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• ERICK ARMANDO ALEGRIA ACEVEDO

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“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO VII : BOMBA CALORIMÉTRICA DE EMERSON Y CALDERO MARCET CURSO

Laboratorio de Ingeniería Mecánica PROFESOR

Páez Apolinario, Eliseo INTEGRANTES

- Flores Espinoza Josué Eleazar

20170267B

-

Espinoza Conislla Juan Carlos

20164521H

-

La Madrid Villaverde Ricardo

20151178H

-

Valdivia Félix Thania Carol

20187508H

-

Flores Joaquín Jhonatan Roberto

20162092B

-

Alegría Acevedo Erick Armando

20170208F

2019-II

INDICE CAPÍTULO I ............................................................................................................................. 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1 OBJETIVOS........................................................................................................................... 2 FUNDAMENTO TEÓRICO.................................................................................................. 3 CAPÍTULO II ............................................................................................................................ 8 EQUIPOS Y MATERIALES ................................................................................................. 8 PROCEDIMIENTO ............................................................................................................. 13 CÁLCULOS, TABLAS Y GRÁFICOS .............................................................................. 14 CAPÍTULO III ......................................................................................................................... 17 CONCLUSIONES ............................................................................................................... 17 OBSERVACIONES ............................................................................................................. 17 RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 18 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 18

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN La calorimetría es una prueba fundamental de gran importancia para la producción o utilización de combustibles sólidos o líquidos. Una de las pruebas más importantes para evaluar materiales para quemar, como son los combustibles, es la determinación del poder calorífico. Estas mediciones se realizan con las Bombas Calorimétricas. La Bomba Calorimétrica, es un dispositivo clásico utilizado para determinar el poder calorífico de muestras de combustible sólido y líquido a un volumen constante. Básicamente, este dispositivo quema una muestra de combustible y transfiere el calor a una masa de agua conocida. El poder calorífico puede calcularse a partir del peso de la muestra de combustible y el aumento de temperatura del agua. El poder calorífico obtenido en un ensayo con bomba calorimétrica representa el calor de combustión bruto por unidad de masa de la muestra de combustible. Este es el calor producido cuando se quema la muestra más el calor cedido cuando se condensa el vapor de agua recién formado y se enfría a la temperatura de la bomba. La determinación de los poderes caloríficos es extremadamente importante; los combustibles se encuentran entre las mayores materias primas del mundo por su poder calorífico. Por otro lado, el caldero Marcet, es un experimento simple para mostrar la relación entre la presión y la temperatura, para el vapor saturado (húmedo) para la comparación con los resultados publicados. El aparato consiste en un armazón rígido, que contiene un recipiente a presión aislado (caldera) y una unidad de instrumentación y control. La caldera de calentamiento por mechero contiene el agua. A medida que aumenta la temperatura del agua, aumenta la presión en la caldera. Un termómetro y un manómetro miden la temperatura de la caldera y la presión. En el presente estudio con la Bomba Calorimétrica de Emerson se obtendrá un mejor entendimiento de los principios de funcionamiento de la bomba calorimétrica y también averiguar los poderes caloríficos brutos de distintos tipos de combustibles líquidos. Además, emplearemos el caldero Marcet para mostrar la relación de la presión y la temperatura obtenido en el laboratorio.

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OBJETIVOS -

Determinar el valor calorífico de combustibles sólidos y líquidos el cual es un factor importante en el estudio de tal laboratorio.

-

La presente experiencia nos permitirá obtener el calor latente de vaporización del vapor de agua.

-

Visualizar y aplicar los conceptos de poder calorífico superior e inferior y su estandarización.

-

Conocer el procedimiento para el cálculo del poder calorífico y comprender tal propiedad que se observa en la combustión.

-

Apreciar la importancia de las máquinas térmicas (Caldero Marcet y la Bomba Calorimétrica de Emerson) en el mundo actual así además comprender su uso y funcionamiento.

