salud y seguridad

SALUD OCUPACIONAL Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

HC012

CLASE I


• SALUD OCUPACIONAL:• Esta orientado hacia la prevención de enfermedades ocupacionales,

mediante el control de los agentes ambientales en el entorno laboral y condiciones que protejan la vida, la salud y el bienestar de los trabajadores

• SEGURIDAD INDUSTRIAL:• Su objetivo principal esta orientado a la prevención de accidentes

industriales, basados en la identificación, protección y/o control de irregularidades, mediante la evaluación de los riesgos y peligros durante el desarrollo del proceso industrial y laboral.


• Para abordar el análisis, la prevención y la mitigación de accidentes en la Industria Petroquímica, es conveniente conocer las bases fisicoquímicas de las materias primas y sus procesos para asegurar una correcta extinción en caso de un siniestro.


En el campo de la seguridad industrial se trata de analizar, prevenir y mitigar los efectos de:

1.- ACCIDENTES TERMICOS - Incendio - Quemaduras por conducción (contacto), convección o

radiación

2.- ACCIDENTES QUIMICOS: - Emisiones o fugas: escapes (gases o vapores) y

derrames (líquidos) - Intoxicación: trabajos en lugares confinados


• 3.- ACCIDENTAS MECANICOS• - Explosiones: onda de sobre presión y proyectiles• - Caída de objetos • - Golpes y caídas personales• 4.- ACCIDENTES ELCTRICOS• - Iniciadores de fuego y explosión• - Electrocución

ACCIDENTES TERMICOSINCENDIO

• La prevención de incendios es algo que debe interesar a todos.

• Los incendios no sólo son peligrosos, sino también costosos, porque destruyen propiedades valiosas.

• Los incendios en el lugar de trabajo pueden causar lesiones, la pérdida de vidas y de puestos de trabajo.

• Se debe de cumplir con las condiciones de prevención y protección contra incendios en el centro de trabajo.


• INCENDIO:• -Combustión (en todas sus formas) de los fluidos en

recipientes o en derrames• -Generan radiación térmica dañina• -Es un fuego no controlado• - Se presenta en generalmente en líquidos inflamables

QUÍMICA DEL FUEGO

• Para abordar el análisis de la prevención y mitigación del fuego en la Industria del Petróleo y Petroquímica, es conveniente conocer y tener presen las definiciones de algunas propiedades físicas y de algunos términos químicos aplicables a la química y física del fuego, para su apropiada aplicación en la mitigación de un accidente o incidente, para asegurar una correcta extinción en caso de un siniestro.

• En el campo de la seguridad se trata de analizar, prevenir y mitigar los efectos.

• ,.

TENEMOS LOS TRES ESTADOS: GASEOSO, LÍQUIDO Y SÓLIDO

a.- Los gases siempre están en recipientes o confinados.

•b.- Los líquidos en algún momento tienen superficies en contacto con el medio ambiente.

•c.- Los sólidos por su estructura están en contacto con el medio ambiente.

QUIMICA Y FISICA DEL FUEGO

.

PESO ESPECÍFICO

• La relación entre el peso de una materia sólida o líquida con el peso (dividido por) de un volumen igual de agua, se llama peso específico. La unidad de las escalas de los hidrómetros o densímetros, más usados se basa en asignar el valor de 1 al peso específico del agua a 4°C (1 cm3

de agua a 4 °C pesa 1 gramo).

• Para gases ideales:• p.e.a = PM RT• p.e.a.= peso especifico absoluto (g/cm3)• P = presión en atmosferas absolutas• M = peso molecular (g/mol)• R = 82,0567 atm.cm3/°K.mol)• T = temperatura absoluta (°K=°C+273,16)•

•

DENSIDAD RELATIVA DE UN GAS• Constituye la relación entre el peso de un gas y el peso

(dividido por) de un volumen igual de aire seco a la misma temperatura y presión. La fórmula siguiente permite calcular la densidad relativa del gas:

• Densidad relativa del gas (s) = peso molecular(del gas) 29• Siendo 29 el peso molecular del aire seco.• Es frecuente el empleo del termino densidad relativa, en

lugar de peso específico.• La densidad relativa es la capacidad del gas y vapores

de ascender o descender en la atmosfera.• Lo que tiene importancia en los incendios y su

extinción.

