Termodinamica

Determinación del poder calorífico superior de una sustancia con una bomba calorimétrica adiabática

Índice

Introducción __________________________________________________ 2 Metodología __________________________________________________ 5 Resultados __________________________________________________ 10 Conclusiones ________________________________________________ 11

Amalia Luque SendraPágina 1

Determinación del poder calorífico superior de una sustancia con una bomba calorimétrica adiabática

Introducción
El punto de rocío de los productos de una combustión es, típicamente, superior a 25ºC. Esto significa que en un experimento calorífico a presión constante, los productos que se enfrían hasta esa temperatura, probablemente contendrán una cierta cantidad de agua liquida.La entalpía de la corriente de productos, y por lo tanto, el balance de energía del calorímetro, es función de la cantidad de condensado existente. En consecuencia, un mismo combustible puede presentar poderes caloríficos distintos, según sea el estado de la humedad de los productos.

Claramente, podemos distinguir dos situaciones limite. En la primera, el agua presente en los productos seencuentra completamente en estado gaseoso, sin haber entregado su calor latente. En la segunda, toda el agua se ha condensado, liberando calor al entorno. Por definición, el poder calorífico inferior (pci) a presión constante corresponde al calor entregado al entorno cuando una unidad de combustible en condiciones de referencia se quema completamente, en estado de régimen permanente, de tal manera quelos productos salen también en condiciones de referencia y la totalidad del agua producida por la combustión del hidrógeno está en estado de vapor. El poder calorífico superior (pcs) se define de manera similar, pero ahora considerando que la totalidad del agua producida por la combustión del hidrógeno está como líquida. Es importante destacar que en estas definiciones nada se dice del agua enlos productos que, por provenir del aireo del combustible, no ha sido formada químicamente por la combustión.

La diferencia entre ambos poderes caloríficos puede calcularse conociendo el análisis fundamental del combustible. Para ello es necesario determinar la cantidad de agua que se forma como resultado de la combustión de hidrógeno y calcular la energía que esta agua libera al condensarse encondiciones de referencia.

Una bomba calorimétrica es un recipiente de paredes metálicas resistentes, que se puede cerrar herméticamente, y donde se introduce una muestra de

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masa conocida de la sustancia, mezclada con oxígeno a una presión de variasatmósferas, después de eliminar el aire, para garantizar la total combustión de la muestra. La bomba va instalada en un calorímetro de agua, perfectamente termostatado, y la combustión se inicia mediante ignición con un conductor eléctrico en cortocircuito. El calor desprendido se mide por la elevación de la temperatura del agua del calorímetro, tras realizar los ajustes necesarios para relacionar estavariación de temperatura con el calor desprendido en el proceso.

Existen diversos tipos de bombas calorimétricas y calorímetros, entre los que citamos los siguientes:
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Bomba de Mahler. Permite determinar el calor producido por la combustión de sustancias diversas según la norma ASTM D240. Se puede aplicar a toda una variedad de sustancias pero en particular a los combustibles hidrocarburoslíquidos de volatilidad alta y baja.

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Calorímetro de Parr. El calorímetro de bomba (modelo de Parr) es un envase sellado que minimiza el intercambio de calor entre el sistema y el medio ambiente. El vaso de combustión se monta en el eje que, por accionamiento por polea desde un motorcito eléctrico, se puede hacer girar, y con sus paletas adicionales moverá el agua del vaso calorimétrico,...