Seguramente has escuchado muchas veces sobre que ciertas sustancias son combustibles mientras que otras no lo son. Las sustancias que son combustibles son sencillamente aquellas sustancias que se someten a este proceso, es decir, la combustión.
Sin embargo, no muchos saben lo que significa la combustión. Incluso es posible que no tengan muy claro cuál es el origen de este proceso tan importante en nuestras vidas. Por ello, en esta oportunidad te compartiremos la definición de combustión, su historia, además de los diferentes tipos de combustión que existen, y las reacciones asociadas.
¿Qué es la combustión?
A continuación te compartimos la definición de combustión, y después pasamos a desglosar las sustancias que actúan como combustibles para que este proceso se pueda llevar a cabo.
La combustión es una reacción química mediante la cual, una sustancia se quema en presencia de oxígeno, emitiendo calor y luz durante el proceso.
Combustibles que experimentan ignición
A todas las sustancias o materiales que experimentan ignición se les conocen como combustibles de combustión. Básicamente significa que son sustancias o materiales propensos a incendiarse. Los ejemplos más generales de este tipo de combustibles son los gases naturales, el queroseno, diésel, así como el carbón vegetal, entre otros.
Combustibles líquidos
Cuando hablamos de combustibles líquidos, nos referimos a las moléculas combustibles que se pueden utilizar para crear energía mecánica. Estos combustibles líquidos también toman la forma de su contenedor. En este caso, la combustión de un combustible líquido se presenta en la fase gaseosa.
En consecuencia, son los vapores en lugar del líquido de combustible, lo que en realidad es inflamable. Esta de hecho es la razón por la que un líquido se incendia solo cuando supera una determinada temperatura.
Combustibles gaseosos
Por lo que respecta a la ignición de combustibles gaseosos, esta únicamente tiene lugar a través de cualquiera de los siguientes procesos: llama de difusión, llama premezclada, reacción autoinflamable, y detonación.
Lo anterior en realidad depende del grado en que se mezclan el combustible y el oxidante, así como también de la presión que se ejerce sobre el precalentamiento.
Combustibles sólidos:
Como su nombre lo indica, los combustibles sólidos son materiales sólidos que se utilizan como combustible para producir energía y producir calor. Los más comunes incluyen la madera, el carbón vegetal, además del trigo y maíz, así como los pellets hechos de madera y otros granos.
De hecho, los seres humanos han utilizado los combustibles sólidos durante muchos años para producir fuego.
Historia de la combustión
Debido al rol que tiene en la vida de las personas, la ignición puede considerarse como la tecnología más antigua de la humanidad. Incluso no hay duda que es uno de nuestros descubrimientos o invenciones más importantes en la historia. Sus orígenes se remontan desde la antigüedad hasta la Edad Media. No por nada, el fuego junto con la tierra, el agua y el aire, fue considerado uno de los cuatro elementos básicos del universo.
Tanto la ignición, explosión y llama, se han presenciado a lo largo de nuestra historia, por lo que evidentemente se han formulado varias hipótesis desde las épocas más antiguas. Además, en cada cultura tiene su propia explicación. Por ejemplo, los griegos interpretaron la combustión en términos de doctrinas filosóficas.
Una de estas doctrinas filosóficas era que había un cierto “principio inflamable” en todos los cuerpos combustibles. No solo eso, los griegos creían que ese principio inflamable se escapaba cuando el cuerpo se quemaba al reaccionar con el aire.
Lo cierto es que el hombre ha utilizado el fuego durante mucho tiempo y para diversos fines. Desde la cocina, la producción de metales, e incluso la guerra. Pero a pesar de que la humanidad conoce la combustión desde épocas remotas, y debido a que los fenómenos de combustión son complejos, la comprensión de la teoría de la ignición solo fue posible en las últimas décadas. Esto gracias a una estrecha colaboración entre la teoría y la práctica.
Tipos de ignición
Hablemos ahora acerca de los diferentes tipos de ignición que existen.
Combustión completa
Cuando sucede la combustión completa, el reactivo se quema en oxígeno y produce productos limitados. Si se trata de un hidrocarburo el que se quema en oxígeno, la reacción produce básicamente dióxido de carbono y agua.
Por otro lado, cuando se queman diferentes elementos, el producto resultante de éstos son principalmente óxidos químicos comunes. En consecuencia, en una combustión completa, el carbono produce dióxido de carbono, el azufre produce dióxido de azufre y el hierro produce óxido de hierro.
Combustión incompleta:
En este caso la combustión incompleta se produce cuando no existe suficiente oxígeno para que se lleve a cabo la combustión completa. Esto permite que el combustible reaccione completamente, produciendo dióxido de carbono y agua.
Cabe mencionar que esta combustión es igual a la combustión completa, ya que también se produce agua. Sin embargo, en lugar de dióxido de carbono, el producto es carbono y monóxido de carbono.