FLOTACIÓN

• Es el empuje ascendente ejercido por el aire circundante sobre un volumen de gas. Si la flotación de cierta cantidad de gas es positiva, indica que es más ligero que el aire y presentara un empuje ascendente. Si la flotación del gas es negativa, el gas es más pesado y descenderá.

• La flotación del gas depende tanto de su peso molecular (o sea, la densidad relativa del gas) como de su temperatura.

FLOTACIÓN• Al escapar del recipiente que lo contiene un gas

inflamable cuya densidad relativa sea superior a 1, tiende a descender a un nivel inferior y puede recorrer distancias considerables y alcanzar posibles focos de ignición.

• Generalmente, un gas es más ligero cuanto mayor sea su temperatura: su densidad es menor.

• Por ello, los productos calientes de la combustión tienden a elevarse.

TENSIÓN SUPERFICIAL• Las fuerzas intermoleculares son responsables del

comportamiento especial de la superficie de los líquidos. • Una molécula en el interior del líquido está rodeada

completamente de otras moléculas y es atraída en todas las direcciones con la misma intensidad, pero una molécula en la superficie líquida es atraída por las moléculas situadas en la semiesfera normal de atracción.

• La tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura y se hace cero a la temperatura crítica al dejar de existir la sustancia en estado líquido

.

VAPORIZACIÓN

Las moléculas de un líquido, se mueven en todas las direcciones y con todas las velocidades.

Las moléculas que están en la superficie del líquido y poseen energía suficiente para vencer la atracción de las demás escapan del líquido y se comportan como moléculas gaseosas, el líquido se vaporiza

Si el espacio encima del líquido es ilimitado, las moléculas se difunden a la atmósfera y muy pocas pueden volver al estado líquido, este termina por vaporizarse totalmente

.

CONDENSACIÓN

•Cuando se trata de un sistema cerrado las moléculas del vapor están confiadas, no escapan a la atmosfera y en su movimiento caótico, chocan con la superficie de líquido penetran en él y quedan retenidas por las fuerzas atractivas ejercidas por las moléculas líquidas, el vapor se condensa.

PRESIÓN DE VAPOR• Si el líquido se encuentra en un recipiente cerrado, el

movimiento de dispersión de las moléculas quedarían limitado al espacio del líquido.

• Cuando el número de moléculas que chocan con la superficie del líquido y vuelven a entrar en él, y el número de moléculas que escapan de el, se llega a alcanzar un punto de equilibrio en el que la cifra de moléculas escapadas del líquido iguala a la cifra de moléculas que vuelven a entrar en el mismo, a una misma temperatura.

• Esta equilibrio se la presión de vapor

PRESIÓN DE VAPOR

• La presión ejercida por el vapor que se escapa en este punto de equilibrio, constituye la denominada PRESIÓN DE VAPOR. Tal equilibrio depende de la temperatura y en volumen constante.

• La ecuación de Antoine se utiliza en el campo técnico:

Siendo: PVL= presión de vapor del líquido absolutas• T= Temperatura absoluta • “a” , “b” y “c” dos constantes propias de cada sustancia. •

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

• Al aumentar la temperatura de un líquido, su presión de vapor se aproxima a la presión atmosférica.

• A la temperatura en que la presión del vapor es igual a la presión atmosférica queda neutralizada y se produce la ebullición.

• Al aire libre, el líquido entrará en ebullición cuando su presión de vapor sea igual a la atmosférica, La temperatura del líquido en ese momento se conoce como punto de ebullición.

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

• Aunque la presión de vapor de un líquido varía según la temperatura del mismo, existen muchos otros factores variables que afectan a la tasa real de evaporación del líquido con el aire.

• Entre estos valores se incluyen:• -La temperatura atmosférica • -La presión atmosférica, • -La circulación del aire, • -El calor especifico y• -El calor latente de evaporación.

TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN

La temperatura más baja que necesita un líquido contenido en un

recipiente abierto para emitir vapores en proporción suficiente para permitir la combustión continuada, por una fuente de ignición ajena al mismo (chispa, llama, etc.).