2

FUNDAMENTO TEÓRICO Experiencia de la Bomba Calorimétrica de Emerson En primer lugar, daremos una idea acerca del concepto que involucra la palabra combustible, así como de sus formas en que se presenta. Combustible: Sustancia que si logra oxidarse con un comburente desarrolla un gran calor. Tipos de combustible: Hay de 3 tipos: Sólidos: Entre los cuales tenemos: leña, carbones naturales o artificiales, bagazo, etc. El carbón es el combustible representativo dentro de los agrupados en esta clasificación. Los carbones podemos subdividirlos en: - Lignita - Sub-Bituminoso - Sami-Bituminoso - Semi-Antracita - Antracitas Sub-división hecha en base a antigüedad de este tipo de combustible se hallan cifradas el carbón y, principalmente, la antracita cuya explotación a gran escala está en vías de desarrollo. Líquidos: Generalmente son derivados del petróleo, cuya refinación ha sido hecha de diferentes grados; algunos se encuentran más concentrados que otros, o pueden ser descompuestas en moléculas más simples, o pueden ser polimerizadas o son moléculas simples asociadas con las más pesadas. Considerando que el petróleo será compuesto de tantos hidrocarburos no hay ensayo que permita decir su comportamiento exacto; pero hay ensayos comparativos normalizados, tales como de la ASTM. Gaseosos: Combustible que se encuentran en estado natural o artificial en forma de gas; algunos provienen de la extracción natural, tal como el gas natural, cuyo proceso de refinamiento da una serie de diferentes tipos; en cuanto al más usado especialmente el de tipo doméstico es el propano. VALOR CALORÍFICO O PODER CALORÍFICO

Realizada una reacción química de tipo exotérmica, lógicamente desprende calor, esta cantidad de calor medida en condiciones estándar se le conoce como valor calorífico. Existen 2 tipos de valor calorífico: el “valor calorífico alto” y el “valor calorífico bajo”; cuya diferencia está en la consideración del agua en formación como producto de la combustión; es decir tomándola como condensado o como vapor y cuya relación es:

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𝑄𝑎𝑙𝑡𝑜 − 𝑄𝑏𝑎𝑗𝑜 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 En cálculos de Ingeniería se trabaja con el valor calorífico alto cuyo promedio de los principales combustibles mencionados son: Carbón: 700 kcal/kg Petróleo: 10500 kcal/kg Gas: 252 kcal/pie3 Bomba Calorimétrica de Emerson: Basa su funcionamiento en los principios de transferencia de calor para la cual se lleva una cantidad determinada de combustible hasta su temperatura de ignición; el calor desarrollado por la combustión es transmitido a un elemento fluído (agua en nuestro caso); lo cual nos permite medir el calor liberado por el combustible. El poder calorífico obtenido es a volumen constante puesto que no hay flujo másico; cabe mencionar que éste difiere muy poco del poder calorífico a presión constante(1%); por tanto, para cálculos de ingeniería pueden tomarse indistintamente estos poderes caloríficos mencionados. Esta bomba presenta una camiseta de agua según se aprecia en la figura mostrada más adelante pudiendo agregarse calor desde un medio externo hacia esta camiseta obteniéndose entonces condiciones de temperatura uniforme con el adecuado control de esta transferencia de calor; como segunda alternativa podríamos dejar esta camiseta vacía y obtener condiciones con similitud adiabática. Considerando la Bomba como un sistema cerrado a volumen constante tenemos: 2 𝐴𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 (25°𝐶) ∶ 𝐸𝑡1 = 𝑈𝑟2 + 𝐸𝐶 T=0 𝑈𝑟𝑝 = 𝑞𝑣2 2 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑢é𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 (25°𝐶): 𝐸𝑡2 = 𝑈𝑃2

