2012A2 Poder Calorifico

8/16/2019 2012A2 Poder Calorifico

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ODER

CALORÍFICO

- PODER CALORÍFICO -

LABORATORIO DEFLUIDOS

JESÚS BOTETT CERVANTES

Presentado a:CESAR AUGUSTO PINEDA GOMEZ

Grupo: !

UNIVERSIDAD INDUSTRIA"DE SANTANDER

#$%#

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AGENDA INTRODUCCIÓN

Objetivos generales y específcos

Conceptos clavesPoder calorífco

Defnición

Clasifcación

DTR!IN"CIÓN D# PODR C"#OR$%ICO

!&todo teórico

!&todo e'pírico

!&todo e(peri'ental

Nor'a ")T! D *+,

"plicación

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AGENDA-alor del poder calorífco energ&tico en Colo'bia

Poder calorífco de co'b.stibles '/s co'.nes

Poder calorífco del gasCONC#U)ION)

0I0#IO1R"%$" 2 301R"%$"

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INTRODUCCIÓN

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OBJETIVOSOBJETIVO GENERA"

OBJETIVOS ESPEC&'ICOS

!ostrar la i'portancia de la deter'inación del poder calorífco de

los co'b.stibles para alg.nos procesos de al'acena'iento4trata'iento4 transporte y .so de los 'is'os5

"prender el signifcado de la ter'inología indispensable paraentender el proceso de co'b.stión5

ntender el concepto de poder calorífco y est.diar lasdi6erentes clasifcaciones del 'is'o5

Reconocer los procesos e(istentes para la deter'inación delvalor del poder calorífco de los co'b.stibles4 alg.nos de ellos

estip.lados en la nor'a ")T! D *+,7*5

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ConceptosclavesIGNICIÓN

Te'perat.ra 'íni'a necesaria para8.e los vapores generados por .nco'b.stible co'iencen a arder5

9ttp:;;


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ConceptosclavesCOMBUSTIÓN

CARACTER&STICAS

1• Reacción 8.í'ica e(ot&r'ica

2 • Desprende .na gran cantidad de energía.

3• -is.al'ente co'o 6.ego.

I'agen to'ada de :9ttp:;;lagartoverde5co';*,BB;B*;B;'al7bic9o7la7'ala7so'bra7de7fdel7castro;6ondo7ani'ados

de76.ego7**A,E;

7


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ConceptosclavesCOMBUSTIBLE

COMBUSTIB"ESS("IDOS

COMBUSTIB"ES"&)UIDOS

COMBUSTIB"ESGASEOSOS

COMBUSTIB"ES'(SI"ES

COMBUSTIB"ES NO'(SI"ES

COMBUSTIB"ESNATURA"ES

COMBUSTIB"ESE"ABORADOS

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ConceptosclavesCOMBURENTE

).stancia 8.e participa enla co'b.stión o(idando al co'b.stible5l '/s 6rec.ente en el 'edio a'bientees el o(ígeno5

9ttp:;;


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ConceptosclavesTIPOS DE COMBUSTIÓN

Com!st"#n completa

Com!st"#n "ncompleta

Com!st"#n con e$ceso %e a"&e

Com!st"#n con %e'ecto %e a"&e I'agen to'ada de:9ttp:;;


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PODER CALOR()ICO

l poder calorífco en peso o vol.'en representa la cantidadde energía liberada por .nidad de peso o vol.'en decarb.rante co'o consec.encia de la co'b.stión 8.í'ica

co'pleta 8.e lleva a la 6or'ación de CO* y H*O5

Figura 1. NOVOA ANTILLA L!" #$%&'(. E)*!+, ((*, +& &*+'%() (( +&*&,$(,$ +&' +& (', +&'%() $(*!('. $%((-UIS. 2000

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B


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PODER CALOR()ICO*CLASI)ICACIÓN