En este tipo de combustión, los productos, conocidos como pirólisis, permanecen sin quemar, por lo que contaminan el humo resultante mediante la producción de gases nocivos.
Combustión sin llama
Puede sonar algo extraño, considerando que todos asociamos la quema con las llamas. No obstante, esta forma de ignición es lenta, sin llama y de baja temperatura. Se produce debido al calor desprendido cuando la superficie del combustible es atacada directamente por el oxígeno.
Por lo general, es una forma incompleta de la reacción de ignición. En este caso, los materiales sólidos que experimentan una combustión sin llama, son materiales como carbón, algodón, celulosa, tabaco, espumas, madera, entre otros.
Combustión rápida
Conocida simplemente como fuego, la quema rápida es un tipo de reacción que libera una gran cantidad de calor y luz. Se caracteriza principalmente, porque a menudo se produce una llama durante el proceso.
Esta reacción se utiliza en mucha de la maquinaria que utilizamos, como los motores de ignición interna, e incluso las armas termobáricas. En ocasiones a este tipo de reacción se le conoce como quema por explosión.
Combustión espontánea
Lo que sucede con la quema espontanea, es que se trata de un tipo de ignición que se produce mediante la autocuración, seguida por la fuga térmica y para terminar la ignición. Un ejemplo de ello lo encontramos en el fósforo, el cual se puede encender asimismo cuando se expone a temperatura ambiente, esto sin que haga falta aplicar calor.
Combustión turbulenta
Este es un tipo de ignición que produce una llama turbulenta. Debido a esto, su uso más común se encuentra en el sector industrial, debido a que la turbulencia ayuda en el proceso de mezcla de combustibles y oxidantes.
Microcombustión
Se trata de un tipo de quema, donde los procesos de ignición tienen lugar en volúmenes muy pequeños. En este caso, la alta relación de superficie a volumen, incrementa la pérdida de calor.
Preguntas sobre combustión más frecuentes
Ahora daremos respuesta a algunas de las preguntas más frecuentes sobre la ignición para que este concepto quede más claro.
¿Qué causa la quema?
Cuando un material o sustancia tiene una temperatura de ignición relativamente baja, comienza a emitir calor, y como resultado se puede presentar una ignición espontánea. Por lo tanto, el proceso de quema se presenta si existe suficiente oxidante, como el oxígeno, y así como suficiente combustible disponible para mantener la reacción térmica fuera de control.
¿Puede existir la combustión sin oxígeno?
De hecho sí, y se le conoce como quema incompleta. Este tipo de ignición se presenta cuando ocurre una reacción a la combustión sin un suministro adecuado de oxígeno.
No obstante, la ignición incompleta no es el tipo de quema más eficiente. Esto se debe a que absorbe menos energía, en comparación con la ignición completa, sin mencionar que además crea un gas tóxico llamado monóxido de carbono durante el proceso.
¿Qué tipo de reacción es la combustión?
La quema es una reacción química en la que un material, en forma de luz y calor, reacciona con el oxígeno gaseoso, liberando con ello energía. Como reactivo, las reacciones de combustión deben incluir O2.
¿Cuáles son los ejemplos más comunes de ignición espontánea?
La ignición espontánea de un material u objeto, sucede como consecuencia de la oxidación acelerada de sus propios componentes y sin calor de ninguna fuente externa. Los ejemplos más comunes de este tipo de combustión son, el fósforo y el azufre, los cuales son elementos químicos que continúan ardiendo instantáneamente a temperatura ambiente.
¿Cuál es la importancia de la ignición?
La quema, como se ha definido anteriormente, es un tipo de reacción química muy importante. Esta reacción es de hecho indispensable para el desarrollo de la vida cotidiana. La reacción de combustión se presenta cuando el combustible y el oxígeno reaccionan entre sí, produciendo durante el proceso, fuego o calor y luz.
Por ejemplo, la combustión se produce cuando la gasolina, que es el combustible fósil más común, reacciona ante la presencia del oxígeno en el aire, generando con ello calor. Este calor que se genera a partir de la combustión de combustibles fósiles, se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo el funcionamiento de maquinaria como calderas, hornos, y motores.
¿Cómo se utiliza la combustión?
La energía térmica que se produce a partir de la ignición de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, se extrae para una variedad de usos. Por ejemplo, esta energía térmica se utiliza en la cocina, la generación de energía, en la calefacción del hogar o en la industria.
Videos sobre combustión
Fuentes:
Thoughtco.com – Combustion Reaction Definition
https://www.thoughtco.com/definition-of-combustion-reaction-604937
Forbes Marshall – The Process of Combustion
https://forbesmarshall.com/Knowledge/SteamPedia/Basics/The-Process-of-Combustion
Sciencing – Types of Combustion
https://sciencing.com/types-combustion-8655543.html
BBC Bitesize – Types of Reaction