Esta temperatura generalmente es superior en unos cuantos grados a la temperatura de más baja de inflamación, Punto de inflamación

En los combustibles usuales, la velocidad mínima de producción de vapores necesaria para permitir la combustión oscila alrededor de 2 gr./m2 segundo.

Punto de inflamación = Flash point

•La temperatura más baja o mínima a la cual, bajo condiciones de ensayo determinadas, un material desprende la cantidad suficiente de gases inflamables para producir su inflamación en presencia de una fuente de encendido.•La inflamación es súbita y se apaga cuando se retira la fuente citada. •Constituye la característica más importante y para las condiciones de ensayo de un líquido, es la que define si es inflamable o combustible (por debajo o por encima de los 38 °C).

• La ignición constituye el fenómeno que inicia la combustión.

• La ignición es producida al introducir una pequeña llama externa, chispa o brasa incandescente, constituye la denominada ignición provocada.

• Si la ignición no la provoca un foco externo, se denomina auto-ignición.

• La temperatura mínima que necesita alcanzar una sustancia para inflamarse representa la temperatura de ignición.

IGNICIÓN

IGNICIÓN• Generalmente, la temperatura de ignición provocada de

una sustancia es mucho menor que la temperatura de auto-ignición.

• Primero hay que suministrar energía térmica (calor) para convertir cantidad suficiente del combustible en vapor, creando una mezcla inflamable vapor-aire sobre la superficie.

• Para que las moléculas del combustible y del aire puedan reaccionar químicamente produciendo calor, hay que excitarlas deforma que alcancen un cierto estado de actividad, provocada por una fuente de calor.

IGNICIÓN

• Si la cantidad de combustible y aire es suficiente y el número de especies excitadas es también adecuado, la ignición adopta la forma de una reacción en cadena.

• Continuando hasta consumirse el combustible u oxidante o se apague por enfriamiento.

• La iniciación de la llama se produce en la fase gaseosa.

PUNTO DE IGNICIÓN

• Punto de ignición = Punto de incendio

• Esta temperatura mínima en la que se identifica este fenómeno se llama punto de ignición.

• Se debe de definir como temperatura superficial, • Siendo temperaturas de ignición provocadas, por que se

necesita un agente externo para encender la mezcla de vapor-aire inflamable.

• Para que continué ardiendo la temperatura debe de ser algo mayor.

PUNTO DE IGNICIÓN

• En la práctica, la temperatura para iniciar la ignición puede estar condicionada por el caudal del aire, por el grado de calentamiento y por el tamaño y forma del sólido o líquido.

• En los combustibles líquidos se trata de su proceso de evaporación, pero en los combustibles sólidos debe de presentarse un descomposición química antes de liberar vapor.

LIMITES DE INFLAMABILIDAD

• Son los limites máximo y mínimo de la concentración de un combustible en el aire, donde la llama una vez iniciada, continua propagándose a presión y temperaturas especificas.

• Los limites máximo y mínimo están dados en porcentaje en volumen a temperatura de prueba de laboratorio generalmente a 20 °C y a presión atmosférica

•


• .El limite máximo corresponde a la mayor concentración del combustible es la mezcla rica

• El limite mínimo corresponde a la menos concentración del combustible en donde ocurre la inflamabilidad mezcla pobre.


• Al aumentar la temperatura de la mezcla amplia el margen de inflamabilidad.

• Al disminuir la temperatura el margen se reduce.• Al disminuir la temperatura, una mezcla inflamable

puede dejar de serlo, al quedar situada por encima o por debajo de los límites de inflamabilidad, según las condiciones ambientales

TEMPERATURAS DE INFLAMACIÓN

• Los combustibles líquidos deben de estar en equilibrio con sus vapores en el aire

• Cada combustible presenta una temperatura mínima por encima de la cual hay vapor en cantidad suficiente para formar una mezcla inflamable vapor-aire.

• Asimismo, hay una temperatura máxima por encima de la cual la concentración del vapor combustible es demasiado elevada para propagar la llama.

• Estas temperaturas mínimas y máximas son denominadas, respectivamente, temperaturas mínimas y máximas de inflamación en el aire.

