UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

INFORME DE LABORATORIO: Bomba calorimétrica

universal

NOMBRES:

Cerron Acevedo, Melissa Brency 070883J

Bedoya Ricapa, Roberto Richard 070890F

Alta Torre Flores, Cesar Raúl 062828C

Tavara Cieza, Mariana Milagros 070880K

CURSO:

Termodinamica II

PROFESOR:

Eliseo Paez Apolinario

CALLAO, MAYO DE 2010

TABLA DE DATOS

Se muestran a continuación los datos obtenidos de la temperatura del agua del

calorímetro respecto al tiempo transcurrido después del encendido de la chispa:

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS

La Bomba Calorimétrica se usa para determinar el Poder Calorífico de un Combustible cuando se quema a volumen constante.

A continuación se explica de manera resumida su funcionamiento. El combustible cuyo Poder Calorífico se desea determinar se coloca en un crisol para combustible (si el combustible es sólido, deberá colocarse en forma de pastilla) dentro de la bomba calorimétrica. Adicionalmente se agrega el oxígeno necesario para la combustión.

La bomba calorimétrica se rodea de una camisa de agua que absorberá el calor liberado por el combustible. Todo esto se realiza dentro de una camisa adiabática para evitar fuga de calor que afecte el proceso. Sin embargo, el calor que absorbe el agua no es el poder calorífico del combustible, debido a diversos factores, entre los cuales pueden nombrarse: absorción de calor por la propia bomba, liberación de calor del alambre que provoca el encendido del combustible, liberación de calor por la formación de ácido nítrico y sulfúrico, entre otros.

Bombona de Oxígeno

Camisa Adiabática

Recipiente para el Agua

Bomba Calorimétrica

FUNDAMENTO TEÓRICO

Durante un proceso de combustión la energía química de un combustible es transformada en energía molecular cinética o potencial de los productos.

El término más común relativo a la energía asociada con la combustión, es la máxima cantidad de calor que puede obtenerse de los productos de la combustión completa, si esos productos se enfrían a la temperatura original de la mezcla de aire y combustible.

En el proceso de enfriamiento de los productos se condensa cierta cantidad de vapor de agua (ya que la mayoría de los combustibles contienen hidrógeno), según las condiciones en que se realice. Dado que esta condensación libera cierta cantidad de calor, el valor calorífico de un combustible varía entre un valor mínimo, cuando no hay condensación del vapor de agua, y un máximo cuando es completa.

El poder calorífico de los combustibles gaseosos, se determina por medio de un calorímetro para gas, que es de tipo flujo continuo, el gas se quema en un mechero Bunsen y los productos de la combustión pasan por tubos que están rodeados por agua circulante.

Se mide el caudal en volumen de gas, la circulación del agua se ajusta a modo de enfriar los productos de combustión a la temperatura de entrada del aire, se mide el caudal del agua a través del calorímetro y se determina su aumento de temperatura, el calor recibido por el agua es igual al poder calorífico del gas.

Podemos definir lo que es Poder Calorífico de un 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 se expresa, por lo tanto, en las siguientes unidades: Combustibles sólidos y líquido en KJ/kg de combustible y para combustibles gaseosos en KJ/m3.

Poder Calorífico Superior

Se define como la cantidad de calor generado por la combustión completa de la unidad de volumen o masa del combustible, considerando en condiciones estándar, es decir a 25°C y 1 bar, y cuando en los productos de la combustión se encuentra agua en estado líquido.

Poder Calorífico Inferior

Es la cantidad de calor generado en las mismas condiciones anteriores, pero ahora el agua formada en la reacción se encuentra en estado gaseoso.

En esta experiencia, el poder calorífico del combustible se halla según la siguiente formula:

PC=( A+a )∗Ce H 2O

∗∆TG

Donde:

PC: Poder calorífico del combustible.

A: Masa de agua contenida en el recipiente niquelado.

a: Equivalente en agua del calorímetro.

C e H 2O: Calor especifico del agua.

∆T : Variacion de la temperatura del agua en el calorímetro.

G: Masa del combustible quemado.

EVALUACIÓN DE UN PUNTO

Los datos a reemplazar en la formula anterior son:

A=2000 cm3∗1m3

1003 cm3∗1000 kg

m3=2kg .

a=0.315kg .

C eH2O=4.186 kJ

kg .K

∆T=31.9−20.5=11.4 K

G=0.003kg .

Reemplazando en la formula convenientemente se obtiene:

PC=(2+0.315 ) kg .∗4.186 kJ

kg .K∗11.4K

0.003kg .

`PC=36824.242 kJ

kg≈36.82

MJkg

GRAFICOS

Se muestra la grafica Temperatura(°C) vs. t(s)

OBSERVACIONES

El poder calorífico obtenido de forma experimental es 36.82MJkg

, comparándolo con

el poder calorífico del petróleo que es aproximadamente 42MJkg

se encuentra un

error del 12.3%.

Cuando se abrió la bomba calorimétrica después de la combustión del petróleo se

encontró agua en forma liquida.

La máxima temperatura del agua se alcanzo a los 6 minutos aproximadamente. Tener

en cuenta que el agitador de agua no se encendio por olvido.

RECOMENDACIONES

Se debe ser muy cuidadoso con el armado de la bomba ya que no se puede derramar

combustible dentro de ella

Es necesaria mucha precisión con las mediciones de presión y con el manejo de los

gases de la combustión al momento de abrir la bomba.

Se debe ser cuidadoso para no olvidar encender ningún dispositivo anexo a la bomba,

ya que pueden afectar los resultados.

CONCLUSIONES

El porcentaje de error encontrado se debe a que la bomba no es completamente

adiabática, tal cosa no existe.

El agitador debe encenderse para lograr uniformidad en la temperatura del agua.

El poder calorífico hallado es el poder calorífico superior del combustible, ya que el

agua se encontró en forma liquida en los productos. Esto se debe a las condiciones de

presión dentro de la bomba, que permitieron la rápida condensación del agua.

BIBLIOGRAFIA

Catalogo del equipo y guias de laboratorio de la FIME - UNAC

JESE SEYMOUR - LAB. DE INGENIERO MECÁNICO

DANTE GLACOSA – COMBUSTIÓN

MARKS - MANUAL DE INGENIERO MECÁNICO