NORMA TÉCNICA NTCCOLOMBIANA 2128 2003-07-23 CARBÓN Y COQUE. DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO BRUTO DE CARBÓN Y COQUE E: COAL AND COKE. STANDARD TEST METHOD FOR GROSS CALORIFIC VALUE OF COAL AND COKE CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica (IDT) a la ASTM D 5865:2000, Standard Test Method for Gross Calorific Value of Coal and Coke, Copyright ASTM International. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19429, USA. DESCRIPTORES: calorímetro adiabático; bomba calorimétrica; calorímetro; carbón; coque; bomba calorimétrica isoperibólica. I.C.S.: 73.040.00; 75.160.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción Segunda actualización Editada 2003-07-25 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 2128 (Segunda actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2003-07-23. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 42 Carbón y coque. ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN E B.T.U LTDA. INFORMACIÓN GEOCIENTÍFICA, MINERA BSI - INSPECTORATE DE COLOMBIA - AMBIENTAL Y NUCLEAR, INGEOMINAS LTDA. MINERCOL LTDA. COOPERATIVA INTEGRAL DE UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA PRODUCTORES DE CARBÓN – PROCARBÓN Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: CEMENTOS BOYACÁ S.A. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y CENTRO NACIONAL MINERO – SENA. COMERCIO MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO DESARROLLO. UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA MINISTERIO DE COMERCIO, INDUSTRIA SANTANDER Y TURISMO. UNIVERSIDAD NACIONAL / CENTRO DEL SOCIÉTÉ GÉNÉRALE DE CARBÓN/ FACULTAD DE MINAS SURVEILLANCE ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN ASTM D 1193 Specification for Reagent Water.1 NORMAS ASTM ASTM D 121 Terminology of Coal and Coke.1 Esta norma especifica un procedimiento para la determinación del poder calorífico bruto del carbón y el coque ya sea mediante un calorímetro isoperibólico o adiabático. ASTM D 388 Classification of Coals by Rank. INTRODUCCIÓN Para los propósitos de esta norma se han hecho los siguientes cambios editoriales: se ha incluido el numeral 2.2. ASTM D 2013 Method for Preparing Coal Samples for Analysis. asociados con su uso. en el que se relacionan algunas NTC idénticas con respecto a los documentos de referencia internacionales respectivos. Para declaraciones de riesgo específicas. 1. ASTM D 3177 Test Method for Total Sulfur in the Analysis Sample of Coal and Coke. 2.3 Esta norma no tiene como propósito tratar todos los asuntos de seguridad. 1 .2 Los valores establecidos en unidades SI se deben considerar como los normativos. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer apropiadas prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de limitaciones reglamentarias antes de su uso. 1. 1. OBJETO 1. ASTM D 3173 Test Method for Moisture in the Analysis Sample of Coal and Coke. ASTM D 346 Practice for Collection and Preparation of coke Samples for Laboratory Analysis.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) CARBÓN Y COQUE DETERMINACIÓN DEL PODER CALORÍFICO BRUTO DE CARBÓN Y COQUE 0. REFERENCIAS NORMATIVAS 2. véase el numeral 8. si existe alguno. Muestreo y preparación de muestras de coque para análisis de laboratorio (ASTM D 346). ASTM D 4239 Test Method for Sulfur in the Analysis Sample of Coal and Coke Using High Temperature Tube Furnace Combustion Methods. su contenido. ASTM E 1 Specification for ASTM Thermometers. agitador y una chaqueta mantenida a condiciones de temperatura especificas.1 poder calorífico Calor producido por combustión de una cantidad unitaria de una sustancia bajo condiciones especificas 3. Carbón y coque. NTC 3266:2000. dispositivos de medición de temperatura. 2 . Determinación de la humedad en la muestra de análisis de carbón y coque (ASTM D 3173). ASTM E 144 Practice for Safe Use of Oxygen Combustion Bombs.1. ASTM D 5142 Test Methods for the Proximate Analysis of the Analysis Sample of Coal and Coke by Instrumental Procedures. Análisis próximo de muestras de carbón y coque por procedimientos instrumentales (ASTM D 5142). NTC 2480:2003. Carbón y coque. NTC 4682:1999. NTC 3268:1991. Método de combustión a alta temperatura para el análisis del azufre total en el carbón y en el coque (ASTM D 4239). Terminología (ASTM D 121). Minería. NTC 3484 (Primera actualización):2001.1.2 calorímetro Dispositivo para medir el poder calorífico que consta de una bomba. un recipiente para soportar la bomba. NTC 4898:2000. agua. Preparación de muestras de carbón para análisis (ASTM D 2013).2 NORMAS NTC NTC 1969:2003. 