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Práctica No 8. Calor de Combustión, Guías, Proyectos, Investigaciones de Termodinámica

Informe de laboratorio de operaciones unitarias 1, practica 8 de calor de combustión

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2021/2022

A la venta desde 04/06/2022

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Práctica No 8. Calor de Combustión
Grupo del curso 2
Grupo de Laboratorio 2
Fuentes Vergara, Andrés Felipe1. Pinto Rojas, Laura Valentina2. Sánchez Cruz, Ingrid
Dallana3. Soler Pérez, Juan Pablo4.
1 andresf.fuentesv@utadeo.edu.co, 2 laurav.pintor@utadeo.edu.co,
3 ingridd.sanchez@utadeo.edu.co, 4 juanp.solerp@utadeo.edu.co
Introducción
El calor de combustión es aquel que es usado por una o más sustancias en el proceso
exotérmico que realiza esta cuando se da la combustión, también llamada oxidación total. El
fin de esta práctica es determinar el calor de combustión de una sustancia cotidiana como lo
es la leche en polvo, para esto se debe hacer uso del calorímetro IKA C 2000.
Objetivo de la práctica
Determinar el calor de combustión de la leche en polvo por medio del sistema calorimétrico
IKA C 2000 con vaso de descomposición C5010.
Marco teórico
El sistema calorímetro IKA C 2000 funciona mediante un panel de control que permite al
operador determinar las condiciones iniciales a las que desea realizar el experimento. Para
desarrollar el experimento primero se pesó la muestra de leche en polvo haciendo uso de una
balanza analítica con el fin de tener mayor precisión. La muestra es trasladada al vaso de
descomposición C5010 que es ubicada al interior de un cilindro de acero que posteriormente
será debidamente sellada y luego ubicada en la celda de medición teniendo cuidado que el
cilindro no esté mal colocado, ya que de ser así el proceso no iniciará. [3]
Aunado a lo anterior, cuando la celda de medición se cierra automáticamente ingresa un flujo
de aire hacia el vaso de descomposición, luego un flujo de agua ingresa al rededor del cilindro
o bomba calentándose a la temperatura de trabajo, al interior un agitador se asegura que la
distribución de la temperatura sea uniforme. A continuación, se enciende la muestra, se mide
el aumento de temperatura y se determina el poder calorífico bruto de la muestra.
Seguidamente, una corriente de agua fría entra en el dispositivo para bajar la temperatura
hasta que la celda de medición se abre y se puede retirar el cilindro al que se debe liberar de
la presión manualmente. Por último, en la pantalla digital del equipo se pueden visualizar los
datos obtenidos. [3]
Aplicación
La aplicación del calor generado de la leche en polvo es que puede brindar una base sólida
para las interacciones de la energía, tomándolo como un sustituyente de manera que se
transfiere en el momento cuando esta se está enfriando o calentando; por lo que finalmente
estos valores de Cp se requieren para realizar el diseño de un equipo de ingeniería o así
mismo para su pasteurización, los datos térmicos obtenidos experimentalmente permiten
conocer los efectos que este conlleva de acuerdo a su composición, y teniendo en cuenta
sus características como densidad, composición o porosidad [3] cuando se habla de los
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Práctica No 8. Calor de Combustión Grupo del curso 2 Grupo de Laboratorio 2 Fuentes Vergara, Andrés Felipe^1. Pinto Rojas, Laura Valentina^2. Sánchez Cruz, Ingrid Dallana^3. Soler Pérez, Juan Pablo^4. (^1) andresf.fuentesv@utadeo.edu.co, 2 laurav.pintor@utadeo.edu.co, (^3) ingridd.sanchez@utadeo.edu.co, 4 juanp.solerp@utadeo.edu.co Introducción El calor de combustión es aquel que es usado por una o más sustancias en el proceso exotérmico que realiza esta cuando se da la combustión, también llamada oxidación total. El fin de esta práctica es determinar el calor de combustión de una sustancia cotidiana como lo es la leche en polvo, para esto se debe hacer uso del calorímetro IKA C 2000. Objetivo de la práctica Determinar el calor de combustión de la leche en polvo por medio del sistema calorimétrico IKA C 2000 con vaso de descomposición C5010. Marco teórico El sistema calorímetro IKA C 2000 funciona mediante un panel de control que permite al operador determinar las condiciones iniciales a las que desea realizar el experimento. Para desarrollar el experimento primero se pesó la muestra de leche en polvo haciendo uso de una balanza analítica con el fin de tener mayor precisión. La muestra es trasladada al vaso de descomposición C5010 que es ubicada al interior de un cilindro de acero que posteriormente será debidamente sellada y luego ubicada en la celda de medición teniendo cuidado que el cilindro no esté mal colocado, ya que de ser así el proceso no iniciará. [3] Aunado a lo anterior, cuando la celda de medición se cierra automáticamente ingresa un flujo de aire hacia el vaso de descomposición, luego un flujo de agua ingresa al rededor del cilindro o bomba calentándose a la temperatura de trabajo, al interior un agitador se asegura que la distribución de la temperatura sea uniforme. A continuación, se enciende la muestra, se mide el aumento de temperatura y se determina el poder calorífico bruto de la muestra. Seguidamente, una corriente de agua fría entra en el dispositivo para bajar la temperatura hasta que la celda de medición se abre y se puede retirar el cilindro al que se debe liberar de la presión manualmente. Por último, en la pantalla digital del equipo se pueden visualizar los datos obtenidos. [3] Aplicación La aplicación del calor generado de la leche en polvo es que puede brindar una base sólida para las interacciones de la energía, tomándolo como un sustituyente de manera que se transfiere en el momento cuando esta se está enfriando o calentando; por lo que finalmente estos valores de Cp se requieren para realizar el diseño de un equipo de ingeniería o así mismo para su pasteurización, los datos térmicos obtenidos experimentalmente permiten conocer los efectos que este conlleva de acuerdo a su composición, y teniendo en cuenta sus características como densidad, composición o porosidad [3] cuando se habla de los

