Avui dia moltes llars i indústries utilitzen gas natural. Aquest gas està en continu creixement mundial i s'espera que segueixi creixent més en les pròximes dècades. per utilitzar gas natural s'empra un paràmetre molt important en el món de la química. Es tracta del poder calorífic. Aquest és el paràmetre que s'utilitza per determinar la qualitat que té el gas natural. Gràcies a això, es pot reduir el cost de gas requerit per a una determinada acció i, per tant, del seu cost econòmic.
No obstant això, què és el poder calorífic? En aquest post podràs conèixer tot sobre el poder calorífic, només has de seguir llegint 🙂
Definició de poder calorífic
El poder calorífic d'un gas és la quantitat d'energia per unitat de massa o volum que es desprèn a l'produir l'oxidació del tot. Aquesta oxidació no és la coneguda de l'ferro. És molt comú quan se sent una mica de química pensar en l'oxidació com a tal. L'oxidació és un concepte que es refereix a la pèrdua d'electrons d'una substància. Quan això passa, la seva càrrega positiva augmenta i es diu que s'oxida. Aquesta oxidació esmentada té lloc en un procés de combustió.
Quan cremem gas natural obtenim energia per crear electricitat, escalfar aigua, etc. Per això, és important conèixer la quantitat d'energia que és capaç de generar el gas per unitat de massa o volum per determinar la seva qualitat. D'acord més gran sigui el seu poder calorífic, menys quantitat de gas utilitzarem. En això resideix la importància de la qualitat d'un gas en relació dels costos econòmics.
Per mesurar el poder calorífic s'empren diverses unitats de mesures. Tant per massa com per volum s'utilitzen els kilojoules i les quilocalories. A l'igual que en els aliments, aquí als gasos també hi quilocalories. No és més que energia alliberada durant un procés d'oxidació. Quan es parla de massa es calcula en kilojoule per quilo (kJ / kg) o quilocaloria per quilo (kcal / kg). Si ens referim a volum, parlarem de kilojoule per metre cúbic (kJ / m3) O quilocaloria per metre cúbic (kcal / m3).
Poder calorífic superior o inferior
Quan parlem teòricament, el poder calorífic d'un gas és únic i constant. No obstant això, a l'hora de portar-lo a la pràctica ens podem trobar amb dues definicions. Una fa referència a el poder calorífic superior i una altra a l'inferior. El primer considera que el vapor d'aigua que es genera durant el procés de la combustió està condensat totalment. Això fa que es tingui en compte la calor que es genera pel gas en el canvi de fase.
Suposant que tots els elements que intervenen en la combustió són presos a zero graus. Perquè es dugui a terme la combustió ha d'haver aire i aquest aire també aporta energia. Per això, si tant els reactius com els productes que participen en la combustió són portats a zero graus abans i després, el vapor d'aigua es trobarà totalment condensat. Aquest vapor d'aigua prové de la humitat pròpia de el combustible i de la qual es forma a l'oxidar l'hidrogen de el combustible.
D'altra banda, el poder calorífic inferior no té en compte l'energia que s'allibera pel canvi de fase d'el gas. Considera que el vapor d'aigua que hi ha contingut en els gasos no condensa. A l'no canviar de fase, no allibera energia i no hi ha aportació addicional. En aquesta situació, només hi ha aportació d'energia per l'oxidació de el combustible.
ús industrial
A l'hora d'enfrontar a la realitat en les indústries de producció d'energia, el poder calorífic inferior és el que té més interès. Això es deu al fet que els gasos de combustió solen trobar-se a una temperatura superior a la de condensació de vapor d'aigua. Per això, no es té en compte l'energia pel canvi de fase d'el gas.
A l'representar l'energia que és capaç d'alliberar el gas durant la seva oxidació, podrem conèixer també la qualitat d'aquest gas. Com més poder calorífic tingui un gas, menys quantitat necessitarem. En la indústria és molt important tenir en compte aquests factors. Mentre més qualitat tingui el gas, menys costos de producció tindran. Com més estable sigui el poder calorífic d'un gas, més barat serà el cost de les operacions.
Les mesures i control que es duen a terme sobre aquestes operacions depèn enterament de quin tipus d'empresa ho faci. No obstant això, sigui quina sigui l'empresa (de gas natural, de jaciment, pou o biogàs) controlen exhaustivament aquest paràmetre. És molt utilitzat també en indústries com la metal·lúrgica, fàbriques de vidre, en cimenteres, refineries, generadores d'energia i petroquímiques.
mesures analítiques
Hem comentat que el poder calorífic és un paràmetre molt important i que les indústries tenen mètodes per mesurar-lo i controlar-lo. Hi ha diversos mètodes per determinar el poder calorífic que posseeix un gas. El més antic i conegut és el de la bomba calorimètrica.
Aquest mètode consisteix a introduir un gas en un recipient hermèticament tancat i de volum constant. El recipient ha d'estar aïllat de la resta de materials o de possibles alteracions en la mesura. Un cop introduït el gas, s'empra una espurna per a la ignició de gas. Es col·loca un termòmetre per a la mesura de la temperatura. Amb aquest canvi en el valor de la temperatura anem a mesurar la calor alliberada per la reacció d'oxidació.
Encara que aquest mètode és molt exacte, acaba acabant per consumir tot el gas a la combustió. A més, és considerat un mètode de mesura discontinu. Per això, aquest mètode no s'empra en les indústries consumidores de gas a gran escala.
El mesurament continu d'aquest gas es realitza mitjançant cromatografies de gas en línia. Això consisteix a separar els components de la mostra de gas dins d'una columna cromatogràfica. Normalment és un tub capil·lar en el qual es troba una fase estacionària i introduïm el gas, que és la fase mòbil. Els components de el gas són retinguts per adsorció de la fase estacionària, variant el seu temps d'elució depenent de l'pes molecular que tingui. A menor pes molecular, menys temps d'elució, i viceversa. Quan els gasos surten de la columna, es troben amb un detector selectiu d'hidrocarburs. Funcionen per conductivitat tèrmica.
Quan s'analitza els resultats, s'obté un cromatograma. Això no és més que un gràfic on s'indica quin percentatge de cada hidrocarbur es troba en el gas que hem analitzat. Amb aquesta informació es pot calcular posteriorment el poder calorífic.
Ja coneixeu una mica més sobre el poder calorífic i la importància que té a l'hora de generar gas natural o altres gasos.