3. ASTM E 178 Practice for Dealing with Outlying Observations.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) ASTM D 3180 Practice for Calculating Coal and Coke Analyses from As-Determined to Different Bases. conductores de encendido.1 DEFINICIONES 3. TERMINOLOGÍA 3. Cálculo de análisis de carbón y coque de base como se determina a diferentes bases (ASTM D 3180). 2. 3 calorímetro adiabático Calorímetro que tiene una chaqueta con temperatura ajustada para seguir la temperatura del calorímetro de modo que se mantenga piso térmico cero.6 calor de formación Cambio en el contenido de calor resultante de la formación de una mole de una sustancia a partir de sus elementos a presión constante. IMPORTANCIA Y USO 5. 3. El poder calorífico de la muestra de análisis se calcula multiplicando el aumento de temperatura corregida.1. 4.1. Qv(bruto) Calor producido por combustión completa de una sustancia a volumen constante con toda el agua formada condensada a líquido. 3. 3. corregido para diferentes efectos. ajustada para efectos de calor extraños.7 poder calorífico neto (calor neto de combustión a presión constante).5 poder calorífico bruto (calor bruto de combustión a volumen constante).2 capacidad de calor Energía requerida para elevar la temperatura del calorímetro una unidad arbitraria.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 3. NOTA 1 La capacidad calorífica también puede denominarse como la energía equivalente o equivalente de agua del calorímetro. Qp (neto) Calor producido por la combustión de una sustancia a una presión constante de 0.1.2. 5.1 MPa (1 atm).1.1 La capacidad calorífica del calorímetro se determina mediante combustión de una masa especifica de ácido benzoico en oxígeno. con parte de agua formada en fase vapor. 3. 3 . 3.1 aumento de temperatura corregida El cambio en la temperatura del calorímetro causado por los procesos que tienen lugar dentro de la bomba de combustión.1 El poder calorífico bruto puede emplearse para calcular el contenido calorífico total de la cantidad de carbón o coque representado por la muestra para propósitos comerciales. por la capacidad calorífica y dividiéndola por la masa de la muestra. RESUMEN DEL MÉTODO 4. 3.1.4 calorímetro isoperibólico Calorímetro que tiene una chaqueta de temperatura uniforme y constante. Se quema una cantidad comparable de la muestra de análisis bajo las mismas condiciones en el calorímetro.2 DEFINICIONES DE TÉRMINOS ESPECÍFICOS A ESTA NORMA 3.2. 2 BOMBA DE COMBUSTIÓN Construida de materiales que no se vean afectados por el proceso de combustión o los productos formados para introducir una entrada de calor medible o la alteración de los productos finales.4 Puede requerirse el poder calorífico bruto para clasificar los carbones de acuerdo con la Clasificación ASTM D 388 (NTC 4196). No debe haber fuga de gas. APARATOS E INSTALACIONES 6. A fin de minimizar la convección. con recubrimiento resistente a la decoloración. Son deseables el control termostático de la temperatura ambiente y la humedad relativa controlada. 6.0001 g. 6. La parte sumergida del agitador debe ser accesible al exterior por medio de un acople de conductividad térmica baja. 5. Debe revisarse la precisión de la balanza semanalmente. los lados. La bomba debe ser capaz de soportar un ensayo de presión hidrostática hasta 20 MPa (3 000 psig) a temperatura ambiente sin tensionar ninguna parte más allá de su límite elástico especificado 6. con todas las superficies externas altamente pulidas. Para calorímetros que tienen una cubeta ésta puede ser un componente separado o integral de la bomba.1 °C (isoperibólico) o a la misma temperatura ± 0. 5.1 °C que el recipiente del calorímetro (adiabático) durante el ensayo. El recipiente debe ser de construcción tal que el ambiente de los bordes externos enteros del calorímetro se mantengan a una temperatura uniforme.01 °C al iniciar con temperaturas idénticas en el calorímetro. como mínimo. La agitación continua durante 10 min no debe elevar la temperatura del calorímetro más de 0.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 5. resguardada de la luz solar directa y otras fuentes de radiación. La velocidad del agitador debe permanecer constante para minimizar cualquier variación de temperatura debida a agitación.4 RECIPIENTE DEL CALORÍMETRO Hecho de metal.5 CHAQUETA Contenedor con perímetro interior mantenido a temperatura constante ± 0. Su tamaño debe ser tal que la bomba se sumerja por completo en el agua durante la determinación. La bomba debe estar diseñada de modo que todos los productos líquidos de combustión puedan recuperarse por completo mediante lavado de las superficies interiores.2 El poder calorífico bruto puede emplearse para calcular el contenido calorífico versus contenido de azufre para determinar si el carbón cumple requisitos reglamentarios para combustibles industriales. 