BOMBA CALORIMETRICA

I. OBJETIVOS

Obtener conocimientos sobre el manejo del equipo de la Bomba Calorífica Universal.

Determinar mediante un proceso experimental el valor o poder calorífico de un líquido, usando para ello un “BOMBA CALORÌFICA UNIVERSAL”

Reconocer que tipo de poder calorífico se observa en la combustión.

II. MARCO TEÓRICO

Energía un combustible. La máxima cantidad de energía que puede obtenerse de un combustible cuando se quema es conocida como Poder Calorífico del combustible. Cada combustible tiene entonces un Poder Calorífico característico. En la literatura relacionada puede ubicarse información referente a los Poderes Caloríficos de diversos combustibles; sin embargo, estos valores pueden cambiar dependiendo de diversos factores, como el proceso de producción del combustible, la materia prima usada para obtenerlos, entre otros. Así, es posible que la gasolina que usó un auto ayer no tenga el mismo Poder Calorífico que la que usa hoy, o el carbón extraído de una mina no tenga el mismo Poder Calorífico que el extraído en otra. Debido a esto, son muy importantes las mediciones del Poder Calorífico de los combustibles, para lo cual puede usarse un equipo conocido como Bomba Calorimétrica.Poder Calorífico de un CombustibleEl Poder Calorífico de un combustible es la máxima cantidad de calor que se puede obtener de él cuando se quema en forma completa y sus productos son enfriados hasta la temperatura original de la mezcla aire-combustible. Entre los productos de la combustión está presente vapor de agua, el cual, dependiendo de la temperatura de los productos, puede permanecer como vapor, puede condensar parcialmente o condensar completamente. Como el vapor al condensar libera calor, mientras más condensado se forme mayor calor se estará obteniendo del combustible. Esto permite diferenciar entre Poder Calorífico Inferior y Poder Calorífico Superior. El Poder Calorífico Inferior indica la cantidad de calor que puede proporcionar el combustible cuando toda el agua en los productos permanece como vapor, mientras el Superior refleja el calor que puede liberar el combustible cuando toda el agua en los productos condensa.Bomba CalorimétricaLa 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.

Poder Calorífico

Donde:Q = Poder Calorífico∆T = Variación de la Temperatura a = Equivalente en agua del calorímetroG = Masa del combustibleA = Gramos de agua contenidos en el recipiente niquelado CeH2O = Calor especifico del agua Dp = cte.

III. ESQUEMA GENERAL DE EQUIPO

a. Bomba Calorimétricab. Soporte para la tapa de la Bombac. Reductor de presión de oxígeno de 300 bar a 235 bar con dos manómetrosd. Recipiente niquelado para el aguae. Crisol de Cuarzof. Termómetro 0º-100ºg. Madeja de hilo metálico (NiCrom)

IV. PROCEDIMIENTO

1. Tomar alrededor de 5cm de hilo y conectarlo a los electrodos.2. Colocar el combustible en el Crisol.3. Colocar la tapa bomba y ajustar.4. Abrir la válvula de salida de los gases y sacar el tapón del conductor de

entrada para el oxígeno.5. Conectar la bomba con el balón de oxígeno y hacer pasar la corriente de gas

a través de la bomba (purgado).6. Cerrar la Válvula de salido de los gases y continuar el ingreso del oxígeno

hasta alcanzar una presión de 20bar.7. Desprender el grupo aductor.8. Colocar la bomba en el vaso niquelado de 2000cc de agua.9. Colocar el vaso niquelado en el interior del calorímetro.10.Conectar los electrodos a la fuente de alimentación.11.Poner la tapa del calorímetro.12.Accionamos los mandos eléctricos (24V).13.La temperatura máxima se alcanza entre 2 y 5 min.

V. TABULACIÓN DE DATOS

Tiempo(s) Temperatura(ºC)

Tiempo(s) Temperatura(ºC)

Tiempo(s) Temperatura(ºC)

0 20 110 25.3 220 28

10 20 120 25.6 230 28

20 20 130 26 240 28.1

30 20 140 26.5 250 28.1

40 20 150 27 260 28.1

50 20 160 27.2 270 28.1

60 21 170 27.4 280 28.3

70 22 180 27.7

80 23 190 28

90 24 200 28

100 25 210 28

VI. MODELO DE CÁLCULO

G (gr) T. Inicial (ºC)

T. Final (ºC)

A (gr) a (gr) Ce (KJ/KgºK)

3 20 28.3 2000 315 4.186

VII. RESULTADOSTABULACIÓN DE RESULTADOS

COMBUSTIBLE Poder Calorífico

GASOLINA - 84 26810.63233 KJ/Kg

GRAFICO TEMPERATURA VS TIEMPO

VIII. CONCLUSIONES

Se aprendió a usar la bomba calorimétrica Universal, mediante la experiencia del poder calorífico de un líquido.

Se determinó mediante los cálculos el valor del poder calorífico, que se muestra como calor después de ocurrir la combustión.

Al observar residuos de agua líquida, entonces concluimos que el poder calorífico fue superior, porque la experiencia se dio a condiciones optimas de trabajo.

IX. RECOMENDACIONES: Se debe ser muy cuidadoso para no derramar el combustible dentro de la bomba al

momento del armado del equipo. Es necesaria mucha precisión con la medición dela presión de oxigeno dentro de la

bomba y con el manejo de los gases de combustión al momento de abrir la bomba.

X. BIBLIOGRAFIA: Jesse Seymour – Lab. De ingeniero Mecánico

Marks – Manual de ingeniero Mecánico