domingo, 2 de agosto de 2009

La relación H/C en los combustibles


La relación entre los átomos de hidrógeno (H) y los de carbono (C) que contiene un combustible es muy importante a la hora de reducir las emisiones de CO2 en el origen, es decir, que dependiendo del combustible que utilicemos, tendremos una relación H/C diferente, ya que la composición en hidrógeno y carbono varía de un combustible a otro.

Una mayor cantidad de carbono dará lugar también a una mayor cantidad de CO2, ya que:
C + O2 ---> CO2
es bastante sencillo.
Una mayor cantidad de carbono también implica un mayor poder calorífico, eso debe estar presente en el razonamiento.

Por otra parte, la presencia de hidrógeno en el combustible nos va a formar agua (en forma de vapor normalmente, pero ésto depende de la temperatura a la que se produzca la combustión - por encima de 100ºC todos sabemos que el agua cambia de estado, en condiciones normales-), ya que:
H2 + 1/2 O2 ---> H2O
también sencillo, pero en este caso el agua que se forma va a hacer que disminuya el poder calorífico durante la combustión, ya que el agua absorberá parte del calor generado: para la formación de 1 mol de H2O a partir de 1 mol de H2 y 1/2 mol de O2 (en forma gaseosa) se absorben del ambiente 68.3Kcal (entalpía de formación del agua). En éste enlace viene muy bien explicado.

Pues bien, la relación H/C de un combustible no es más que el cociente entre los átomos de hidrógeno y los átomos de carbono que lo componen.
Por ejemplo, el metano (CH4) cuya composición es de 4 átomos de hidrógeno frente a solamente uno de carbono tendría la siguiente relación:
H/C = 4/1 = 4

Cuanto mayor sea la relación H/C de un combustible menores serán sus emisiones de CO2 respecto de las de H2O, ya que tendrá menor cantidad de carbono que de hidrógeno.

Por poner otros ejemplos, el petróleo tiene una relación H/C de 2,2 y el carbón de 1,2; luego podremos decir que el metano, con una relación de 4, emite menos CO2 que el petróleo y el carbón, con relaciones menores. Obvio.

Pero cuidado, una relación H/C demasiado alta reduciría en exceso el poder calorífico, debido a lo que ya he explicado sobre la entalpía de formación del agua. Con lo que reduciríamos las emisiones de CO2, pero también reduciríamos el poder calorífico, lo cual en algunos procesos industriales puede ser crítico.

La relación H/C (junto con otros muchos parámetros) ayudan a elegir correctamente el combustible a utilizar en los diferentes casos.

Imagen: A. Belani en Flickr, bajo licencia Creative Commons.

5 comentarios:

  1. Para nada estas bien pero me puedes explicar esto:
    ¿Un Hidrocarburo es quemado con exceso de air. El analisis de Orsay es el siguiente gas co2 % vol 10.81. ?

    ResponderEliminar
  2. Hola Andrés, no estoy familiarizada con el análisis de Orsay (me informaré, sin duda).
    Cuando se quema un hidrocarburo con exceso de aire, para calcular el porcentaje de cada gas de salida por la chimenea hay que tener en cuenta el tipo de hidrocarburo (los átomos de cada elemento que contiene) y cuánto de exceso en aire se le da (normalmente entre un 10 y un 20% para que la combustión sea completa y la operación no produzca pérdidas energéticas).
    Para calcular el % CO2 debes saber los moles totales de gases que se producen en la combustión, los moles de CO2 que se producen (en función de los átomos de C que contenga el hidrocarburo) y calcular su fracción volumétrica.

    Espero haberte contestado a tu pregunta.
    Gracias por comentar.

    ResponderEliminar
  3. Silvia Eres todo un amor gracias, te mereces mil flores espero, no hav¿berte incomodado y estas facebook, Yo estoy estudiando control ambiental y tú ya terminaste de estudiar? estare visitando tu blog. en que parte de España vives?

    ResponderEliminar
  4. De nada Andrés, pero me gustaría que me pasases algún link que explique de qué trata el análisis de Orsay, ya que yo no he podido encontrarlo.

    Yo todavía estoy estudiando Ingeniería Técnica de Minas en la Universidad de León, este año empezaré el último curso.

    Me alegro de que te haya gustado el blog. Gracias por tus comentarios.

    ResponderEliminar
  5. El aparato Orsat es un dispositivo que permite telizar análisis volumetricos en base seca de los productos de la combustión. esto se utiliza para el análisis de gases más exactamente para determinar los porcentajes de CO2 O2 CO

    ResponderEliminar

Corrígeme si me he equivocado en algo