6. superior e inferior del recipiente del 4 . área de ensayo y chaqueta.3 BALANZA Balanza de laboratorio capaz de pesar la muestra de análisis con aproximación a 0.1 ÁREA DE ENSAYO Área libre de corrientes de aire. 6. Se debe tener un agitador para la mezcla uniforme del agua.3 El poder calorífico bruto puede emplearse para evaluar la efectividad de los procesos de beneficio. 01 °C de lectura ascendente y conforme con los requisitos para termómetro 115C.8 FUSIBLE DE ENCENDIDO Fusible de encendido de 100 mm de longitud y 0. Los termómetros 116C y 117C deben calibrarse a intervalos no mayores a 0.2 Termómetros de líquido en vidrio Conforme a los requisitos para termómetros 56C.6 TERMÓMETROS 6. El termómetro debe estar calibrado a intervalos no mayores de 1 °C sobre toda la escala graduada.7 PORTAMUESTRAS Crisol abierto de platino.02 °C. 6. Los soportes mecánicos para el recipiente de calorímetro deben ser de baja conductividad térmica.2.0001 °C. 6.0001 °C. La diferencia máxima en la corrección entre cualquier par de puntos de calibración debe ser inferior a 0.5 °C sobre toda la escala graduada. 6.6.1 Calorímetros automatizados Los termómetros de resistencia de platino o de termistor lineal deben ser capaces de medir con aproximación a 0.6. 116C ó 117C según se prescribe en la ASTM E 1. si después de tres quemas preliminares.1 Los termómetros de resistencia de platino o termistor lineal deben ser capaces de medir con aproximación a 0.2. los crisoles metálicos se deben tratar al calor durante mínimo 4 h a 500 °C para garantizar que la superficie del crisol se oxide por completo. La calibración del termómetro debe ser trazable con una entidad certificadora reconocida.6.6. Se emplea el 5 .16 mm (vara comercial) de diámetro o más pequeño.0 °C sobre toda la escala graduada.2. La diferencia máxima en corrección entre dos puntos de calibración no debe ser mayor a 0.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) calorímetro no deben estar a más de 10 mm de la superficie interior de la chaqueta.02 °C.6. 6. Son aceptables la aleación de níquel-cromo (Cromel C).0001 g. El lente de aumento debe tener un lente y un soporte diseñado de modo que minimice los errores como resultado de paralaje.4 Accesorios del termómetro Se requiere un lente de aumento para leer termómetros de líquido en vidrio hasta un décimo de la división de escala más pequeña. Son aceptables los crisoles de aleación metálica. el hilo de algodón o el alambre de hierro. Antes de emplearse en el calorímetro.2.02 °C. 6.3 Termómetro diferencial Beckman (Escala encerrada en vidrio. 6. Se puede emplear alambre de platino o de paladio de 0.6. Los termómetros 56C deben calibrarse a intervalos no mayores de 2. el peso no cambia en más de 0. ajustable) que tiene un intervalo de aproximadamente 6 °C en subdivisiones de 0. cuarzo o aleación metálica. según se prescribe en la Especificación ASTM E 1. La calibración del termómetro debe ser trazable con una entidad certificadora reconocida. La diferencia máxima en corrección entre cualquier par de puntos de calibración no debe ser mayor a 0. 6.2 Calorímetros manuales 6.10 mm de diámetro (vara comercial) siempre y cuando suministre energía de encendido constante. 5 % y libre de material combustible. 7. El oxígeno obtenido por el proceso electrolítico contiene pequeñas cantidades de hidrógeno que lo hace inadecuado a menos que se purifique pasándolo sobre óxido de cobre a 500 °C. para la preparación de reactivos y el lavado del interior de la bomba. 6 . normalmente abierto excepto cuando el operador lo mantenga cerrado.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) mismo tipo y longitud (masa) de fusible de encendido para determinaciones del poder calorífico como se emplea para estandarización. 6. Se puede emplear un amperímetro o luz piloto en el circuito para indicar el flujo de corriente. debe ser trazable a un valor certificado conocido.9 CIRCUITO DE ENCENDIDO Se requiere una corriente alterna o directa de 6 V a 30 V para propósitos de encendido. REACTIVOS 7. capaces de cargar la bomba. 7. 6.10 CONTROLADOR Para calorímetros automatizados.4 OXÍGENO Obtenido a partir de aire líquido.2 PUREZA DE LOS REACTIVOS Se emplean químicos de grado reactivo conforme con la especificación del Comité sobre Reactivos Analíticos de la Sociedad Química Americana en todos los ensayos. registrar las temperaturas del calorímetro antes. 