad de energía que libera una sustancia cuando se quema se denomina calor de combustión . Cada combustible tiene una densidad de energía específica, o cuántos megajulios (MJ) de energía se producen por kilogramo (kg) de la sustancia; El metano, por ejemplo, tiene una densidad de energía de 55.5 MJ / kg, lo que significa que puede suministrar más energía que el azufre a 9.16 MJ / kg.

Se puede usar una amplia variedad de sustancias como combustibles, pero los hidrocarburos son algunos de los más comunes. Estos incluyen metano, propano, gasolina y combustible para aviones, por nombrar solo algunos; Todos los combustibles fósiles, incluidos el carbón y el gas natural, son hidrocarburos. Otras sustancias que se usan comúnmente como combustibles incluyen hidrógeno, alcohol y biocombustibles, como la madera.

Durante la combustión, el combustible se convierte en calor y escape. Cuando la gasolina se quema, por ejemplo, produce agua (vapor), dióxido de carbono, nitrógeno, monóxido de carbono y otros elementos. La quema también puede liberar partículas, que son pequeñas partículas que flotan en el aire; los liberados por la quema de combustibles fósiles y madera a menudo contribuyen a la contaminación del aire. Sin embargo, el escape se puede utilizar con fines beneficiosos, como proporcionar el empuje que empuja un cohete al aire. La mayoría de los gases de escape están en forma de gas debido al calor que produce el proceso de combustión, pero también puede estar en forma líquida o sólida.

Oxígeno

Para que el combustible se queme en el proceso de combustión, también debe tener oxígeno. La fuente más común es el aire, que contiene alrededor del 21% de oxígeno. Otras fuentes, a menudo conocidas como oxidantes o agentes oxidantes, incluyen peróxido de hidrógeno, nitrato de potasio y muchos más. Cuando un agente oxidante se introduce en un combustible, libera oxígeno y puede aumentar la velocidad a la que arde el fuego.

Al igual que el combustible, el oxígeno no tiene que estar en forma de gas, aunque eso es muy común. En un cohete sólido, por ejemplo, un oxidante sólido se mezcla con el combustible para crear el propulsor, que arde cuando se enciende y propulsa el cohete hacia adelante. El transbordador espacial y otras naves espaciales usan oxígeno líquido como parte del proceso de combustión.

Cuando un fuego no tiene suficiente oxígeno, no se quema por completo. Esta combustión incompleta produce monóxido de carbono, carbono (hollín) y otras partículas que contaminan el aire. La combustión incompleta en una chimenea o horno de una casa puede liberar gases tóxicos y ser muy peligroso.

Calor

El calor o la ignición es lo que inicia el proceso de combustión. Dado que el calor también se produce cuando algo arde, una vez que comienza el proceso, el calor adicional no siempre es necesario para mantener la reacción en cadena química. La chispa inicial que desencadena el proceso químico puede ser proporcionada por una llama, fricción o incluso el calor del sol.

En casos de combustión espontánea, la fermentación u oxidación puede crear suficiente calor para iniciar un incendio. En una pila de compost, por ejemplo, las bacterias pueden comenzar a descomponer los compuestos orgánicos, creando suficiente calor y oxígeno para causar la combustión. Algunos materiales, llamados sustancias pirofóricas, se encienden cuando se exponen al aire o al agua; El fósforo y el plutonio son dos ejemplos. Cuando estos materiales encuentran una fuente de combustible, pueden iniciar un incendio que es muy difícil de apagar.

Control del proceso de combustión

Como las tres partes son necesarias para la combustión, aumentar o disminuir cualquiera de ellas afectará el proceso. El aumento de la cantidad de oxígeno agregado al fuego mediante el uso de un agente oxidante, por ejemplo, hará que el fuego se queme más rápido. Quitar o reducir la fuente de combustible hará que se queme más pequeño o se extinga.

Hay tres formas básicas de detener el proceso de combustión:

• quita el combustible,
• eliminar el oxígeno
• y / o quita el calor.

La combustión también puede detenerse deteniendo la reacción química en cadena que genera llamas. Esto es especialmente importante cuando ciertos metales, como el magnesio, se queman porque agregar agua al fuego solo lo hará más fuerte. En tales casos, se utilizan productos químicos secos o halometanos para detener la reacción.

Cuál de estas es la mejor manera de detener un incendio depende del tipo y el tamaño del incendio. En el incendio de una casa, por ejemplo, los bomberos usan agua o espuma para evitar que el oxígeno llegue al combustible y reducir la temperatura. Si bien el agua se puede usar en un bosque o en un incendio forestal, la eliminación de combustible nuevo para el fuego despejando la maleza y la vegetación muerta del área a menudo es una parte importante para detenerlo.