UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecnica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICAAo de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

LABORATORIO DE

INGENIERA MECNICA I

INFORME N 02Estudios de Combustibles o Poder CalorficoAlumnoCdigoFirma

Bonilla Dominguez Dennis Orlando 20120268E

Inga Snchez Augusto Manuel20120249K

Snchez Villanueva Csar Joice20124044D

Leyva Orencio Roberto Angel20124027B

Docente: Ing. Dante MechanLima, 24 septiembre 2014

INDICE

11.INTRODUCCIN

3.ENSAYO DE TRACCIN44.ENSAYO DE COMPRESIN55.ENSAYO DE FLEXIN66.ENSAYO DE CORTADURA77.ENSAYO DE IMPACTO Y DE ROTURA 88. BIBLIOGRAFA9

INTRODUCCINDurante el proceso de combustin, la energa qumica del combustible es trasformada en energa molecular cintica o potencial de los productos. En virtud de su alta temperatura, los productos pueden producir trabajo, directa o indirectamente, o actuar como almacenadores de calor.

El termino relativo a la energa ms comn asociado con la combustin es el valor o poder calorfico. El poder calorfico de un combustible es la mxima cantidad de calor que puede obtenerse de los productos de la combustin completa, es decir que en los productos obtenemos dixido de carbono y agua, si esos productos se enfran a la temperatura original de la mezcla de aire y combustible.

El objetivo de este informe es determinar el poder calorfico de combustible desconocido y a travs de dicho valor obtenido poder conocer la identidad de dicho combustible, comparndolo con los poderes calorficos de diferentes combustibles ya conocidos.TEORA BSICAPoder calorfico

Es la cantidad de calor que entrega un kilogramo, o un metro cbico, de combustible al oxidarse en forma completa.

El poder calorfico expresa la energa mxima que puede liberar la unin qumica entre un combustible y el comburente y es igual a la energa que mantena unidos los tomos en las molculas de combustible, menos la energa utilizada en la formacin de nuevas molculas en la materia (generalmente gases) formada en la combustin.Unidades: Kcal/Kg; Kcal/m3; BTU/b; BTU/pie3El poder calorfico de un combustible puede ser:1.- Poder Calorfico Superior (PCS): es la cantidad total de calor desprendido en la combustin completa de 1kg de combustible cuando el vapor de agua originado en la combustin est condensado y se contabiliza, por consiguiente, el calor desprendido en este cambio de fase.

2.- Poder Calorfico Inferior (PCI): es la cantidad de calor desprendido en la combustin completa de 1kg de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua de la combustin, ya que no se produce cambio de fase, y se expulsa como vapor.BOMBA CALORIMTRICALa llamada bomba calorimtrica se utiliza para determinar el valor calorfico de un combustible cuando se lo quema a volumen constante. Hay varios tipos de bombas calorimtricas, tales como la de Atwater, Davis, Emerson, Mahler, Parr, Peters, y Wiliams. El combustible cuyo valor calorfico se desea se coloca en un crisol para combustible. En este crisol se introduce una bobina de alambre fino. La bomba se carga con oxgeno a presin. Cuando pasa una corriente elctrica por el alambre, el combustible se enciende. La bomba est rodeada por una camisa de agua a fin de absorber el calor desarrollado por la combustin. La bomba tiene tambin una camisa exterior y un espacio de aire alrededor del recipiente o camisa de agua central para minimizar las prdidas de calor al ambiente. Aunque el agua del recipiente interior absorbe la mayor porcin del calor, este calor no es el valor calorfico del combustible.

Figura 01. Esquema bomba calorimtrica Emerson.Instrumentos de medicin

Muestra de Ensayo

PROCEDIMIENTOSe solicit en el almacn:

1 termmetro de mercurio de 50 C de capacidad mxima.

1 termmetro digital. 1 cronmetro. Bomba calorimtrica EMERSON.

Se realiz la instalacin de los equipos, en este caso de la bomba calorimtrica EMERSON.

Para la experiencia se utiliz un combustible desconocido, del cual se hallar su poder calorfico y se identificar que tipo de combustible es.Se procedi a pesar 1 gramo de combustible, el cual posteriormente se deposit en un crisol.

Luego, se procedi a instalar el crisol con el combustible en el interior de la taza de la bomba calorimtrica junto con el alambre de micrn, el cual une ambos electrodos ubicados dentro de la taza con el combustible del crisol. El papel que cumple el micrn es actuar como un alambre fusible, muy similar a los que estn en el interior de las bombillas, y de esta manera generar el calor necesario para dar lugar al proceso de combustin.Se instal el termmetro digital en la taza y luego se procedi a ubicar esta al interior de la cmara en donde se realizar la combustin, con agua como fluido de bao.

