Definição, utilidade e medição do poder calorífico de um gás

Hoje, muitas residências e indústrias usam gás natural. Este gás está em contínuo crescimento global e espera-se que continue crescendo mais nas próximas décadas. Usar gás natural um parâmetro muito importante é usado no mundo da química. É sobre o valor calorífico. Este é o parâmetro usado para determinar a qualidade do gás natural. Graças a isso, o custo do gás necessário para uma determinada ação e, portanto, seu custo econômico pode ser reduzido.

Porém, qual é o valor calorífico? Nesse post você poderá saber tudo sobre o valor calórico, basta continuar lendo 🙂

Definição de valor calorífico

O valor calorífico de um gás é a quantidade de energia por unidade de massa ou volume que é liberada após a oxidação completa. Esta oxidação não é conhecida pelo ferro. É muito comum, quando você ouve alguma química, pensar na oxidação como tal. A oxidação é um conceito que se refere à perda de elétrons de uma substância. Quando isso ocorre, sua carga positiva aumenta e diz-se que oxida. Esta oxidação mencionada ocorre em um processo de combustão.

Quando queimamos gás natural, obtemos energia para criar eletricidade, aquecer água, etc. Portanto, é importante saber a quantidade de energia que o gás é capaz de gerar por unidade de massa ou volume para determinar sua qualidade. De acordo com quanto maior o seu valor calorífico, menor a quantidade de gás que usaremos. Nisso reside a importância da qualidade de um gás em relação aos custos econômicos.

Várias unidades de medida são usadas para medir o valor calorífico. Quilojoules e quilocalorias são usados ​​para massa e volume. Como na comida, aqui nos gases também existem as quilocalorias. Não é nada mais do que energia liberada durante um processo de oxidação. Quando se trata de massa, ela é calculada em quilojoule por quilo (kJ / Kg) ou quilocaloria por quilo (kcal / kg). Se nos referirmos ao volume, vamos falar de kilojoule por metro cúbico (kJ / m³) ou quilocaloria por metro cúbico (kcal / m³).

Maior ou menor poder calorífico

Quando falamos teoricamente, o valor calorífico de um gás é único e constante. No entanto, quando se trata de colocá-lo em prática, podemos encontrar duas outras definições. Um se refere para o valor calorífico superior e outro para o inferior. O primeiro considera que o vapor d'água gerado durante o processo de combustão está totalmente condensado. Isso leva em consideração o calor gerado pelo gás na mudança de fase.

Supondo que todos os elementos envolvidos na combustão sejam tomados a zero grau. Para que a combustão aconteça, deve haver ar e esse ar também fornece energia. Portanto, se tanto os reagentes quanto os produtos que participam da combustão forem levados a zero grau antes e depois, o vapor d'água estará completamente condensado. Esse vapor d'água vem da umidade inerente ao combustível e da umidade que se forma quando o hidrogênio do combustível se oxida.

Por outro lado, o menor valor calorífico não leva a energia em consideração que é liberado pela mudança de fase do gás. Considera que o vapor de água contido nos gases não condensa. Por não mudar de fase, não libera energia e não há entrada adicional. Nessa situação, há apenas entrada de energia da oxidação do combustível.

Uso industrial

Quando se trata de realidade nas indústrias de produção de energia, o menor valor calorífico é o de maior interesse. Isso ocorre porque os gases de combustão geralmente estão em uma temperatura mais alta do que a condensação do vapor d'água. Portanto, a energia devido à mudança de fase do gás não é levada em consideração.

Ao representar a energia que o gás é capaz de liberar durante sua oxidação, também podemos saber a qualidade desse gás. Quanto mais poder calorífico um gás tiver, menos quantidade precisaremos. Na indústria, é muito importante levar esses fatores em consideração. Quanto maior a qualidade do gás, menores são os custos de produção. Quanto mais estável for o valor calorífico de um gás, mais barato será o custo das operações.

As medidas e o controle que são realizados nessas operações dependem inteiramente do tipo de empresa que as realiza. No entanto, seja qual for a empresa (gás natural, reservatório, poço ou biogás) eles controlam exaustivamente este parâmetro. Também é amplamente utilizado em indústrias como metalurgia, fábricas de vidro, fábricas de cimento, refinarias, geradores de energia e petroquímica.

Medidas analíticas

Comentamos que o valor calorífico é um parâmetro muito importante e que as indústrias possuem métodos para medi-lo e controlá-lo. Existem vários métodos para determinar o valor calorífico de um gás. O mais antigo e mais conhecido é o de a bomba calorimétrica.

Este método consiste em introduzir um gás em um recipiente hermeticamente fechado de volume constante. O recipiente deve ser isolado de outros materiais ou de possíveis alterações na medição. Uma vez que o gás é introduzido, uma faísca é usada para acender o gás. Um termômetro é colocado para medir a temperatura. Com esta mudança no valor da temperatura vamos medir o calor liberado pela reação de oxidação.

Embora esse método seja muito preciso, ele acaba consumindo todo o gás da combustão. Além disso, é considerado um método de medição descontínuo. Portanto, este método não é usado em indústrias consumidoras de gás em grande escala.

A medição contínua desse gás é feita por cromatografia gasosa online. Consiste em separar os componentes da amostra de gás em uma coluna cromatográfica. Normalmente é um tubo capilar em que existe uma fase estacionária e a gente introduz o gás, que é a fase móvel. Os componentes do gás são retidos por adsorção da fase estacionária, variando seu tempo de eluição em função de seu peso molecular. Quanto menor o peso molecular, menor o tempo de eluição e vice-versa. Conforme os gases saem da coluna, eles encontram um detector seletivo de hidrocarbonetos. Eles funcionam por condutividade térmica.

Ao analisar os resultados, um cromatograma é obtido. Isso nada mais é do que um gráfico onde é indicado qual porcentagem de cada hidrocarboneto está no gás que analisamos. Com essas informações, o valor calorífico pode ser calculado posteriormente.

Você já sabe algo mais sobre o poder calorífico e a importância que ele tem na geração de gás natural ou outros gases.