6.11 REVESTIMIENTO DEL CRISOL Fibra de cuarzo o alundo para recubrir el crisol a fin de promover la combustión completa de las muestras que no se queman por completo durante la determinación del poder calorífico. llenar el recipiente del calorímetro.1 AGUA PARA REACTIVOS conforme con los requisitos de conductividad para Tipo II de Especificación ASTM D1193.3 PATRÓN DE ÁCIDO BENZOICO (C6H5COOH) Pastillas hechas de ácido benzoico disponibles en el National Institute of Standards and Technology (NIST) o ácido benzoico calibrado contra material patrón de NIST. para uso en los cálculos de calibración. condensadores o baterías. Para calorímetros operados manualmente. con garantía de pureza mayor al 99. durante y después del ensayo. 7. registrar los pesos de la balanza y realizar todas las correcciones y cálculos necesarios. Se puede emplear un transformador reductor conectado a un circuito de corriente alterna. El poder calorífico del ácido benzoico. 7. activar el circuito de encendido. el interruptor de circuito de encendido debe ser de tipo de contacto doble momentáneo. 8.1.5 No se debe encender la bomba si se ha caído o volteado después de cargada. Se anotan precauciones adicionales en la Práctica ASTM E 144. secado durante 24 h a 105 °C.1. tal como una válvula de escape. 8.1.6 SOLUCIÓN PATRÓN Carbonato de sodio (Na2CO3) u otra solución patrón adecuada. También se deben consultar las instrucciones de instalación y operación del fabricante del equipo del calorímetro antes de emplearlo.2 J (1.1.6 No se debe encender la bomba si existe evidencia de fuga de gas cuando la bomba se sumerge en el recipiente del calorímetro. rojo de metilo o púrpura de metilo para indicar el punto final de la titulación del ácido formado durante la combustión.1 La muestra de análisis es el material pulverizado que pasa el tamiz de 250 µm (No.1. Se disuelven en agua 3. Las válvulas. 8.1 Se recomienda tener las siguientes precauciones para la operación segura del calorímetro. 60). Para mayores detalles.1. El mismo indicador debe emplearse tanto para la calibración como para las determinaciones de poder calorífico. RIESGOS 8.76 g de carbonato de sodio.1 La masa de la muestra y cualquier auxiliar de combustión lo mismo que la presión del oxígeno admitido en la bomba no debe exceder las especificaciones del fabricante. se debe consultar al fabricante. 8. Un mililitro de esta solución es equivalente a 4. Se cambian las partes agrietadas o significativamente desgastadas. adicionalmente a la válvula de aguja y el manómetro empleado en la regulación del oxígeno que alimenta a la bomba. preparado de acuerdo con la Práctica ASTM D 346 para el coque o el Método ASTM D 2013 (NTC 4898) para el carbón. Pueden adquirir válvulas reductoras adecuadas y adaptadores para presión de descarga de 3 MPa a 4 MPa (300 psig a 500 psig) de fuentes comerciales de equipo de gas comprimido.2 Se inspeccionan las partes de la bomba cuidadosamente después de cada uso.1. 9.4 Durante la quema de una muestra el operador no debe exponer ninguna parte del cuerpo sobre el calorímetro. galgas y empaquetaduras deben cumplir los códigos de seguridad industrial.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 7. el interruptor de ignición deberá oprimirse solo lo suficiente para encender la carga.3 Se equipa el cilindro de suministro de oxígeno con un tipo aprobado de dispositivo de seguridad.0 calorías) en la titulación del ácido. 8. 7 . 7. Se cambian los empaques y los asientos de las válvulas de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Se verifica la exactitud del manómetro anualmente o después de cualquier sobre presión accidental que alcance la máxima presión del manómetro.5 INDICADOR DE TITULACIÓN Naranja de metilo. y se diluye hasta completar 1 L. 8.7 Para calorímetros operados manualmente. 8. MUESTRA 9. 8. 10.001 °C/s ó menos para un calorímetro isoperibólico.001 °C para calorímetros adiabáticos y ± 0.2. 10.4 CALORÍMETROS AUTOMATIZADOS.4. 10. Se controla el flujo de oxígeno hacia la bomba de modo que no sople material del portamuestra. 10.2 PREPARACIÓN DE LA BOMBA 10.1 Se enjuaga la bomba con agua a fin de humedecer los sellos internos y áreas superficiales de la bomba o pre-acondicionar el calorímetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante.2 g de ácido benzoico en un portamuestras. Se registra el peso de la muestra con aproximación a 0. 