En pocas palabras, la combustión significa quemar. Para que tenga lugar el proceso de combustión, se requieren 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 un encendedor pueden encender el fuego. El aumento de cualquiera de estos elementos aumentará la intensidad del fuego, mientras que la eliminación de cualquiera de ellos hará que el proceso se detenga. Si la fogata se ahoga 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 potencial química; esta es la cantidad de energía que se liberará durante una reacción química. La cantidad de energía que libera una sustancia al quemarse 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 sustancia; el metano, por ejemplo, tiene una densidad energética de 55.5 MJ / kg, lo que significa que puede suministrar más energía que el azufre a 9.16 MJ / kg.
Se puede utilizar 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 utilizan comúnmente como combustibles incluyen el hidrógeno, el alcohol y los 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 combustión también puede liberar partículas, que son partículas diminutas que flotan en el aire; los que se liberan de 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 tienen forma de gas debido al calor que produce el proceso de combustión, pero también pueden 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 aproximadamente un 21% de oxígeno. Otras fuentes, a menudo conocidas como oxidantes o agentes oxidantes, incluyen peróxido de hidrógeno, nitrato de potasio y muchas más. Cuando se introduce un agente oxidante 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 por qué estar en forma de gas, aunque eso es muy común. En un cohete sólido, por ejemplo, se mezcla un oxidante sólido con el combustible para crear el propulsor, que se quema cuando se enciende y propulsa el cohete hacia adelante. El transbordador espacial y otras naves espaciales utilizan 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 u horno de una casa puede liberar gases tóxicos y ser muy peligrosa.
Calor
El calor o la ignición es lo que inicia el proceso de combustión. Dado que también se produce calor cuando algo se quema, una vez que comienza el proceso, no siempre se necesita calor adicional para mantener la reacción química en cadena. 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 pueden generar suficiente calor para iniciar un incendio. En una pila de abono, por ejemplo, las bacterias pueden comenzar a descomponer los compuestos orgánicos, creando suficiente calor y oxígeno para provocar la combustión. Algunos materiales, llamados sustancias pirofóricas, se encienden cuando se exponen al aire o al agua; fósforo y plutonio son dos ejemplos. Cuando estos materiales encuentran una fuente de combustible, pueden provocar un incendio que es muy difícil de apagar.
Controlar el proceso de combustión
Como las tres partes son necesarias para la combustión, aumentar o disminuir cualquiera de ellas afectará el proceso. Aumentar la cantidad de oxígeno agregado al fuego mediante el uso de un agente oxidante, por ejemplo, hará que el fuego arda más rápido. Eliminar 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,
quitar el oxígeno,
y / o quitarle el calor.
La combustión también se puede detener deteniendo la reacción química en cadena que crea las 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 tamaño del incendio. En un incendio en una casa, por ejemplo, los bomberos usan agua o espuma para evitar que el oxígeno llegue al combustible y para reducir la temperatura. Si bien el agua se puede usar en un bosque o en un incendio forestal, quitar nuevo combustible para el fuego quitando la maleza y la vegetación muerta del área es a menudo una parte importante para detenerlo.