Calorimetría: Determinación del Poder calorífico superior de una muestra combustible

Calorimetría: Determinación del Poder calorífico superior de una muestra combustible.

Instructor: Luis Gustavo Castillo Henríquez

Jose Gabriel Martinez Menendez

 Xavier Emilio Hernández Meléndez

Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”

00176819@uca.edu.sv

00172619@uca.edu.sv

Fecha de entrega.

03/10/2022

Abstract- El poder calorífico sirve para expresar la energía máxima que puede liberar la unión entre un combustible y el comburente.

Se debe determinar el poder calorífico de los combustibles mediante experimentos.

Se realizaron catorce mediciones de temperatura en catorce minutos, es decir, una medición por minuto, donde iba mostrando las diferentes temperaturas dados por el calorímetro

A partir de los resultados se obtuvieron rastros de agua condensada en el equipo, por lo que se identificó que se hablaba del poder calorífico superior.

Palabras claves- Poder calorífico, Calorímetro, Disgregación, Poder calorífico superior, Poder calorífico inferior.

1. INTRODUCCIÓN 

Objetivos.

- Determinar el poder calorífico de las sustancias combustibles mediante métodos experimentales. (Calorimetro Ika C 200)

- Interpretar la variación de la temperatura respecto al tiempo en el proceso de combustión.

El poder calorífico de un combustible es la cantidad de energía que se desprende en una reacción por combustión, la cual es referida por unidad de masa de combustible, la cual se define como la cantidad de calor que entrega un kilogramo, o un metro cúbico, de combustible al oxidarse completamente.

El poder calorífico expresa la energía máxima que puede liberar la unión química entre un combustible y el comburente y es igual a la energía que mantenía unida a los átomos en las moléculas de combustible, menos la energía utilizada en la formación de nuevas moléculas en la materia formada en la combustión.

Existen dos tipos de poderes caloríficos, los cuales son: Poder calorífico superior y Poder calorífico inferior.

El poder calorífico superior o PCS es aquel en la cual el vapor de agua originado en la combustión se encuentra condensado al final del proceso, es decir se encuentra como agua líquida.

El poder calorífico inferior o PCI es aquel en la cual no se produce cambio de fase del agua, por lo que se expulsa como vapor, no como agua líquida.

Para la determinación del Poder calorífico superior se hace a través de una fórmula, la cual se expresa de la siguiente manera:

[pic 1]

Ec. 1. Fórmula poder calorífico superior

Donde:

C = Capacidad calorífica del calorímetro.

 = Aumento de la temperatura del agua en la caldera interna de la celda.[pic 2]

Qext1 = Valor de corrección para la energía térmica que procede de la fibra de algodón como ayuda para el encendido.

Qext2 = Valor de corrección para la energía térmica que procede de adyuvantes de combustión adicional.

m = Peso de la muestra de combustible.

1. METODOLOGÍA 

Se extrajo la masa de combustible a medir, ya que a partir de ello se hicieron las mediciones. Para el calorímetro, el agua a utilizar estuvo a 20 °C, la presión máxima fue de 230 bar y la temperatura de servicio no fue mayor a 50 °C.

Se preparo el recipiente de disgregación, se sometió a un relleno de oxígeno a 30 bar, se ajustó el recipiente y se colocó en el calorímetro, se introdujeron los valores de la masa de la muestra. Se coloraron 2 L de agua a 20 °C en el depósito. Posteriormente, comenzó el proceso del calorímetro obteniendo diferentes datos de temperatura en diferentes tiempos.

1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

TABLA 1

Temperaturas tomadas en el laboratorio:

[pic 4]

1. Represente mediante un gráfico la relación temperatura-tiempo y obtenga la ecuación que rige dicho fenómeno, explique su comportamiento y determine para la etapa de combustión el ΔT corregido y el obtenido por la diferencia entre el valor máximo y mínimo.

GRAFICA 1

Gráfico de relación Temperatura-Tiempo con respecto a los datos obtenidos en laboratorio

[pic 5]

Según la gráfica se puede ver que la temperatura inicial fue prácticamente la misma durante los primeros seis minutos, luego hubo un aumento de temperatura marcado y luego se estabiliza la temperatura y tiende a ser igual para los siguientes minutos, esto ocurre debido a la combustión, ya que iba cambiando poco a poco la temperatura, sin embargo cuando ocurre la combustión ocurre un cambio brusco en la temperatura, luego de este proceso se estabiliza y tiende a aumentar la temperatura pero ya no de manera brusca, sino que de manera casi lineal.