10.2 Se conecta un fusible medido de acuerdo con los parámetros del fabricante.002 °C.4. Se inyecta oxígeno a la bomba a una presión estable entre 2 MPa y 3 MPa (20 atm y 30 atm).2 La masa de agua empleada para cada ciclo de ensayo debe ser M ± 0.1 Se llena el recipiente del calorímetro con agua a una temperatura de máximo 2 °C por debajo de la temperatura ambiente y se coloca la bomba ensamblada en el calorímetro.0 mL de agua a la bomba antes del ensamble. se retira y descarga la bomba. El ensayo puede terminarse cuando la curva térmica observada corresponda con una curva térmica que permita la extrapolación a una temperatura final con una incertidumbre máxima de ± 0.2 Método de extrapolación Se enciende la carga.3 Se ensambla la bomba.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 10.2. Si existe evidencia de fuga. 8 . DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD calorífica DEL CALORÍMETRO 10.3 Con el recipiente del calorímetro ubicado en la chaqueta se inicia la operación de los agitadores. Si la presión excede la presión especificada.8 g a 1. Se adiciona 1. 10. Los dispositivos empleados para suministrar la masa requerida de agua sobre una base volumétrica deben ajustarse cuando sea necesario para compensar el cambio en la densidad del agua con la temperatura. Se desecha la muestra.3.5 g donde M es una masa fija de agua. Se desecha la muestra. OBSERVACIONES DE TEMPERATURA 10.1 Estabilización La temperatura del recipiente del calorímetro debe permanecer estable durante un período de 30 s antes de encender. Se emplea la misma presión para cada ciclo de capacidad calórica. La estabilidad debe ser de ± 0.2. se registra el aumento de la temperatura. 10.1 MUESTRA Se pesa 0.0001 g.3.3 PREPARACIÓN DEL CALORÍMETRO 10. 10. se retira la conexión de llenado y se descarga la bomba. Se verifica que no se escapen burbujas de oxígeno de la bomba.3. 1.1) Se puede emplear el procedimiento de titulación (véase el numeral 10.6) empleando un indicador de titulación.1 Corrección ácida (véase el numeral X. Se libera la presión a una velocidad uniforme tal que la operación no dure menos de 1 min.001 °C y las lecturas con termómetros de resistencia 25-Ω con aproximación a 0.5.01 °C y se mantiene durante 3 min.6 CORRECCIONES TERMOQUÍMICAS (VÉASE EL APÉNDICE X.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 10.01 °C al acercarse a la temperatura de estabilización final.1) o titulación calculada (véase el numeral 10. 10. Se registra la primera lectura después de que se ha estabilizado la velocidad de cambio como la temperatura final tc y el tiempo de esta lectura como c. Se mantienen las dos temperaturas iguales tanto como sea posible durante el período de incremento rápido.1.6. 10.5. Al emplear Termómetros ASTM 115C.2) para muestras de carbón y coque. Se ajusta dentro de 0.0001 Ω.5) hasta que el lavado esté libre de ácido y se combina con el enjuague de la cápsula. Se titulan los lavados con las soluciones estándar (véase el numeral 7.3 Método de desarrollo completo Se enciende la carga y se registra el aumento de la temperatura hasta que la temperatura se haya estabilizado durante un período de 30 s de acuerdo con los requisitos de estabilidad especificados en el numeral 10. El número de mililitros de carbonato de sodio estándar (Na2CO3) empleado en la titulación se toma como e1. 9 . Se debe registrar la primera lectura después de que la velocidad de cambio se haya estabilizado a la temperatura final tc y el tiempo de esta lectura como "c". Se dan golpecitos a los termómetros de mercurio o se hacen vibrar justo antes de la lectura para evitar errores causados por la adherencia de mercurio a las paredes del capilar.5.3 Se enciende la carga.4. Se desecha el ensayo si se encuentra muestra sin quemar o depósitos de hollín. 10.5 CALORÍMETROS MANUALES. 10.1.001 °C por minuto.1.1 Método de titulación Se lava el interior de la bomba con agua destilada que contenga el indicador de titulación (véase el numeral 7.002 °C. se calculan todas las lecturas con aproximación a 0.001 °C por min.6. o un medidor de pH ó de milivoltios.6.2 Se dejan transcurrir 5 min para que la temperatura del recipiente del calorímetro se estabilice. Se ajusta la temperatura de la chaqueta para que corresponda con la del recipiente del calorímetro dentro de 0. Se registra el tiempo como a y la temperatura como ta. 10.5. Se abre la bomba y se examina el interior de la bomba. 10.4.5 Se abre el calorímetro y se retira la bomba.1) 10. OBSERVACIONES DE TEMPERATURA 10. ASTM 116C ó ASTM 117C. se deben registrar hasta 3 lecturas sucesivas que no difieran en más de 0. Se registran las siguientes lecturas a intervalos no mayores a 1 min hasta que tres lecturas sucesivas no difieran en más de ± 0. cuando se aproxima la temperatura de estabilización final.4 Para calorímetros adiabáticos se ajusta la temperatura de la chaqueta para que corresponda con la del recipiente del calorímetro durante el período de incremento. 