• Según muestra la figura Si las temperaturas son inferiores a la temperatura más baja de inflamación, el vapor del combustible en la fase gaseosa no es suficiente para permitir la ignición homogénea. Las temperaturas de inflamación de un líquido combustible aumentan al hacerlo la presión ambiente.


DENSIDAD RELATIVA VAPOR-AIRE

• La densidad vapor-aire es el peso de una mezcla de vapor y aire como resultado de la vaporización de un líquido inflamable en condiciones de equilibrio de temperatura y presión, comparado con el peso de un volumen igual de aire en idénticas condiciones.

• (.dva)= Peso de la mezcla (Vapor%+Aire%)• Peso de aire


• . A temperaturas muy inferiores del punto de ebullición de un líquido, la presión de vapor de dicho líquido puede ser tan baja que la mezcla vapor-aire, formada exclusivamente por aire, tenga una densidad muy próxima a la del aire puro, es decir, la densidad relativa de la mezcla vapor-aire será próxima a la unidad.


• La densidad de la mezcla vapor-aire depende, por lo tanto de la temperatura ambiente, de la presión de vapor de dicho líquido a la temperatura dada y del peso molecular del líquido.

• Al aumentar la temperatura del líquido hasta la temperatura de ebullición, aumenta la velocidad de evaporización y el vapor desplaza al aire circundante de modo que la densidad relativa de la mezcla vapor-aire se aproxima a la densidad relativa del vapor puro.


• Las mezclas de vapor-aire cuya densidad sea superior a la del aire a temperatura ambiente descenderá a niveles más bajos.

• Por otra parte, la difusión y mezcla debido a las corrientes de convección limitará la distancia que recorren las mezclas cuyas densidades sean próximas o inferiores a 1


• La densidad de una mezcla vapor-aire a temperatura ambiente puede calcularse como sigue:

• Siendo P la presión ambiente, p la presión del vapor de la sustancia a temperatura ambiente y s la densidad relativa de su vapor puro, tenemos que:

• densidad de la mezcla vapor-aire• (dva) = ps + P-p • P P• El primer termino (ps)/P es la aportación del vapor a la

densidad relativa de la mezcla; el segundo miembro (P-p)/P es la aportación del aire.

•

• Ejemplo:• Calcular la densidad de la mezcla vapor-aire, a 37,8 °C

(100 °F), y a la presión atmosférica, para un líquido inflamable cuya presión de vapor a 37,8 °C es 76 mm Hg, o 1/10 de la presión atmosférica y su densidad relativa de vapor puro es de 2

• Dva = (76)(2) + 760-76 = 0,2+0,9=1.1

760 760

COMBUSTIÓN

• La combustión es una reacción exotérmica autoalimentada con presencia de un combustible en fase sólida, líquida y/o gaseosa.

• El proceso está generalmente (aunque no necesariamente) asociado con la oxidación de un combustible por el oxígeno atmosférico con emisión de luz.

• .

COMBUSTIÓN

• Generalmente, los combustibles sólidos y líquidos se vaporizan antes de arder.

• El verbo que define la combustión es arder.• La combustión de una fase gaseosa generalmente se

produce con llama visible. • Una combustión confinada con una súbita elevación de

presión constituye una explosión

COMBUSTIÓN

• REACCIONES OXIDANTES:

• Las reacciones oxidantes relacionadas con los incendios son exotérmicas y muy rápidas, lo que significa que el calor es uno de sus elementos.

• A menudo son reacciones complejas y no las conocemos por completo, pero se puede producir dióxido de carbono CO2 y agua.

• Una reacción de oxidación exige la presencia de un material combustible y un agente oxidante.

•

COMBUSTIÓN

• Los combustibles son innumerables materiales que, debido a su composición química, se pueden oxidar para producir otros compuestos relativamente estables, como dióxido de carbono y agua

• Primer Miembro Segundo Miembro• Combustible + comburente Gases de combustión + calor

• Combustible: Toda sustancia capaz de arder• Comburente: Sustancia que aporta el oxígeno para que el • combustible sufra oxidación •

COMBUSTIÓN

• . Por ejemplo:

• C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O • Los hidrocarburos constan únicamente de carbono e hidrógeno y se

puede considerar “combustibles prototipo”. • Prácticamente todos los combustibles corrientes, sean sólidos,

líquidos o gaseosos contienen importantes proporciones de carbono e hidrogeno.