Donde el análisis es considerado a condiciones estándar, o sea a 25°C y 1 atm y el medio interior está saturado de agua; por tanto, el vapor de agua formado es únicamente productos de la combustión; el cual al ser enfriado junto con los productos hasta las condiciones estándar cede su calor obteniéndose de este modo el valor del poder calorífico alto a superior. Donde: U representa energía interna y EO representa energía química, los subíndices “r”, “p” y “t” se refieren a reactivos; productos y total respectivamente; así mismo, condiciones “2” son estándar. Entonces la energía que sale del sistema según los estados (1) y (2) del esquema anterior: 1° 𝐿𝑒𝑦 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑟𝑚𝑜𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎: 𝑄 = 𝐸𝑡 + 𝑊 2) 2) (𝐸𝑡1 − (𝐸𝑡2 = 𝑞𝑣2 = 𝑄 …… (I) Ya que no hay trabajo puesto que es un sistema cerrado 𝑞𝑣2 = (𝑈𝑟2 + 𝐸𝐶 ) − (𝑈𝑝2 )….. (II)

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𝐸𝐶 = (𝑈𝑝2 − 𝑈𝑟2 ) + 𝑞𝑣2 ….. (III) kcal/ kg de combustible en un proceso de T = cte Por otra parte: 𝐸𝑡1 = 𝑈𝑟1 + 𝐸𝐶 Q=0 𝐸𝑡2 = 𝑈𝑝2 Considerando dos estados cualesquiera (1) y (2) en combustión adiabática. De (I): 𝐸𝑡1 − 𝐸𝑡2 = 𝑄 (𝑈𝑟1 + 𝐸𝐶 ) − 𝑈𝑝2 = 𝑄 = 0 Pero según la ecuación (III): 𝐸𝐶 = (𝑈𝑝2 − 𝑈𝑟2 ) + 𝑞𝑣2 Por tanto: 2 𝑈𝑝2 − 𝑈𝑝2 = (𝑈𝑟1 − 𝑈𝑟2 ) + 𝑞𝑣2

𝑞𝑣2 = (𝑈𝑝2 − 𝑈𝑝2 ) − (𝑈𝑟1 − 𝑈𝑟2 ) Si el H2O se condensa obtenemos el poder calorífico bajo a volumen constante; en cambio si es condensada después de la combustión obtenemos el poder calorífico alto. Tal como se indicó líneas atrás, este poder calorífico es obtenido a volumen constante y su diferencia con el poder calorífico a presión constante encontrado usualmente en tablas radica en : 𝑞𝑣2 = (𝑈𝑟2 − 𝑈𝑝2 ) + (𝐸𝐶 )….. (II) Se sabe que: 𝐻 =𝑈+𝑝×𝑉 ˄ 𝑝×𝑉 =𝑛×𝑅×𝑇 Entonces: 𝑞𝑝2 = (𝐻𝑟2 − 𝐻𝑝2 ) + (𝐸𝐶 )….. (IV) (II) en (IV): 𝑞𝑝2 = (𝐻𝑟2 − 𝐻𝑝2 ) + (𝑞𝑣2 − 𝑈𝑟2 + 𝑈𝑝2 ) (𝑞𝑝2 − 𝑞𝑣2 ) = (𝑈𝑟2 − 𝑛𝑟 × 𝑅̅ × 𝑇 2 ) − (𝑈𝑝2 − 𝑛𝑝 × 𝑅̅ × 𝑇 2 ) − 𝑈𝑟2 + 𝑈𝑝2 (𝑞𝑝2 − 𝑞𝑣2 ) = 𝑅̅ × 𝑇 2 × (𝑛𝑟 − 𝑛𝑝 ) kcal/ kg combustible Donde: 𝑛𝑟 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑜𝑠𝑜𝑠 (𝑂2 ) 𝑛𝑝 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 (𝐶𝑂2 )

