Este documento presenta el procedimiento para determinar experimentalmente el poder calorífico superior e inferior del gas propano usando una bomba calorimétrica de Junker. Describe los componentes del equipo, el método de medición, los cálculos matemáticos involucrados y los resultados obtenidos. El objetivo es conocer el funcionamiento del equipo y cuantificar la energía liberada durante la combustión del propano.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA-ENERGIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA
TEMA:
Bomba Calorimétrica de Junker
CURSO:
Laboratorio de Termodinámica II
PROFESOR:
Eliseo Paez
ALUMNOS:
Eleazar Carbajal Gallardo
Gabriel Granda Vilela
Junior Milla León
Miguel Seminario Medina
BELLAVISTA - CALLAO
2011
LABORATORIO DE TERMODINAMICA II

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BOMBA CALORIMETRICA DE JUNKER
1) INTRODUCCIÓN:
Son muchos los dispositivos equipos que para operar utilizan como fuente de 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; 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.
Debido a esto son muy importantes las mediciones del poder calorífico de los combustibles,
para lo cual puede usarse una Bomba Calorimétrica.
2) OBJETIVOS:
- Obtener conocimientos y aprender el manejo del equipo de la bomba calorimétrica de
Junker.
- Determinar experimentalmente el valor o poder calorífico (superior o inferior) de un
gas, haciendo uso de la Bomba Calorimétrica De Junker.
3) MARCO TEÓRICO:
 El Poder Calorífico:
El poder calorífico de un combustible es la máxima cantidad de calor que puede obtenerse de
lo productos en una combustión completa, si estos productos se enfrían a la temperatura
original en la mezcla de aire y combustible.
Entre los productos de la combustión está presente el vapor de agua, el cual, dependiendo de
la temperatura de los productos, puede permanecer como vapor, puede condensa
parcialmente o completamente. Como el vapor al condensar libera calor, mientras más
condensado se forme, mayor calor se estará obteniendo del combustible.
Esto permite diferenciar entre el Poder Calorífico Inferior (o neto) y Poder Calorífico Superior
(o bruto).
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 Poder Calorífico
Superior indica el calor que puede liberar el combustible cuando toda el agua en los productos
condensa.
 Poder Calorífico de un Combustible Gaseoso:
Se determina por medio de un calorímetro para gas que es de tipo flujo continuo, el gas se
quema en un mechero de Bunsen y los productos de la combustión pasan por tubos que están
rodeados por agua circulante.
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Se mide el caudal en volumen de gas calorímetro, la circulación del agua se ajusta de modo
que, al 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 valor calorífico del gas.
 Poder Calorífico Superior (H0):
Donde:
Te: Temperatura de ingreso del agua (ºC)
Ts: Temperatura de salida del agua (ºC)
: Ts – Te (ºC)
: Masa de Agua contenida en la Probeta (Kg)
Vg: Volumen de gas en el contador (m3)
: Calor especifico del agua a presión constante = 4,816 KJ / (KgxºC)
 Poder Calorífico Inferior (HU):
Donde:
r: Calor de evaporación de la cantidad de condensado por m3 de gas quemado.
Donde:
mk: Masa de agua condensada durante la combustión (Kg)
hfg: Entalpía de vaporización del agua, depende de la presión del agua en los
gases de combustión (KJ/Kg)
Vg: Volumen de gas= 0,06 m3
4) ESQUEMA GENERAL DEL EQUIPO:
Contador de Gas: Llamado también medidor rotativo de tipo húmedo, mide el
caudal del gas.
Humificador de Aire: Recipiente cilíndrico, que va conectado antes del
intercambiador y nos permite que el aire entre saturado al intercambiador.
Intercambiador de Calor: Recipiente metálico donde se produce la transferencia
de energía entre el gas analizado y el agua.
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Regulador de Presión: Tipo de diafragma, controla la presión del gas que ingresa
al calorímetro.