Par/'etro Poder Calorífco).perior

Poder CalorífcoIn6erior

Concepto

Cantidad de calor liberado por .nidad de

'asa o de vol.'en4 c.ando el 'aterialse 8.e'a co'pleta'ente5

Utilidad Calor Prod.cido enla Co'b.stión

Calor-erdadera'ente

"provec9able Agua )e Contabilia No se contabilia

Cambio de Fase )i No

Calor Asociado #atente )ensible Trabajo5 J # PODR C"#ORI%ICO4 UN" !DID" D #" NR1I" N #O) CO!0U)TI0#)K

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PODER CALOR()ICO*CLASI)ICACIÓN

l poder calorífco se e(presa enCalorías por Lg de co'b.stiblec.ando se trata de co'b.stiblessólidos o lí8.idos4 y en Calorías por

' a ,MC y ?,''Hg o a B@MC y?,''Hg4 si se trata deco'b.stibles gaseosos5

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PODERESCALOR()ICOS

Po%e&

calo&+,coIN)ERIOR -SUPERIOR %e

al.!nos/"%&oca&!&os%.ente: 1") PROC))OR) )UPP#IR) "))OCI"TION4engineering data boo>4 T


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DETERMINAC(ON DEL PODERCALOR()ICO

(isten varios procedi'ientos para deter'inar el podercalorífco de .na ).stancia:

Te#&"camente0 Por 'edio de la entalpía de6or'ación

Emp+&"camente: a trav&s de alg.nas e(presiones

8.e consideran la co'posición del co'b.stible

E$pe&"mentalmente: por 'edio de calorí'etros.

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M1to%o te#&"co0 ENTALP(A DE )ORMACIÓN

)e defne co'o la cantidad de energía necesaria para 6or'ar .nco'p.esto4 a partir de s.s ele'entos constit.yentes

%.ente: 9ttp:;;es5encydia5co';6r;nergGCG"DadeactivaciGCG0n

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#a entalpía se defne por la relación:

" presión y vol.'en constantes:

Para gases ley de gases idealesQ: T Te'perat.ra absol.ta R Constante Universal de los gases ∆n ∑ 'oles de prod.ctos gaseosos 7 ∑ 'oles de reactantes gaseosos

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pV E H +=V p E H ∆+∆=∆

E Qv ∆−=

H Q p ∆−=

n RT E H ∆+∆=∆

n RT QQ v p ∆−=


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Tomado de: CENGEL4Yunus4 Ter'odin/'ica4)eg.nda dición4 !c

1ra< Hill

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Ejemplo. nc.entre el

poder calorífco del etileno4C*H+5 Realia'os el balance

Re'plaa'os en la ec.ación de entalpia de 6or'ación:

'!'( E$*('() +& F(,$ :;/:'<

C2=4%< >52.280

CO2%< -393.520

=2O'< -285.830

O2%< 0

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M1to%o Emp+&"co

PODR C"#ORI%ICO IN%RIOR PCIQ

se p.eden .tiliar las sig.ientes 6ór'.las dependiendo el tipo deco'b.stible:

• PCI = 4.18*(6600+(3000/ρ)) [ *J+,-.

P(( ?!)*,?'&) ',,($) '( %()',$(

• PCI = 2.3237*[19600 + (1360*ρ)- (3780*ρ^2)] [ *J+,-.

C?!)*,?'&) &)(+) &' !&' '

• PCI = 2.3237*[18440 + (40*(ºAPI -10))] [ *J+*-.

C?!)*,?'&) &+,) &' &*'&

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M1to%o Emp+&"co

PODR C"#ORI%ICO IN%RIOR PCIQ7C/lc.lo

Para 'eclas de9idrocarb.ros lí8.idos4)9er'an y LropS "PI

?,;?,Q

Para co'b.stiblesobtenidos de

9idrocarb.ros pesadospor cra8.eo4 %arag9er4

!orrell y sse(4 plantean:

l c/lc.lo del podercalorífco in6erior depetróleos lí8.idosta'bi&n se podr/n

e6ect.ar a partir de la

ec.ación de Rot9berg y ess.p:

