Qué energía está implicada cuando la madera arde en una hoguera
Contenidos
La madera se considera la primera fuente de energía que el hombre obtuvo para sus necesidades; fue de la madera de donde el hombre antiguo obtuvo su primer calor para sí mismo. Hoy en día, la madera sigue siendo la fuente de energía renovable más importante, ya que proporciona más del 9% del consumo energético mundial. Más de dos mil millones de personas dependen hoy en día de la energía de la madera para cocinar y/o calentarse, y la madera es especialmente frecuente en los hogares de los países en desarrollo. La dendroenergía es tan importante como todas las demás fuentes de energía renovables en general (hidroeléctrica, geotérmica, residuos, biogás, energía solar y biocombustibles líquidos).
En teoría, la quema de un kilogramo de leña absolutamente seca produce unos 18 MJ o 4300 kcal de energía. Si eres un experto en química, puedes comprobarlo tú mismo: convierte las masas de los tres elementos en moles, calcula la cantidad de oxígeno “extra” que se necesita para la combustión y calcula el poder calorífico.
Es un hecho conocido que la madera arde de forma diferente. Si se queman cantidades iguales de madera de roble y de álamo, la primera será mucho más cálida y arderá durante más tiempo.
¿La combustión de la madera es un fenómeno físico o químico?
Esta pregunta es de importancia práctica, y de su correcta interpretación dependerán las condiciones de máxima transferencia de calor y el tiempo de combustión. Por un lado, se trata de un fenómeno químico: cuando la madera se quema, se produce una reacción química y se forman nuevas sustancias como óxidos, se genera calor y luz. Por otro lado, es un fenómeno físico: durante el proceso se produce un aumento de la energía cinética de las moléculas. La conclusión es que la combustión de la madera es un fenómeno físico y químico complejo.
¿De qué está hecha la madera?
Un kilo de leña bien seca contiene
- carbono – 495 g;
- oxígeno, 442 g;
- 63 g de hidrógeno.
A pesar de las diferencias en el poder calorífico, todas las especies de madera sin excepción tienen la misma composición elemental. Estos elementos son la base de los compuestos orgánicos: celulosa, hemicelulosa, lignina y cantidades relativamente pequeñas de resinas, grasas, goma. Dado que la madera tiene una estructura celular fibrosa, la acción capilar no es infrecuente. En otras palabras, la leña no puede estar completamente seca. Tanto la madera de construcción como la de combustible se dividen en tres categorías de humedad:
- secado al aire libre – 7-20%;
- secado al aire – 20-50 %;
- madera fundida – 51 % y más.
La combustión de la leña deja entre un 1 y un 3 % de cenizas: impurezas mecánicas (arena, arcilla) y sales minerales hidrosolubles, que han sido absorbidas por el sistema radicular del suelo.
Qué energía tiene el fuego
El fuego es la oxidación violenta de materiales en una reacción exotérmica irreversible, que libera energía en forma de calor y luz. El fuego resulta de la ignición de un combustible cuando hay suficiente oxígeno para mantener la tasa de oxidación en el nivel de una reacción en cadena. La llama es la parte gaseosa visible del fuego. En el caso de los líquidos, resulta de su evaporación; en el de los combustibles sólidos, de la liberación de gas combustible en el proceso de pirólisis.
El fuego es la oxidación violenta de materiales en una reacción exotérmica irreversible, liberando energía en forma de calor y luz (térmica y radiante).
El color dominante de la llama cambia con la temperatura de la llama abierta. Una buena ilustración de este fenómeno puede verse en la quema de una hoguera tradicional. Cerca de la madera, donde se produce la reacción más violenta, el fuego es blanco y se vuelve amarillo. Por encima de esta zona, el color cambia a naranja, marcando la zona donde hace más frío. La siguiente zona, aún más fría, es de color rojo. Por encima de ella apenas hay reacción, y por encima de ella se pueden ver partículas de carbón sin quemar, como el humo. El rango de temperatura del fuego ardiente según el color es el siguiente:
- un rojo sutil – 500°C;
- rojo cereza – 800°C;
- rojo cereza brillante -1000°C;
- rojo-anaranjado intenso 1100°C;
- amarillo anaranjado brillante 1200°C;
- amarillo blanquecino 1300°C;
- blanco brillante 1400°C;
- blanco deslumbrante – 1500°C.
¿La madera tiene energía química?
Para responder a esta pregunta, piensa en lo que ocurre cuando se quema la madera: desprende calor y luz. Se necesita energía para emitir luz y calor, así que la madera debe tener algo de energía para empezar, o al menos la madera y el aire juntos. El tipo de energía que tiene la madera al principio se llama energía química porque puede liberarse mediante un proceso químico como la combustión. Sin embargo, la energía química es sólo un tipo de energía que puede tener un trozo de madera, además de energía radiante y térmica. Es más, si tiras un trozo de madera, tendrá energía cinética, que es como se llama la energía de los objetos en movimiento.
¿Qué tipo de energía es la leña?
En la actualidad, se distinguen los siguientes tipos de energía
- eléctrica
- química
- mecánica
- radiante
- térmica
- nuclear
- fusión
Por biomasa (definición general de WI) se entiende un recurso que obtiene energía de la madera o del material o residuo vegetal, de los residuos biológicos, de los cultivos cultivados para su uso como recurso o de los gases de vertedero. La biomasa no incluye la basura, ni los residuos industriales, comerciales o domésticos no vegetales, salvo que la “biomasa” incluya el combustible derivado de residuos utilizado en una instalación renovable que estuviera en servicio.
La biomasa leñosa son las partes leñosas de los árboles y otras plantas, incluidas las ramas, las copas, las agujas y las hojas. Las fuentes de biomasa incluyen los bosques, los pastizales y los residuos de árboles urbanos. La biomasa suele ser un subproducto de la gestión o la restauración de los bosques, del tratamiento de los combustibles peligrosos para reducir la amenaza de incendios forestales y del cuidado de los árboles urbanos.
La madera de cordel es el combustible tradicional, cortado a la medida, cortado y secado al aire. El contenido energético de la madera varía en función de su contenido de humedad y de la especie de árbol. Por lo general, los árboles de madera dura tienen un mayor contenido energético por cuerda que los de madera blanda, debido principalmente a la densidad de la madera.