Se coloc el agitador para mantener uniforme la temperatura del fluido de bao, y un termmetro para tener control de dicha temperatura.Llegado el punto en que la temperatura del fluido de bao fue 18.7 C, se procedi a encender el estabilizador de voltaje de la bomba calorimtrica y, finalmente, se tom la temperatura que marcaba el termmetro digital desde el instante mencionado cada 30 segundos hasta llegado un punto en que el proceso de combustin se da por finalizado (periodo de enfriamiento).DATOS DE CLCULOTabla de Datos Obtenidos del Laboratorio:

Tiempo (s)Temperatura (c)

018.7

3018

6017.7

9017.3

12019

15022

18023.9

21023.9

24023.9

27021.6

30023.7

33023.5

36023.3

39023.2

42023.4

45023.1

48023.3

51022.9

54023.2

57022.8

60022.8

63023

66022.8

69022.6

72021.1

75022.6

78020.2

81022.5

84022.4

87022.5

CLCULOSSe sabe que:

Donde:

Pc: Poder calorfico.

K: energa equivalente del calormetro (Cal/C).

e1: Poder calorfico fusible.

e2: Poder calorfico .

e3: Poder Calorfico .

Mc: masa del combustible.

Tmax: temperatura mxima de encendido.

Te: Temperatura de encendido.

Entonces reemplazando datos se obtiene:

K: 2440(Cal/C) (del calormetro EMERSON).

e1: 1600 cal/gr

e2: 230 cal/gr

e3: 130 cal/gr

Mc: 1 gr.

Tmax: 24 C.

Te: 18,5 C.

GRAFICAS Y TABLAS

Variacin de la temperatura (C) de la camisa de agua, con respecto al tiempo.

Variacin de la temperatura (F) de la camisa de agua, con respecto al tiempo.

Tabla de valores de PODERES CALORIFICOS SUPERIORES E INFERIORES, de algunos combustibles lquidos.CUESTIORNARIO1. Qu es valor calorfico alto?

Se denomina Poder Calorfico Alto o Superior cuando en la combustin completa, se produce agua en estado condensado.

2. Qu es calor calorfico bajo?

Se denomina Poder Calorfico Bajo o Inferior cuando en la combustin completa, se produce agua en estado gaseoso, para este caso no es considerado el calor latente.

3. Cul de los dos se obtiene con la bomba calorimtrica de Emerson y por qu?

En la bomba calorimtrica Emerson se obtiene el Poder Calorfico Superior, ya que el agua de los productos se condensa y ste (agua) emite otro poder calorfico.4. Qu factores debe ser considerados en cuanto a transmisin de calor a fin de acercarnos hacia la exactitud de la determinacin del valor calorfico?

Para realizar el experimento con la mayor exactitud posible y poder obtener el valor calorfico ms cercano a la realidad se debe:

Agitar frecuentemente el agua dentro de la bomba, para mantener una temperatura uniforme y que haya una correcta lectura de sta.

Cerrar hermticamente todos los recipientes tratando de evita que haya alguna transmisin de calor (esto es para desarrollar el proceso adiabticamente).

Determinar la masa del micrn que se combustiona, as como tambin los residuos que pueden quedar en el crisol.5. Qu tipo de proceso se lleva a cabo en la bomba calorimtrica?

Dentro de la bomba calorimtrica, para nuestra experiencia, asumimos que se asemeja a un proceso adiabtico, esto es no existe ningn intercambio de calor entre el medio ambiente y la bomba (Q=0).6. En caso de una muestra de combustible slido. Qu equipo se empleara y cual sera los pasos a seguir?Para un combustible fsil, de igual manera se puede usar la bomba calorimtrica Emerson, teniendo en cuenta que el gramo de combustible debe ser introducido en el crisol en forma de una pastilla. CONCLUSIONES El poder calorfico obtenido (47980kj/kg) en comparacin con la tabla valores calorficos (superiores) tiene un valor cercano al del petrleo bruto (47970kJ/Kg), gasolina (46885kJ/kg) o del kerosene (46500 kJ/KG); por lo que se puede concluir que la muestra usada es una composicin de los 3 mencionados combustibles. El poder calorfico vara en relacin a la cantidad y estado del agua presente en los productos (gaseoso o lquido), ya que ste tiene determinados valores como estado lquido y vapor.

La mxima cantidad de energa que puede entregar un combustible se denomina Poder Calorfico Superior.

El proceso realizado no es adiabtico del todo, esto solo se asumi para fines de clculos, ya que la bomba en si absorbe cierto calor. Y existe un intercambio de calor con la camisa externa.

OBERVACIONES

Se observ que es necesario tener un sumo cuidado cuando se mide el gramo de combustible y n regarla al momento de movilizarla para colocarla dentro de la bomba calorimtrica, ya que es una cantidad muy pequea. El poder calorfico obtenido en los clculos, no es real, ya que para realizar ste ensayo el alambre de micrn tambin aporto con energa. Tambin porque la bomba en realidad si absorbe calor.

Se est planteando un caso el cul no es real, porque en la realidad, en los productos tambin estarn presentes cido ntrico y cido sulfrico.

BIBLIOGRAFA: El Laboratorio del Ingeniero Mecnico, Jesse Seymour Doolittle, Buenos Aires-1962. (Versin original en Ingles Mechanical Engineering Laboratory, Instrumentation and its application).PAGINAS DE INTERNET http://onsager.unex.es/Apuntes/Termo/Tablas-Tema-3.pdf

Termmetro 50 C

Probeta graduada de 150 ml.

Balanza

Termmetro Digital

Crisol

Fuente de Voltaje

Cronmetro

Viscosmetro de segundos Redwood

Bomba Calorimtrica de Emerson

Combustible N.N.