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M1to%o Emp+&"co

RELACION ENTRE LOS PODERES CALOR()ICOS

PCI: Poder calorífco in6erior Lcal;Lg co'b.stibleQPC): Poder calorífco s.perior Lcal;Lg co'b.stibleQ

@E: Calor de condensación del ag.a B,,M cLcal;Lg ag.aQ

1: G de ag.a en peso 6or'ado por la co'b.stión Lg

ag.a;Lg co'b.stibleQ

E: )on los Lg de ag.a 6or'ada al o(idar BLg de H* H: G deH* en el co'b.stible

H*O: G de H*O de la 9.'edad en el co'b.stible

PCI PC) @E V 1

1 EH WH*O

PCI PC) @E V EH W H*OQ

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M1to%o Emp+&"co

)'it9 X -an Ness HX "bbott !X INTRODUCCIÓN " #" TR!ODINY!IC" N IN1NIR$" ZU$!IC"5 Z.inta edición4 BEE?5!c71ra


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M1to%o E$pe&"mental

Por 'edio decalorí'etros4 paraco'b.stibles sólidos4lí8.idos y gaseosos5

Transfriendo la energía

calórica 8.e genera elco'b.stible4 a otroele'entoag.a4 alco9ol4 etc5Q5

AGITADOR

O/&GENO

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M1to%o E$pe&"mental

TIPO) D C"#ORI!TRO)

M1to%o A%"a2t"co: aísla el siste'a del e(terior5• Boma %e Ma/le&3• Calorí'etro de %ery5• Calorí'etro de #e


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M1to%o E$pe&"mental

TIPO) D C"#ORI!TRO)7Boma %e Ma/le&3

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M1to%o E$pe&"mental

TIPO) D C"#ORI!TRO)7Calo&+met&o %e J!n4e&s

3

POPO-ICH4 !5 "ND HRIN14 Carl5 %.els and #.bricants5 Ne< 2or>:

o9n 3illey [ )ons4 Inc4 BE@E4 p5?

@**//.+,+(*(.,*/&'(",$,/CET136+I.+

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M1to%o E$pe&"mental*NORMA ASTM D 567

l poder calorífco se deter'ina por'edio de la 8.e'a de .na '.estra en.na bo'ba calori'&trica de o(ígenobajo condiciones controladas5

D.rante la pr.eba se lee la T en M%antes4 d.rante y desp.&s de la

co'b.stión5 )e e(presa el tie'po en 'in.tos y

seg.ndos5

)e 'iden las 'asas en gra'os5

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M1to%o E$pe&"mental*NORMA ASTM D 567ZUIPO IN)U!O)

• 0o'ba de O(ígeno• Calorí'etro• Rec.bri'ientos• Ter'ó'etros

IN)TRU!NTO)

• Ylcali• "cido 0enoico• Indicadores Naranja de !etilo ó Rojo de !etilo• O(ígeno• *4*4+7Tri'etilpentano Iso7octanoQ

R"CTI-O)

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C"#I0R"CION D# ZUIPO

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C"#I0R"CION D# ZUIPO

Ener-0a E1u23a4ente de4 Ca4or05etro

W = energía e8.ivalente del calorí'etro4 !;oC5 Q = calor de co'b.stión del /cido benoico est/ndar4 !;g5 . peso de la '.estra de /cido benoico est/ndar4 g5 T = incre'ento de te'perat.ra corregida5 e1 = corrección para el calor de 6or'ación del /cido4 !5

e2 = corrección para el calor de co'b.stión de los ala'bres4 !5

31

T

ee g QW 21

++⋅=


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Introd.cir la bo'ba en el calorí'etro4cerrar la tapa y encender el agitador5

"j.star la te'perat.ra del ag.a

des7ioniada del calorí'etro5

"dicionar B4, 'l de ag.a en la bo'ba 2

Cargar la bo'ba con o(ígeno a 4, !pa5

Pesar la '.estra con .na precisión de ,4B 'g5

6

!