10.5.6. las lecturas se hacen con aproximación a 0.1 Al emplear Termómetros ASTM 56C.1. Para calorímetros isoperibólicos. 5114 1.5 11.7443 0.0392 11.8104 77.para cada calibración y se emplea la regresión lineal para determinar la fórmula para la línea y = m (x) + b (véase la Figura 1). puede determinarse el valor y (e1). NOTA 2 La m representa la pendiente de la línea.0 8.1. punto de intersección = -1. 1. Debe representarse el incremento de temperatura (x) para cada ensayo en el gráfico a fin de determinar la corrección de ácido calculada (e1).2562 13. Titulante calentado versus incremento de temperatura EJEMPLO Muestra Titulación medida Incremento de la temperatura (x) masa. Se deben realizar dos ciclos con cada peso. Este intervalo corresponde a niveles de energía óptimos de 5000 calorías a 8000 calorías.2 g.3 10.0 g y 1. grado C (x). La fórmula resultante para una línea es la ecuación para determinar los mililitros calculados de titulante (e1). Con cualquier incremento de temperatura dado (x).6584 1.0 12.0826 x . NOTA 3 El análisis de regresión para determinar la ecuación para los mililitros de titulante (e1) debe hacerse sin forzar los datos hasta cero.2188 1.8 7.6.0 10.0506 10.0826.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 10. El titulante calculado = m (x) + b donde se han determinado m y b mediante regresión lineal.1539 10. 14 13 12 Calculated titrant (ml) 11 10 9 8 7 6 7 8 9 10 11 12 13 Temperature rise (°C) Figura 1.6420 1. 10 . mientras que en otras referencias en este método m representa masa.1496. Se grafican mililitros de titulante (y) versus aumento de la temperatura .1496 y la ecuación para los mililitros de titulante = y = 1.2 Método de titulación calculada Debe ensayarse cada sistema de calorímetro a diferentes niveles de energía con pastillas de ácido benzoico. g (y) 0.8 g. que pesen 0.6491 y = m(x) + b (1) Empleando el análisis de regresión los datos anteriores arrojan los siguientes resultados: pendiente = 1. o determinarse a partir de la ecuación y = mx + b.7643 7.1. 2.3) La corrección del fusible se determina empleando una de las dos alternativas.2 Se pesan los pedazos combinados de fusible sin quemar y se resta del peso original a fin de determinar el peso en miligramos del fusible consumido en la quema (m). calibre N. Kl = 1. 10.5 J/mg (1. °C.9 J/mg (1. ta = lectura de temperatura inicial en el momento de encendido. se debe utilizar la corrección en J recomendada por el fabricante del instrumento.00 J/mm para alambre de platino o paladio dado que la energía de ignición es constante o. 10. m = peso en mg de fusible consumido durante la combustión. alambre de hierro y Kl = 0.6.8 cal/mg) alambre de hierro.1 Se miden los pedazos combinados del fusible de encendido sin combustionar y se resta de la longitud original para determinar el fusible consumido en la combustión de acuerdo con la Ecuación 2 e2 = Kl x l (2) en donde e2 = la corrección para el calor de combustión del fusible de encendido. Km = 0. Se retira cualquier esfera de metal oxidizado de los extremos antes de pesarlas e2 = Km X m (3) en donde: e2 = la corrección para el calor de combustión del fusible de encendido.6. Cromel C.7 CÁLCULO DEL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA CORREGIDA Se calcula el incremento corregido de temperatura.2 Corrección de fusible (véase el numeral X.1. calibre N.4 cal/mg) Cromel C. t.23 cal/mm) .6.27 cal/mm) . Km = 7.2.ta + Ce + Cr + Cs (4) en donde t = incremento corregido de temperatura. Cuando se emplea hilo de algodón.13 J/mm (0. 10. 11 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 10.34 B & S.34 B & S.96 J/mm (0. l = longitud de fusible consumido durante la combustión Kl = 0. de la siguiente manera: t = tc . Km = 5.00 J/mg para alambre de platino o paladio dado que la energía de encendido es constante. 1 Empleando los procedimientos descritos en los numerales 10. 10. Los ensayos individuales deben rechazarse solo si existe evidencia de combustión incompleta. La Tabla 1 resume una serie de ciclos de capacidad de calor.8 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE CALOR Se calcula la capacidad calorífica (E) del calorímetro empleando la siguiente ecuación: E = [(Hc x m) + e1 + e2]/t (5) en donde E = capacidad calorífica del calorímetro.8.2.1 a 10.1 El incremento de la temperatura en calorímetos de isoperibólico requiere una corrección de radiación. Si después de considerar la posibilidad de puntos desviados empleando los criterios establecidos en la Práctica ASTM E 178. g. y t = incremento de temperatura corregida 10. no se cumple este límite.4). 