• En este contexto, el agente comburente principal más corriente es el oxígeno molecular (O2) del aire, que consta aproximadamente de 1/5 de oxígeno y 4/5 de nitrógeno.

Fases de la reacción de combustión• Se puede distinguir tres fases en la reacción de combustión• Fase de pre reacción – Formación de radicales• -Los compuestos hidrocarbonados se descomponen dando lugar a la formación de radicales, que son compuestos intermedios inestables y muy activos, de este modo el carbono y el hidrogeno puedan reaccionar con el oxígeno Fase de Oxidación -En esta fase se producen la combinación entre los elementos y el oxígeno. Es una fase muy exotérmica y cuando tiene lugar la propagación de la llama. Fase de Terminación -Aquí es cuando se forman los compuestos estables. El conjunto de estos compuestos es lo llamamos gases de combustión.• Debe de haber una gran coordinación entre la 1ª y 2ª fase, por que la

acumulación de radicales puede producir una explosión.

Clases de Reacciones de Combustión

• Se clasifican en:

• a)- Combustión NEUTRA o estequiométrica

• b)- Combustión incompleta o incompleta

• c)- Combustión COMPLETA•


• Combustión Neutra• Es aquella que se produce cuando el aire aporta la

cantidad justa de oxígeno para que todos los reactivos se transformen en productos.

• Para que la estequiometria se cumpla hay que considerar TODOS los elementos que sufren la reacción de combustión en el combustible.

• Cuando la reacción tenga lugar totalmente, no habrá presencia de H, O, S y C, que se transformarán en productos correspondientes que irán en los gases de combustión. Como inerte aparecerá el nitrógeno


• Combustión incompleta

• Es aquella en la que el aire no proporciona el oxigeno necesario para que se produzca la oxidación total, no transformándose todo el carbono en CO2 estando presente como producto de la combustión el CO, teniendo presencia de humos de combustión con presencia de gases tóxicos.


• Combustión Completa

• Para que se produzca una combustión completa es necesario la presencia de un exceso de oxígeno sobre la cantidad estequiométrica, para que los productos combustibles sufran una oxidación completa, es muy difícil que esto se presente, por la presencia de la reacción en cadena.

CLASES DE REACCIONES DE COMBUSTIÓN

• Los materiales combustibles arden de manera diferente según sea su estado físico de agregación:

• A).- Los sólidos según dos modalidades.• - Combustión sin llama del sólido: Es frecuente denominarla

incandescente también se le conoce como combustión en brasa. Solo requieren del 4% de oxigeno para seguir ardiendo

• El residuo sólido de tal combustión se llama ceniza.

• -Combustión con llama, de los vapores inflamables de pirólisis. Esta es una descomposición térmica del sólido, por efecto del calentamiento debido a la propia combustión, que genera gases y vapores algunos de los cuales pueden se inflamables


• Cuando arde un cuerpo sólido como una vela, una parte del calor de la llama gaseosa se transmite al sólido, haciendo que se evapore. Esta evaporación se pude producir con o sin descomposición química de las moléculas. Si se produce descomposición, la reacción se llama pirólisis.

• Hay otro modo de combustión que no produce llama. Se llama combustión incandescente, cerrada o sin llama; así es como se quema un cigarrillo, espuma de poliuretano, serrín o carbón.


•B).- Los líquidos no arden. Si lo hacen, según sus vapores generados en su evaporación y requieren un 16% de oxígeno para arder

•C).- Los gases y vapores inflamables arden, en la propia fase gaseosa, con emisión de llama. Esta manifestación se debe a que parte de la energía térmica liberada por la combustión se emite, en forma de energía radiante visible.

Tipos de combustión

• - COMBUSTIÓN LENTA U OXIDACIÓN: Se produce sin emisión de luz y desprende poco calor.

• - COMBUSTIÓN RÁPIDA O FUEGO: Se produce con fuerte emisión de luz y de calor en forma de llamas y con una velocidad de propagación inferior a 1 metro por segundo.


- COMBUSTIÓN DEFLAGRANTE O DEFLAGRACIÓN: Se produce cuando existe una masa de gas mezclada con una cantidad de aire que asegura su combustión, por la inflamación de mezclas aéreas de polvos combustibles, etc.