#

%

Conectar los ala'bres de ignicióny activarlos7

M1to%o E$pe&"mental*NORMA ASTM D 567PROCEDIMIENTO GENERAL3

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Ns=Poder caloríco superior E=Capacidad caloríca del calorímetro

A=Calor total aportado por el alambre !"cidos mc=#asa del combustible

$T=%ncremento de la temperatura del agua dere&rigeraci'n

c s m

AT E

N

−∆=

*


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M1to%o a%"a2t"co

8P&oce%"m"ento9Don%e0 = ".'ento de la te'perat.ra corregido5

= Te'perat.ra a la c.al la carga 6.e encendida4 corregida

para el error del ter'ó'etro5

= Te'perat.ra fnal de e8.ilibrio4 corregida para el error delter'ó'etro5

35

a f T T T −=T

aT

f T


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M1to%o "sot1&m"co 8P&oce%"m"ento9

T incre'ento de te'perat.ra corregido5

a tie'po de co'b.stión5

b tie'po al c.al el incre'ento de te'perat.ra alcana el ?,G del total5c tie'po en el c.al el siste'a alcana s. '/(i'a te'perat.ra

Ta te'perat.ra al 'o'ento de la co'b.stión5

Tc te'perat.ra al tie'po c4 corregida5rB tasa .nidades de te'perat.ra por 'in.toQ a la c.al la te'perat.ra est.vo

ascendiendo d.rante .n período de @ 'in antes de la co'b.stión5

r* tasa .nidades de te'perat.ra por 'in.toQ de te'perat.ra d.rante los @

'in.tos sig.ientes desp.&s del tie'po c5

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( ) ( )bcr abr T T T ac −−−−−= 21

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PROCEDIMIENTO GENERAL3

M1to%o "sot1&m"co 8P&oce%"m"ento9

Ta

Tb

Tc

T°CQ

ta tc t'inQ

r B

a

c

r *

37

( ) ( )bcr abr T T T

ac −−−−−=

21

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T"empo 8m"n9Tempe&at!&a

8:C9P&oceso

B *5*@ inicio* *5*E *5*++ *5*+A@ *5*@? *5*@ Inicio de co'b.stión aQ 5E**

,:B@ +5@:, +5A*

,:+@ @5BEA @5AA,

E ?5+AB, ?5,BB ?5E+,B* 5,@,B 5,A,B+ 5B,@ !/(i'a te'perat.ra cQB@ 5B,@B? 5,A,

B 5,,@BA ?5A,* fnal

!&todo isot&r'ico Procedi'ientoQ7je'plo

-ea'os .n eje'plo deeste c/lc.lo5 ).ponga'os8.e los valores dete'perat.ra obtenidospor .n operador son los

'ostrados en la tabla5

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M1to%o E$pe&"mental*NORMA ASTM D 567!&todo isot&r'ico Procedi'ientoQ7je'plo

B5 Calc.lar b tbQ:

Donde tb va estar en6.nción de Tb :

ntonces calc.la'os Tb con lasig.iente e(presión:

T? T&&(*!( &$ &' &$* ?.T?>1 T&&(*!( +&)!) +&'

&$* ?.T? -1 T&&(*!( ($*&) +&'&$* ?. * ? >1 T,& +&)!) +&'&$* ?. * ? -1 T,& ($*&) +&'

&$* ?.T( T&&(*!( +&' &$* (.T T&&(*!( +&' &$* .

39

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- PODER CALORÍFICO -LABORATORIO DE

FLUIDOS


Re'plaando en la te'perat.rapara b nos 8.eda:

Desp.&s 8.e obtene'os la te'perat.ra en b pode'osinterpolar con los datos da la tabla para fnal'enteobtener el tie'po en b o pode'os re'plaar de lasig.iente 6or'a :

40

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FLUIDOS


*5 Calc.lar las tasas dete'perat.ra r B y r* :

Ta Te'perat.ra del 'o'ento a5 Tc Te'perat.ra del 'o'ento c5 Ti Te'perat.ra inicial de la pr.eba5 T6 Te'perat.ra fnal de la pr.eba5t i Tie'po inicial de la pr.eba b5t 6 Tie'po fnal de la pr.eba5