5

Nota: Ambos obtenidos del balance de combustión. Se ha hallado que el valor promedio de: 𝑅̅ × 𝑇 2 × (𝑛𝑟 − 𝑛𝑝 ) es de 1% por tanto en cálculos de ingeniería es aceptable. Tal como se ha visto anteriormente la única energía que cruza el sistema es 𝑞𝑣2 que es el calor que aprovecha el agua contenida en el interior de la bomba; por tanto, conociendo esta masa de agua; masa y calor específico del recipiente; masa del combustible y la curva de calentamiento y enfriamiento transitorio es factible hallar la energía calorífica disipada durante el proceso de combustión. 𝑄𝐶 = 𝑚𝐶 × 𝑃𝐶 (Calor cedido por el combustible) 𝑄𝐵 = 𝑚𝐵 × 𝐶𝑝𝐵 × 𝑇𝐵 (Calor ganado por la bomba) 𝑄𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝐶𝑝𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝑇𝐴𝑔𝑢𝑎 (Calor ganado por el agua) 𝑄𝐶 = 𝑄𝐵 + 𝑄𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑄𝐶 = 𝑚𝐵 × 𝐶𝑝𝐵 × 𝑇 + 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝐶𝑝𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝑇 Donde: 𝑇𝐵 = 𝑇 Por tanto: 𝑃𝐶 =

(𝑇) × (𝑚𝐵 × 𝐶𝑝𝐵 + 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝐶𝑝𝐴𝑔𝑢𝑎 ) 𝑚𝐶

Donde: (𝑚𝐵 × 𝐶𝑝𝐵 + 𝑚𝐴𝑔𝑢𝑎 × 𝐶𝑝𝐴𝑔𝑢𝑎 ) se conoce como capacidad térmica de absorción de la bomba y es dato proporcionado por el fabricante (k). Este poder calorífico es necesario corregirlo por el calor liberado por el fusible (aprox. 1600 cal/gr); por formación de ácido nítrico (230 cal/gr de ácido nítrico) en trabajos de menor precisión tomar 10 cal; por formación de ácido sulfúrico (1300 cal/gr de azufre presente en la muestra).

Experiencia del Caldero Marcet La experiencia en mención se basa en la determinación del calor latente de vaporización mediante la ecuación de Clapeyron. La deducción de la ecuación mencionada se basa en una de las relaciones de Maxwell: 𝜕𝑝 𝜕𝑠 ( ) = ( ) … . . (𝐼) 𝜕𝑇 𝑣 𝜕𝑣 𝑇 Entonces, considerando la ecuación anterior en condiciones de equilibrio para las condiciones de vaporización, tenemos que: T= C, y las condiciones P y T no son funciones del volumen y los límites de integración están definidos desde líquido saturado hasta vapor saturado, entonces: 𝑑𝑝 𝑇(𝑠2 − 𝑠1 ) = 𝑑𝑇 𝑇(𝑣2 − 𝑣1 )

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Como: ℎ𝑓𝑔 𝑑𝑝 = … … (𝐼𝐼) 𝑑𝑇 𝑇 × 𝑣𝑓𝑔 Donde: dp/dT es la pendiente de la curva que separa la fase líquida y vapor del diagrama P y T. Se puede aplicar este mismo principio en la fase sólido – líquido.

Además: 𝑑𝑈 = 𝑑𝑄 − 𝑑𝑊 𝑑𝑈 = 𝑇𝑑𝑠 + 𝑑𝑊 𝑑𝑈 + 𝑉 × 𝑑𝑠 = 𝑇 × 𝑑𝑠 − 𝑑𝑊 + 𝑉 × 𝑑𝑃 𝑑ℎ = 𝑇 × 𝑑𝑠 + 𝑉 × 𝑑𝑃 𝑑(ℎ − 𝑇𝑠) = 𝑉 × 𝑑𝑃 − 𝑠 × 𝑑𝑇 Así mismo, durante el cambio de estado del agua en vapor se lleva a cabo un proceso de P y T constante, entonces: 𝑑(ℎ − 𝑇𝑠) = 0 Donde: (ℎ − 𝑇𝑠) se conoce como función de GIBBS (G) y para dos fases en equilibrio: G = 0 Entonces: 𝑑𝐺 = 𝑑ℎ − 𝑇𝑑𝑠 − 𝑠𝑑𝑇 y 𝑑𝐺 = 𝑉𝑑𝑝 − 𝑠𝑑𝑇 Haciendo la consideración que durante la vaporización y a bajas presiones el vapor se comporta como gas ideal y que 𝑣𝑓 es despreciable comparado con 𝑣𝑔 tenemos: 𝑣𝑓𝑔 =