- La masa de gas arde súbitamente, que se propaga como una bola de fuego, inferior la velocidad del sonido

- Cesa una vez que se consume el gas existente.


• - COMBUSTIÓN DETONANTE: Se define habitualmente como detonación o explosión la combustión que se produce con una velocidad de propagación de la llama superior a la del sonido (333 m/s).

• En este caso, la combustión de la masa de gas se realiza en décimas de segundos

PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN

• Son cuatro las categorías de los productos de combustión:

• 1).- Gases del fuego • 2).- Llamas • 3).- Humo • 4).- Calor • Todos estos productos se producen en diversos grados

en todos los fuegos. • El material o materiales que participan en el incendio y

las reacciones químicas resultantes producidas por el fuego, determinan los productos de la combustión.

GASES DEL FUEGO

• La cantidad y el tipo de gases del fuego que se encuentran presentes durante y después de un incendio, varían en gran medida de acuerdo con la composición química del material quemado, la cantidad de oxigeno disponible y la temperatura.

• En un incendio suele haber varios gases. Los que comúnmente se considera letales son: monóxido de carbono, bióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, bióxido de azufre, amoniaco, cianuro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno, bióxido de nitrógeno, acroleína y fosgeno.

• La principal causa de pérdidas de vidas en los incendios es la inhalación de gases y humo caliente, tóxicos y deficientes en oxigeno.

LLAMA

• La combustión o quemado de los materiales en una atmósfera rica en oxigeno suele ir acompañada de llamas.

• Es por esto que las llamas se consideran un producto propio, característico de la combustión.

• Las quemaduras pueden ser consecuencia del contacto directo con las llamas o del calor irradiado de las mismas.

• Son raras las ocasiones en que se separan una distancia apreciable de los materiales de combustión.

HUMO

• Es una materia que consiste en partículas sólidas muy finas y vapor condensado.

• El humo aparece por una combustión incompleta, y está constituido por pequeñas partículas que se hacen visibles, variando éstas en su color, tamaño y cantidad, pudiendo llegar a impedir el paso de la luz.

• El humo puede ser también inflamable cuando cuenta con la adecuada proporción de calor y oxígeno.

HUMO

• El color del humo puede suministrar algunos datos de cómo se está desarrollando el incendio:

• Color blanco o gris claro: combustión libre• Color negro o gris oscuro: en general, indica un fuego

muy caliente con falta de oxígeno• Color amarillo, rojo o violeta: en general, indica

presencia de gases tóxicos.

CALOR

• Es el producto de la combustión que es más responsable de la propagación del fuego.

• La exposición al calor de un incendio afecta a las personas en proporción directa a la distancia de la exposición y a la temperatura del calor.

• Los peligros de exponerse al calor de un incendio varían desde las lesiones menores hasta la muerte.

• La exposición al aire caliente aumenta el pulso cardíaco y provoca deshidratación, cansancio, obstrucción del tracto respiratorio y quemaduras.

CALOR DE COMBUSTIÓN o PODER CALORÍFICO

• Calor de combustión: Cantidad de calor que se origina en la combustión de una unidad de masa de un combustible (kcal./kg). Suele tener un valor muy elevado

• Es decir cuando el carbono pase a anhídrido carbónico• C + O2 CO2

• En la combustión de los combustibles que contienen H2 se produce vapor de agua; el poder calorífico de un combustible depende de que este vapor de agua permanezca en estado gaseoso o condense pasando al estado líquido.

CALOR DE COMBUSTIÓN o PODER CALORIFÍCO

• El calor de combustión de un combustible puede ser:

• 1.- Calor de combustión inferior (CCI) o (PCI)• Se considera que el vapor de agua contenido en los

gases de la combustión no se condensan

• 2.- Calor de combustión superior (CCS) o (PCS)• El vapor de agua contenido en los gases de combustión

se condense pasando al estado líquido.

PODER CALORÍFICO INFERIOR

• Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa de combustible sin contar la parte correspondiente al calor latente del vapor de agua de la combustión, ya que no se produce cambio de fase, sino que se expulsa en forma de vapor.