Re'plaando en la te'perat.rapara b nos 8.eda:

41

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FLUIDOS


5 %inal'ente re'plaando en el incre'ento dete'perat.ra corregido:

Tene'os8.e :

42

( ) ( )bcr abr T T T ac −−−−−= 21

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FLUIDOS



LUEGO DE REALI;AR LAPRUEBA0

#avar con ag.a des'ineraliada todas lass.perfcies internas de la bo'ba

calori'&trica4 recogiendo los lavados en .nvaso de precipitados de *@, 'l5

n las ag.as de lavado obtenidas4 sedeter'ina el /cido nítrico y el /cido

s.l6\rico res.ltantes de la co'b.stión5

Por cada 'l de HNO 6or'ado se descontar/nB4+ cal y por cada 'l de H*)O+4 4? cal5 #as.'a de las calorías da la corrección total por

6or'ación de /cidos5

Correcciones por el 9ilo 6.sible

)e descontar/n las caloríascorrespondientes acada 'g de 9ilo 8.e'ado seg\n

certifcado del 6abricante

I$'!&$,( )?&

#os c/lc.loscorrespondientes para 9allarel poder calorífco de la

'.estra analiada5

43

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FLUIDOS



CORRECCIONES TERMO


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FLUIDOS


C/lc.lo del calor de co'b.stión

Zg calor neto de co'b.stión4 !;>g5

T incre'ento de te'perat.ra corregido4 ^C5

g peso de la '.estra4 g5

3 energía e8.ivalente del calorí'etro dada en !;^C5

eB corrección para el calor de 6or'ación de HNO5

e* corrección para el calor de 6or'ación de H*)O+5

e corrección para el calor de co'b.stión de los ala'bres5

45

( ) g eeeW T Q g ⋅−−−⋅= 1000/321

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FLUIDOS


RPORT D R)U#T"DO)

l calor de co'b.stión neto es la cantidad re8.erida en lasaplicaciones pr/cticas5 l calor neto debe ser reportado lo '/scerca de ,4,,@ !;>g5 Para obtener el calor neto de co'b.stión en otras .nidades4 se.tilian las sig.ientes relaciones:

46

( )

( ) 0041868,0//,/

002326,0//,/

kg MJ Q g Q

kg MJ QlbQ

cal

Btu

=

=

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FLUIDOS


"P#IC"CION)

sta propiedad defne el contenido energ&tico del cr.do por .nidad

de 'asa en la co'b.stión5 sta propiedad se deter'ino a A'.estras del ca'po Colorado5

%.ente: a.tores del proyecto4 procedi'ientos 'etodológicos para lacaracteriación de ca'pos 'ad.ros5 "plicación a los =.idos del ca'po colorado5

T)I) UI) *,,A

47

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FLUIDOS


"P#IC"CION)

)e ded.ce 8.e entre 'as liviano sea la '.estra4 'ayor es la energía

8.e entrega al cr.do en la co'b.stión5 "sí 'is'o se relaciona lagravedad "PI de cada cr.do con s. poder calorífco

