DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO DE COMBUSTIBLES

EXPERIENCIA N°2 : DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO DE COMBUSTIBLES

MARIA CONSTANZA CASTILLO MONARDES

RUT: 17.602.322-8

PROFESOR: EDUARDO ILLANES

INTRODUCCIÓN

En el diario vivir de los seres humanos, los combustibles han sido de vital importancia para nosotros, algunos solo ayudando a la destrucción de nuestro planeta pero lamentablemente los necesitamos para el funcionamiento de todo en nuestra sociedad.

Desde las grandes industrias hasta el auto o el bus que utilizamos para movilizarnos a nuestros distintos destinos necesitan de la combustión para poder funcionar. Llamamos combustión al proceso en donde la energía química de algún combustible se transforma en energía cinética a nivel molecular de los productos. En ella se producen cambios constantes de temperatura por los cuales es posible determinar el calor específico de éstos.

 El poder calorífico expresa la energía que puede liberar la unión química entre un combustible y el comburente y es igual a la energía que mantenía unidos los átomos en las moléculas de combustible (energía de enlace), menos la energía utilizada en la formación de nuevas moléculas en las materias (generalmente gases) formadas en la combustión.

Pero como todo proceso para ser medido requiere de un instrumento especial, en este caso se denominará “calorímetro” que dotado de oxigeno en su estado puro a presión procederá a efectuar mediciones en temperaturas que llevarán a conocer el poder calorífico del sólido que utilizaremos, en este caso, aserrín ( no se sabe específicamente de que madera proviene).

OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

1. OBJETIVO GENERAL

• Visualizar y aplicar los conceptos de poder calorífico superior e inferior y su estandarización.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Conocer las formas y medios para determinar los poderes caloríficos de combustibles gaseosos, líquidos y sólidos.
• Determinar experimentalmente el poder calorífico de un combustible sólido, por medio de un Calorímetro PARR, a volumen constante.

MARCO TEÓRICO

Se puede definir el concepto de poder calorífico de combustible como: “la cantidad de calor producida, o generada, por la combustión completa de la unidad de combustible en cuestión, suponiendo que los productos de la combustión se enfrían hasta la temperatura inicial”.

 El Poder calorífico (N) se expresa para combustibles sólidos y líquidos en Cal/Kg de combustible y para combustibles gaseosos en Cal/m3 . Se puede distinguir:

• Poder Calorífico Superior (PCS): Se define como la cantidad de calor generado por la combustión completa de la unidad de volumen o de masa del combustible en condiciones estándar.

Agua en estado líquido

Presión=760 (mm/Hg)

Combustible más aire a temperatura de 25(°C)

• Poder Calorífico Inferior (PCI):Es la cantidad de calor generado en las mismas condiciones anteriores, pero ahora el agua formada en la reacción se encuentra en estado gaseoso.

Ecuación de Dulong (determina la potencia calorífica)

[pic 2]

Poder calorífico observado

Esta fórmula será de suma importancia ya que la utilizaremos para poder determinar el valor del poder calorífico.

[pic 3]

Donde

E: Constante o capacidad calórica del calorímetro (cal/ºC).

A: Calor total aportado por el alambre fusible (cal/cm).

N: Poder calorífico superior (cal/gr).

mc: Masa de combustible (gr).

Corrección de las temperaturas inicial y máxima en la bomba calorimétrica.

 Debido a las variaciones de temperaturas durante el ensayo, cuando se usa el calorímetro isotermal y a otros factores, se deben hacer una serie de correcciones con el fin de calcular el verdadero NS de la muestra.

Durante la primera parte del periodo principal (después del encendido), el agua del recipiente es más fría que la del ambiente (entre 1 a 2 °C menos), por lo tanto ésta se sigue calentando y absorbiendo calor del medio ambiente. Este aumento de temperatura, debe descontarse del aumento total.

Durante la última parte del periodo principal (antes de alcanzar la temperatura máxima), el agua del recipiente es más caliente que el medio ambiente y, por lo tanto, pierde calor. Es decir, la temperatura máxima deberá incrementar en el valor correspondiente.

Si se ha tomado la precaución de llenar el recipiente con agua, cuya temperatura debe ser unos 2 °C menos que la del ambiente y si la muestra se ha quemado totalmente, el incremento total del agua será de alrededor de 3 °C. A continuación se puede seguir el siguiente orden de cálculo:

a) La transición del periodo en que se absorbe calor a aquel en que se pierde, se utiliza cuando el aumento de la temperatura ha alcanzado el 60% del aumento  total (valor experimental). Por lo tanto, la temperatura de transición (Tr), se calcula como:

[pic 4]

Donde:

Tr: Temperatura de transición

Tmax: Temperatura máxima alcanzada (sin corregir)

Ti: Temperatura inicial (sin corregir) o de ignición

El tiempo correspondiente a la temperatura de transición (b), se determina interpolando los valores obtenidos, próximos a la temperatura de transición:

[pic 5]

donde T1 corresponde al tiempo de la temperatura T1

Temperatura inicial corregida: Para calcular la verdadera temperatura inicial (temperatura inicial corregida, Tic), se aplica la siguiente proporción:

[pic 6]

Por lo tanto,

[pic 7]

Expresando b-a, en minutos y décimas de minuto

La temperatura máxima corregida (TMax c): Se determina del mismo modo.

[pic 8]

Expresando c-b, en minutos y décimas de minutos

Por lo tanto,

[pic 9]

Para concluir con:

[pic 10]

DESCRIPCIÓN DE INSTALACIÓN Y EQUIPOS.

Instrumentos utilizados en la experiencia:

...