Clasificacion de los procesos de combustion
Los procesos de combustión se pueden clasificar como sigue:
- Combustión generalizada, o autoencendido, que se caracteriza por una discontinuidad temporal, pero no espacial. Cualquier volumen diferencial está en las mismas condiciones, en un instante determinado. El inicio de la combustión no está ocasionado por un agente exterior, no hay ignición por lo que se denomina autoencendido. La fase final es muy rápida y exotérmica, por lo que se suele llamar explosión.
- Combustión localizada, se caracteriza por una discontinuidad espacial, pero no temporal. Para su generación se requiere una fuente externa, o sea necesita una ignición, y existe un frente de llama que progresa. Según el tipo de discontinuidad espacial, se puede clasificar en combustión localizada con discontinuidad de presión y combustión localizada con discontinuidad de temperatura.
- Combustión localizada con discontinuidad de presión, o detonación. Son procesos de combustión muy rápidos, en los que la velocidad de combustión es del orden de la velocidad del sonido. Por esta razón no se pueden considerar homogeneidad de presiones, siendo necesario tener en cuenta la onda de choque generada.
- Combustión localizada con discontinuidad de temperatura, o deflagración, La velocidad de combustión de estos procesos es mucho menor que la del sonido, por lo que se considera que las variaciones de presión se transmiten instantáneamente, la discontinuidad de temperatura se localiza en el frente (o frentes) de llama, siendo la energía liberada en la combustión la que mantiene dicho frente de llama. En función de si previamente a la combustión, la mezcla es o no homogénea, se puede distinguir respectivamente, en combustión premezcla y combustión por difusión.
- Combustión premezcla, que tiene lugar cuando la composición de la mezcla se encuentra entre los límites de inflamabilidad. Según sea la velocidad del flujo, se tendrá una combustión en régimen laminar o en régimen turbulento.
- Combustión por difusión, cuya velocidad viene controlada por los fenómenos de difusión que proporcionan las condiciones de mezcla idóneas para la combustión. Los reactantes inicialmente pueden estar ambos en estado gaseosos (combustión por difusión gas-gas), o bien el combustible en estado líquido (combustión por difusión líquido-gas). El régimen de flujo también puede ser laminar o turbulento.
El frente de llama que se genera en la combustión mediante deflagración viaja a velocidades relativamente bajas entre 0,1 y 10 m/s. En mezclas combustibles más explosivas pueden generarse "frente de llama" con velocidades de una mayor magnitud entre 2000 y 3000 m/s. Estas "llamas" exceden la velocidad del sonido característica del gas, y son denominadas detonación o ondas de detonación. Las detonaciones en gases se han caracterizado por cambios drásticos en presión y temperatura, aquí difiere de la combustión por deflagración que aunque presenta marcados cambios de temperatura la variación de presión es muy pequeña. Claramente, el mecanismo por el cual la llama se propaga difiere en los dos tipos de combustión. En la deflagración la propagación del frente de llama depende de la transmisión de calor y la existencia de especies químicas reactivas delante del frente de llama. En detonación, los fenómenos de transporte como transmisión de calor, difusión, etc... son muy lentos, y la reacción es iniciada por una onda de choque supersónica. La onda de choque calienta el gas reactivo rápidamente y la energía liberada por la subsecuente reacción química conduce la onda de choque.
En general, en todos los quemadores se desarrollan procesos de combustión por difusión. Produciéndose la mezcla de aire y combustible en la evolución de los chorros de combustible que penetran en el aire. Si el quemador dispone de algún sistema para mezclar el flujo de aire y combustible, entonces el proceso es de combustión premezcla.