10.6.1. se debe aplicar una corrección de vástago emergente diferencial.3 Los termómetros ASTM de vástago sólido 56C no requieren correcciones de vástago emergente si todos los ensayos se realizan dentro del mismo intervalo de 5.6.1.2 Los termómetros diferenciales Beckman requieren una corrección de ajuste y una corrección de vástago emergente.7. como se establece en el certificado.8. Si el intervalo de temperatura operante va más allá de este límite. Hc = calor de combustión de ácido benzoico. 10.6.15 % o menos del equivalente de energía promedio.1) ó la titulación calculada (véase el numeral 10. J/g. 12 . 10.7. Ce = corrección de termómetro de vástago emergente (véase la Ecuación A1. 10. e1 = corrección de ácido dada en el numeral 10.3). J.8 se completa un total de diez ciclos de ensayo aceptables.2 La desviación estándar relativa de la capacidad calorífica de diez ciclos de ensayo aceptables debe ser de 0.2). Cr = corrección de radiación (véase la Ecuación A1. m = masa de ácido benzocio. y Cs = corrección del ajuste del termómetro (véase la Ecuación A1. se debería revisar la operación del calorímetro para encontrar la causa y corregirla antes de repetir la serie.7.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) tc = lectura de temperatura final.6. e2 = corrección por fusible a partir del numeral 10.5 °C. J/°C.1 a partir del método de titulación (véase el numeral 10.2). Esta tabla sería aplicable sin importar la unidad de medida para la capacidad de calor. La diferencia entre los dos nuevos valores de capacidad calorífica no debe exceder de 0.7 +4.2 805.6 SUMA -0.0 +12.6 3 10 270. El promedio de los cuatro nuevos valores de capacidad calorífica no debe diferir del valor existente de 13 .6 10 10 245.9 4 10 253.2.2 17. NOTA 4.8 8 10 266.1 -8.17 %. El promedio de los dos nuevos valores de capacidad calorífica no debe diferir del valor de capacidad calorífica existente en más de ± 0.6 6 10 249.2. Aunque sólo se requiere verificar la capacidad calorífica una vez por mes.5 156. esto puede resultar inadecuado.5 0. Si se cumple este requisito.3 9 10 257.21 % del valor de capacidad calorífica existente.1 Un nuevo y único valor de ensayo de capacidad calorífica no debería diferir del valor de capacidad calorífica existente en más de ± 0. el valor de capacidad calorífica existente es aceptable.51.6 PROMEDIO DE SUMA E = 10 253.2. Ciclos de capacidad de calor 2 2 NOTA Varianza = s = {Suma Columna C .6 2 10 249.2 Si no se cumplen los requisitos presentados en el numeral 11.3 Si no se cumplen los requisitos presentados en el numeral 11.1 -8. o después de cambiar el suministro de oxígeno.4. 11. VERIFICACIONES DE CAPACIDAD DE CALOR 11.1. se debe ejecutar un ensayo adicional de capacidad de calor.7 278.2 17. Por ejemplo: el valor de capacidad calorífica existente es 2 402 cal/°C.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) Tabla 1. el valor de capacidad calorífica existente es aceptable.[(Suma Columna B) /10]}/9 = 89.4 70.1 Se debe verificar el valor de capacidad del calor como mínimo una vez al mes. Columna B Columna C 2 Capacidad de calor.3 . Si se cumple el requisito.2.1 cal/°C del valor.2.13 %. Desviación estándar = s = s 2 = 9.33 % del valor existente de capacidad de calor. 11. El intervalo de los cuatro nuevos valores de ensayo no debe exceder de 0.2. 2402 cal/°C x 0. entonces el valor de capacidad calorífica existente todavía es aceptable.2 17.7 + 4. 11. Debería determinarse la frecuencia de la verificación de capacidad calorífica para minimizar el número de ensayos que se verían afectados por un cambio no detectado de los valores de capacidad de calor.0 0.4 70.2 MÉTODO ESTÁNDAR 11. 46 Desviación Estándar Relativa = (s/Promedio) x 100 = 0. Se encuentran disponibles dos procedimientos para la verificación de la capacidad de calor: el método estándar y el método de rutina. Diferencia del promedio (Columna B) J/°C 1 10 257. se deben ejecutar dos ensayos adicionales de capacidad de calor.2 17. 2402 cal/°C. Se recomienda una verificación más frecuente de los valores de capacidad calorífica para los laboratorios que realizan diariamente un gran número de ensayos. Si el valor de ensayo único se encuentra dentro de 4.6 158.3 -4.5 11. después de cambiar cualquier parte del calorímetro.9 -12.1 cal/°C.0 5 10 245.09 % Número de ciclo Columna A.6 7 10 240.2 +16.0017 = 4. 