• Se considera que el vapor de agua contenido en los gases de la combustión no condensa

• Por lo tanto no hay aporte adicional de calor por condensación del vapor de agua.

• Solo se dispondrá del calor de oxidación del combustible, al cual por definición se denomina:

• PODER CALORIFICO INFERIOR DEL COMBUSTIBLE

PODER CALORÍFICO DEL CARBONO

• Si el Carbono (C) se combina con suficiente cantidad de oxigeno quema totalmente formando anhídrido carbónico con desprendimiento de calor.

• C + O2 CO2 + 8140 kcal/kg C• Algunos consideran 8000 kcal/kg C; 97000 kc/mol;

14000Btu/lb• Si el oxigeno disponible para la combustión no fuera

suficiente, el carbono se oxida formando monóxido de carbono (CO) con liberación de calor en mucho menos cantidad según la siguiente reacción:

• C + 1/2 O2 CO + 2440 kcal/kg C• Algunas consideraciones: 29150kcal/mol; 3960 Btu/lb

CALOR DE COMBUSTIÓN SUPERIOR (CCS) o (PCS)

• Es la cantidad total de calor desprendido en la combustión completa del combustible cuando el vapor de agua originado en la combustión está condensado. así pues, se contabiliza el calor desprendido en este cambio de fase. También es llamado PODER CALÓRICO NETO.

• El vapor de agua condensada provienen:• a).- La humedad propia del combustible• b).- El agua formada por la combustión del hidrógeno del

combustible• Al condensar el vapor de agua contenido en los gases de

combustión tendremos un aporte de calor: • 597 kcal/kg. vapor de agua condensado

RELACIÓN ENTRE LOS PODERES CALORIFICOS• PCI = PCS -597 * G• Donde• PCI= Poder calorífico inferior (kcal/kg.combustible)

• PCS= Poder calorífico superior (kcal/kg.combustible)

• 597= Calor de condensación del agua 0°C (kcal/kg agua)

• G=% en peso del agua formada por la combustión del H2

• más la humedad propia del combustible (kg agua/kgcomb)

• G= 9H + H2O Siendo:• 9=Los kilos de agua que se forman al oxidar un kilo de hidrogeno• H= % de hidrogeno contenido en el combustible• H2O% de humedad del combustible• Por lo tanto la ecuación anterior queda:• PCI = PCS – 596 * (9H + H2O)

OXIDACIÓN DEL HIDRÓGENO

• H2 + ½ O2 H2O• • 2kg H2 + ½ * 32 kg. O2 18kg H2O

• 1kg H2 + 8 kg. O2 9kg H2O

• Ecuación que nos dice:• 8 kg. De oxigeno se van a combinar con 1 kg de

hidrógeno para “formar” 9 kg. de agua

PODER CALORÍFICO DEL HIDRÓGENO

• Poder Calorífico Superior:• El hidrógeno se combina con el oxigeno en forma total,

dando como resultado agua con desprendimiento de calor

• H2 + ½ O2 H2O + 34400 kcal/kg H2

• Este valor incluye el calor cedido por la condensación del vapor de agua formado en la combustión :

• PCS = 34400 kcal/kg H2

PODER CALORIFICO DEL HIDRÓGENO

• Poder Calorífico Inferior• Cuando no se puede aprovechar el calor de

condensación, al calor liberado en la oxidación del hidrogeno habrá que descontarle el calor que pierde al no condensar el vapor de agua, obteniéndose el poder calorífico inferior del hidrógeno:

• PCI = PCS – 600 * 9H • Se considera que no existe humedad en el combustible

agua es igual a 0 (cero) y el Hidrogeno 1kg.• Resulta:• PCI =29000 kg/kg H2

PODER CALORÍFICO DE COMBUSTIBLE

• El Método Práctico consiste en el empleo de “Calorímetro” mediante los cuales se puede determinar en forma directa en el laboratorio el poder calorífico de los combustibles.

• Los métodos calorimétricos consiste en quemar una cierta cantidad de combustible y medir la cantidad de calor producida a través de la energía térmica ganada por un líquido conocida (agua).

• En un proceso ideal se cumplirá que:• Calor liberado por el combustible = Calor ganado por el agua• Qcombustible = Qagua

• Qcombustible = magua*cp agua(tfinal - tinicial)

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