𝑅×𝑇 … . . (𝐼𝐼𝐼) 𝑝

(III) en (II): 𝑑𝑝 𝑅𝑇 2 ℎ𝑓𝑔 = × 𝑑𝑇 𝑝 Ecuación de Clapeyron Donde: 𝑝 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑝𝑠𝑖𝑎) 𝑇 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (°𝑅) 𝐵𝑇𝑈 𝑅 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟: 0.1102 1𝑏𝑚. °𝑅 Es necesario acotar que esta ecuación nos proporciona valores más o menos exactos del calor latente de vaporización a bajas presiones y permite verificar su compatibilidad del ℎ𝑓𝑔 con los datos experimentales.

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CAPÍTULO II EQUIPOS Y MATERIALES 

Bomba calorimétrica de Emerson



Agitador

8



Potenciómetro



Balanza



Probeta de virio 500 ml

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

Termómetro de inmersión total



Termocupla

10



Balón de oxígeno



Combustible



Crisol

11



Caldero Marcet



Mechero

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PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA N°1: BOMBA CALORIMÉTRICA DE EMERSON ● Primero medimos 6gr de combustible en el crisol, para luego agregar 1gr más y colocarlo en la bomba. ● Luego pasamos a llenar la bomba con oxígeno y la sometemos a una prueba de hermeticidad para corroborar que la bomba esté bien sellada. ● Luego colocamos la bomba en un balde pequeño el cual será llenado de agua, pero no en su totalidad. Debemos tener cuidado con mojar los conectores de la bomba, los cuales servirán para el flujo de corriente. ● Una vez obtenida el volumen de agua ideal, pasaremos a colocar todo el conjunto dentro de la caja de fuselaje, para empezar con el experimento. ● Tenemos que colocar los dos termómetros (bulbo y termocupla), para una lectura inicial de temperatura y así conocer la temperatura mínima del sistema. Luego pasaremos a medir la temperatura en intervalos de 30s, en forma ascendente hasta conseguir el valor máximo de ésta. ● Una vez obtenido el valor máximo, procedemos una lectura descendente; de igual manera en intervalos de 30s. De esta manera obtendremos un promedio y a su vez el comportamiento de la temperatura vs. tiempo a lo largo del experimento.

EXPERIENCIA N°2: CALDERO MARCET  Abrir la tapa de llevado y válvula de nivel de agua.  Llenar íntegramente con agua destilada; tapar y cerrar válvula.  Encender el mechero y calentar el caldero hasta 8kg/cm2, previa purga de aire a 2 kg/ cm2.  Medir en intervalos iguales de presión lecturas ascendentes de temperaturas.  Medir en intervalos iguales de presión lecturas descendentes de temperaturas.

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CÁLCULOS, TABLAS Y GRÁFICOS EXPERIENCIA N°1: Bomba calorimétrica de Emerson Según los datos tomados en el laboratorio tenemos la siguiente tabla: Tiempo (s)

Temperatura (°C)

30

23.1

60

28.2

90

31

120

32.5

150

33

180

33.2

210

33.2

240

33

270

32.8

300

32.5

330

32.2

360

31.7

t = 0s 

T = 22.5 °C

𝑚𝐶𝑂𝑀𝐵𝑈𝑆𝑇𝐼𝐵𝐿𝐸 = 6 𝑔𝑟 𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 = 1.857 𝐿 𝑃𝑂2 = 24 𝑀𝑃𝑎 Entonces, con los datos de la tabla realizamos la gráfica Tiempo VS Temperatura.