alimentos en general, en las aplicaciones se requiere el valor que el alimento necesita, en este caso la leche para cambiar su temperatura y se halla siguiendo esta ecuación: Q= Cp M * (T2 - T1) (1) Figura 1. Ecuación para hallar el valor que se requiere para cambiar la temperatura en un alimento. En la cual realizando el despeje de Cp, quedaría de la siguiente manera: Cp= - Q / M * (T2-T1) (2) Figura 2. Ecuación de Cp despejada de la figura No. 1 Esta propiedad es independiente a la densidad de la masa (M) del alimento al cual se está estudiando, por lo tanto obteniendo este valor será posible realizar un diseño de reactor óptimo y eficiente para su uso en la industria. Resultados El poder calorífico de la leche en polvo es de 16 700 kJ/kg [1], lo cual representa la cantidad de calor que se genera por medio de este alimento por cada kilogramo, cuando esta se oxida de manera completa; pero se debe tener en cuenta que este valor es para la leche en polvo en general, y por lo tanto este valor suele variar de acuerdo con la composición que tienen las diferentes marcas existentes en el mercado hoy día, en los alimentos se realiza la oxidación de tal manera que la conversión total queda agua, esto cuando se da en hidratos de carbono y grasas y se convierte en CO 2 cuando se trata de productos nitrogenados en las proteínas [2]. El calor de combustión de la leche en polvo, medida experimentalmente en el laboratorio con la bomba calorimétrica en esta ocasión por triplicado obtuvimos un valor promedio de 19951 J/g por ende tenemos un error del 19%; lo que nos indica que para cálculos ingenieriles es un error bastante alto que puede estar variando porque al existir en el mercado diferentes muestras de leche en polvo, cada uno puede variar su composición y las cantidades de las sustancias. También podemos notar esta variación porque es un producto que cuesta tener una combustión completa y por el hecho de tener tantos referentes diferentes de leche en polvo y por la cantidad de azúcares de lo que está compuesto, podemos tener un error alto. Por último, este valor también puede ser diferente ya que el encontrado en la literatura no se le conoce a qué variables como la presión y temperatura fueron utilizadas por la bomba o cualquier otra herramienta (máquina) para el cálculo del poder calorífico. Conclusiones Cuando hablamos de poder calorífico de los alimentos y su medida experimentalmente, es difícil encontrar en la literatura un valor de poder calorífico exactamente iguales, ya que por ende conocemos que hoy en día, el mercado está lleno de un solo producto con diferentes marcas y que cada una la hace diferente por el tipo de sustancia que lo complementa una de la otras. Y el poder calorífico encontrado en la literatura no viene con el producto a tal marca si no que en general, por ende, la conclusión a nuestro error es esta. También podemos encontrar que el poder calorífico puede cambiar por variables que son tenidas en cuenta por la bomba calorimétrica. Referencias