Mechero de Bunsen: Tipo cilíndrico, produce el encendido del gas.
Balón de Gas Propano: Recipiente metálico con 24 lb. de masa de Gas Propano.
Probeta: Recipiente de vidrio graduado hasta 2000cc, recibe la cantidad de agua
que entra en el proceso, durante un tiempo t.
Además del Equipo de Ensayo, se hizo uso de los siguientes materiales:
Termómetros: Se usaron para tomar la lectura de la temperatura de entrada del
agua y la temperatura de salida del agua respectivamente.
Cronómetro: Se usó para medir el tiempo de ensayo y con este poder tomar los
datos que se presentan luego en la tabulación de datos.
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5) PROCEDIMIENTO:
- Conectar la manguera del botón de gas al regulador de presión.
- Conectar la manguera del regulador de presión al contador de gas.
- Conectar la manguera del contador al mechero.
- Conectar la manguera del agua al ingreso del contador.
- Conectar la manguera del contador al intercambiador de calor.
- Conectar la manguera de descarga en la válvula de dos vías
- Conectar el humidificador del aire.
- Conectar los termómetros y la probeta de 2000cc.
- Regular el nivel del contador de gas.
- Dejar circular agua por el contador y el intercambiador.
- Encender el mechero regulando la llama al intercambiador.
- Se medirá durante 60s la cantidad de agua que circula por el contador de gas y el
intercambiador de calor.
- Tomar las lecturas de las temperaturas de entrada y salida del agua.
6) DATOS OBTENIDOS:
T
Pto.
(l) (Pax10) (ºC) (ºC) (ºC) (cc) (s)
0 4,05 5 20 20 38 1020 60
1 4 5 20 20 39 1020 60
2 3,95 5 20 19,5 39 980 60
3 4 5 20 20 38,5 1000 60
4 3,95 5 20 20 38 1000 60
5 4 5 20 20 38 990 60
6 3,9 5 20 20 38,5 1000 60
7) MÉTODOS DE CÁLCULO:
A continuación se detallan los cálculos con los primeros datos obtenidos
Calculo del Poder Calorífico Superior:
Con el volumen del Agua y la densidad de esta se obtiene la masa:
Reemplazando en la Ecuación (1):
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Calculo del Poder Calorífico Inferior:
En la ecuación de combustión para el Propano (C3H8):
Haciendo el Balance de la Ecuación:
Además:
Cálculo de la masa condensada (mk):
Se obtiene hfg para la presión parcial mediante interpolación:
Luego, en la ecuación:
Finalmente en la ecuación (2):
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8) TABULACION DE RESULTADOS:
Poder Calorífico Superior Poder Calorífico Inferior
(KJ/m3) (KJ/m3)
18976,533 12632,78
20281,17 13858,12
20251,762 13747,407
19360,25 12937,2
19075,443 12571,088
18648,63 12225,58
19856,67 13268,9254
9) CONCLUSIONES:
- Con el desarrollo de esta experiencia se pudo conocer el funcionamiento y manejo de
la Bomba calorimétrica de Junker.
- Se determino experimentalmente los valores de Poder Calorífico Superior e Inferior
para el combustible ensayado.
- El poder calorífico de un combustible tiene gran importancia, en el caso de los
Motores de Combustión Interna nos permite saber la cantidad de energía que se
suministra a un motor y determinar el rendimiento con que el motor transforma esta
energía en trabajo.
10) RECOMENDACIONES:
- Antes de iniciar la experiencia se debe verificar el correcto funcionamiento del equipo
y de los materiales a usar, también se debe tener cuidado en el encendido del
combustible.
- Es recomendable realizar la experiencia con agua helada, pues con esta se tendrá una
mejor transferencia de calor.
11) BIBLIOGRAFIA:
- Guía de Laboratorio
- Laboratorio del Ingeniero Mecánico – Jesé Seymour
- http://alumno.us.es/a/amaluqsen/termo2.pdf
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