Tiempo(s) VS Temperatura(°C) Temperatura (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

Tiempo (s)

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Luego, debemos calcular el poder calorífico del combustible usando la siguiente ecuación: 𝑃𝐶 =

𝑇 × 𝐶𝑐 𝑉𝐶 × 𝜌𝐶

𝑐𝑎𝑙 ( ) … . . (𝛼) 𝑔𝑟

Donde: Cc = 2440 cal/°C (capacidad calorífica de absorción de la bomba…dato del fabricante) 𝑉𝐶 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 (𝑐𝑚3 ) 𝑔𝑟 𝜌𝐶 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 ( 3 ) 𝑐𝑚 Asimismo: 𝑇 = (𝑇𝑀𝐴𝑋 − 𝑇𝐶 + 𝑃2 − 𝑃1 ) °𝐶 𝑃1 =

𝑅1 × 𝑡1 2

˄

𝑃2 =

𝑅2 × 𝑡2 2

Donde: 𝑇𝑀𝐴𝑋 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑛𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑇𝐶 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑅1 = 𝑅é𝑔𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑅2 = 𝑅é𝑔𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑡1 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑛𝑧𝑎𝑟 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡2 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 Entonces: 𝑇 = 33.2 − 22.5 + (

0.3 0.45 × 330) − ( × 150) 2 2

𝑇 = 26.45 °𝐶 Reemplazando en (𝛼): → 𝑷𝑪 = 𝟏𝟎𝟕𝟓𝟔. 𝟑𝟑𝟑

𝒌𝒄𝒂𝒍 𝒌𝑱 = 𝟒𝟓𝟎𝟎𝟒. 𝟒𝟗𝟕𝟐 𝒌𝒈 𝒌𝒈

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EXPERIENCIA N°2: Caldero Marcet De los datos tomados en la experiencia tenemos la siguiente tabla: Presión (PSI)

𝑇𝐴𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (°𝐶)

𝑇𝐷𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 (°𝐶)

6.25

107

165

12.5

114

160

18.75

119

156

25

123

151

21.75

124

149

37.5

132

146

43.75

135

143

50

140

140

55

142

136

60

145

132

65

148

126

70

156

121

75

158

119

80

162

115

Entonces, con los datos de la tabla realizamos la gráfica Temperatura VS Presión .

Presión VS Temperatura 180

Temperaturas Ascedente y Descendente(°C)

160 140 120 100

80 60 40 20 0 0

20

40

60

80

100

Presión (PSI)

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CAPÍTULO III CONCLUSIONES 

Para 6 gr de combustible se llegó alcanzar como temperatura máxima 33.2ºC entre los puntos de tiempo de segundos partiendo des de una temperatura inicial de 22.5ºC.



Al usar todos los parámetros usados en el fundamento teórico se consigue hallar el poder calorífico de manera experimental, al no conocer los valores del combustible no se pudo discrepar si el valor coincide o no.



Para el segundo experimento se pudo concluir que para una misma presión la temperatura tiene un rango entre la temperatura de ascendente y descendente salvo algunas excepciones

OBSERVACIONES 

En el primer experimento se logro apreciar un poco de humedad acumulada en la tapa de la bomba.



La diferencia de precisión de los sistemas de medición de temperatura hace variar los resultados en los cálculos realizados.



En la experiencia 2 al liberar el aire almacenado siempre se va escapar un poco de vapor.



Cuando llega a la presión máxima recomendada el agua comienza a brotar del caldero Marcet.



Al salir a una temperatura muy superior al entrar en contacto con el aceite que se encuentra en el caldero comienza a reaccionar.

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RECOMENDACIONES 

En el experimento 1 hacer toda la instalación correctamente para que los resultados obtenidos sean los correctos.



En el experimento 2 al prender el mechero primero se debe de encender la flama iniciadora y luego recién liberar el gas, con el fin de evitar cualquier accidente.



Mantener la válvula de escape del fluido en el caldero Marcet, para evitar sobre llenar este caldero.



No olvidar liberar el aire atrapado al momento de verter el fluido, esto con el fin de no tener datos en los cuales se encuentre la presión del aire y solo sea presión de vapor de agua.



No sobrepasar los 80 PSI para evitar accidentes.



En caso de que se sobrepase esta presión de inmediato cerrar el suministro de gas y mantenerse alejado para evitar cualquier quemadura producido por la salpicadura del agua hirviendo.

BIBLIOGRAFÍA  Guía de laboratorio

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