%.ente: a.tores del proyecto4 procedi'ientos 'etodológicos para

lacaracteriación de ca'pos 'ad.ros5 "plicación a los =.idos del

48

49


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FLUIDOS

Valo& %el po%e& calo&+,coene&.1t"co en Colom"aENERG>TICOS Po%e& Calo&+,co

B3T3U Un"%a%

Po%e& Calo&+,co

?cal Un"%a%

Gas Nat!&al @5B@ _'` A5E,, _'`

G3L3P E*5,,, _1al` *5BA+ _1al`

ACPM*D"esel BA5,,, _1al` +5@ _1al`

C&!%o %eR!"ales

B@*5+E* _1al` A5+? _1al`

Com!st#leo*)!el B@,5,,, _1al` 5E _1al`

Ca&#n M"ne&al *+5*,, _L1` ?5,EA _L1`

%.ente: !"URICIO DU#C5 ".ditorenerg&tico5 copetrol )5"5

49

50


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FLUIDOS

Po%e& calo&+,co %ecom!st"les m2s com!nes

T"po%e

P&o%!cto

PCIm

84J@4. a 5C9

Dens"%a%

84.@l a5C 9

PCIv

84J@l a5C 9

GLP*ca&!&ante +?,,, ,4@@ *@,,

Gasol"na no&mal +*@ ,4@ BA+@

S!pe&ca&!&ant

e +*E,, ,4@@ *E,

Ca&!&ante %e&eacto&es

+*A@, ,4E@ +,?@

Gas#leo +*?,, ,4A+ @A@

Poderes calorífcos'/sico yvol.'&trico de loscarb.rantesco'erciales

valores 'ediosQ5

Tala 53 )!ente: Lalipedia en líneaQ5 Conservación y Degradación de la nergía Poder Calorífco de Co'b.stibles5

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FLUIDOS

Po%e& calo&+,co %el .as

s deter'inado con .n calorí'etro de

gas5

l co'b.stible gaseoso4 se 8.e'a dentrodel calorí'etro de tal 6or'a 8.e transferecalor al ag.a de re6rigeración5

)e 'ide el gasto de ag.a4 y laste'perat.ras a la entrada y a la salida sedeter'inan con ter'ó'etros de Hg

@**//.+,+(*(.,*/&'(",$,/CET136+I.+

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FLUIDOS

Po%e& calo&+,co %el .as-"#OR D CO!0U)TIÓN )TYND"R P"R" # C"#OR$!TRO D1")

p' Presión absol.ta en el 'edidor4 psia5

pv Presión de vapor del ag.a a la te'perat.ra del gas

,5@* Presión de vapor del ag.a a ?,%5Pstd ,5,, in Hg

Tstd @BE5R

t Te'perat.ra observada en el 'edidor de gas4 en %5

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l '&todo para obtener el poder calorífco de .na '.estra de co'b.stible4 seenc.entra estandariado bajo nor'a ")T! D *+,5

#a principal característica econó'ica del petróleo es s. poder calorífco4 8.e

9ace 8.e sean .tiliables co'o 6.entes de energía5 ste par/'etro varía en6.nción de la densidad y por lo tanto de la co'posición 8.í'ica5

Un co'b.stible p.ede tener di6erentes poderes calorífcos5 Todo esto dependedel grado de 9.'edad de la '.estra a analiar

l calorí'etro es el instr.'ento .niversal para deter'inar e(peri'ental'enteel poder calorífco de los co'b.stibles ya sean sólidos4 lí8.idos o gaseosos

)e observó 8.e el '&todo e(peri'ental adiab/tico res.lta '.c9o '/spr/ctico en co'paración con el isot&r'ico4 al no depender de tantasvariables5

CONCLUSIONES

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BIB"IOGRA'&A

DI"N" !"RC#" CRI)T"NCHO -#")CO 2 OR1 !"RIO HO2O) RO!"Nprocedi'ientos 'etodológicos para la caracteriación de ca'pos 'ad.ros5"plicación a los =.idos del ca'po colorado5 Tesis de grado5 UI) *,,A

Nor'a ")T! D *+,7,*7 Stan%a&% Test Met/o% 'o& eat o' Com!st"on o'L"!"% -%&oca&on )!els - Bom Calo&"mete&*Copyrig9t ")T!International

(posiciones JPODR C"#ORI%ICOK5 st.diantes 4 Universidad Ind.strial de)antander5

CENGEL4 Yunus4 Ter'odin/'ica4 )e(ta dición4 !c 1ra< Hill4 *,,E

Trabajo5 J # PODR C"#ORI%ICO4 UN" !DID" D #" NR1I" N #O)CO!0U)TI0#)K5 !"RC#" CCI#I" RUD" "!"2"5

55


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9ttp:;;


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GRACIAS

2012A2 Poder Calorifico

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