21 ± 0.08 6 0.2. Tabla 2.13 4 0. el valor existente de capacidad calorífica es aceptable. se debe emplear el valor promedio de los diez nuevos valores de ensayo para determinar un nuevo valor de capacidad calorífica siempre que la desviación estándar relativa de los diez valores no exceda de 0.08 10 0.42 % del valor existente de capacidad de calor.15 % para la base de datos de capacidad calorífica de 20 ensayos.2.17 %. Cualquier verificación de calibración nueva posterior a los 20 ensayos reemplazará el valor más viejo en la base de datos de la capacidad calorífica de 20 ensayos. Requisitos numéricos Número de ciclos de Intervalo máximo Diferencia máxima verificación ((Enmáximo . 11.2.04 Ee = valor existente de capacidad de calor Enmín. El promedio de los seis nuevos valores de capacidad calorífica no deben diferir del valor de capacidad calorífica existente en más de ± 0.5 Si no se cumplen los requisitos presentados en el numeral 11.15 %. se debe ejecutar un quinto y sexto ensayo de capacidad de calor. Se debe mantener una desviación estándar relativa máxima de 0.08 %.33 ± 0. 11..7 En la Tabla 2 se presenta el resumen de los requisitos numéricos en cada paso de verificación de la capacidad de calor.04 %. Si se cumple este requisito.2. Estos ensayos comprenderán una base de datos para calcular el valor de capacidad calorífica siempre que la desviación estándar relativa de los 20 valores no exceda de 0.1 Un nuevo y único valor de capacidad calorífica no debe diferir del valor existente de capacidad calorífica en más de ± 0. el valor de capacidad calorífica existente es aceptable. El promedio de los diez nuevos valores de capacidad calorífica no deben diferir del valor existente de capacidad calorífica en más de ± 0. El intervalo de los diez nuevos valores de ensayo no debe exceder el 0. no se debe cambiar el valor existente de capacidad de calor. 11.50 % del valor existente de capacidad de calor.17 2 0.3.50 ± 0. 11.2.2.2 Se incluirán los valores que sirven para confirmar los valores existentes de capacidad calorífica con los diez ensayos de calibración originales hasta que se haya realizado un total de 20 ensayos. ± 0. El intervalo de los seis nuevos valores de ensayo no debe exceder de 0. 11.2.6 Si no se cumplen los requisitos presentados en el numeral 11.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) capacidad calorífica en más de ± 0. Si se cumple este requisito.3 MÉTODO DE RUTINA 11.4.42 ± 0.08 %.3.4 Si no se cumplen los requisitos presentados en el numeral 11.3.5. se deben ejecutar cuatro ensayos adicionales de capacidad de calor. 14 . Si se cumplen estos requisitos.15 %. = lectura mínima en un grupo de ensayos de verificación de la capacidad de calor Enmáx.Ee)/Ee) x 100 1 .Enmínimo)/Ee) x 100 ((Enav . = lectura máxima en un grupo de ensayos de verificación de capacidad de calor Enav = promedio del grupo de ensayos de verificación de la capacidad de calor 11. 4 Las tendencias fuera de control indican que la operación del calorímetro es sospechosa y se deberían identificar las causas. se calculan las correcciones del azufre (véase el numeral X.5 para la determinación de la capacidad de calor. 11.2).1. J.3. segundo.1 Cuando se emplea el método de titulación (véase el numeral 10.2): e3 = 55. siete resultados consecutivos son continuamente decrecientes. S = % en peso de azufre en la muestra.6. 12.1.5 °C de la empleada en la determinación de la capacidad calorífica .18 cal/g X S X m) (7) 12. La temperatura inicial para las determinaciones debe ser ± 0.2J/g X S X m ó (13. la corrección de azufre es e3 = 94. siete resultados consecutivos son continuamente crecientes.1.3). siete resultados consecutivos son menores que la media. 12.2 a 10.57 cal/g X S X m) (8) 15 . y m = masa de muestra del numeral 12.1). en gramos. 12. Se registra el peso con aproximación a 0.4 Se lleva a cabo el análisis de azufre de acuerdo con la norma ASTM D3177 ó la norma ASTM D4239.4. Sea que las causas se identifiquen o no. debería volverse a calibrar el calorímetro de acuerdo con el procedimiento del numeral 10. 12.2 Cuando se emplea el método de titulación calculada (véase el numeral 10. PROCEDIMIENTO PARA MUESTRAS DE CARBÓN Y COQUE 12.3 Cuando se emplea un promedio de rutina.18 cal/g X S X m) (6) en donde e3 = una corrección para la diferencia entre el calor de formación de H2SO4 a partir de SO2 con respecto a la formación de HNO3.1.1 Se pesan 0.2 Se siguen los procedimientos de la manera descrita en los numerales 10. la corrección de azufre es e3 = 55.3. y cuarto.8 g a 1.4.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 11.3 Se realiza una determinación de la humedad de acuerdo con la norma ASTM D 3173 ó la norma ASTM D 5142 en una porción separada de la muestra de análisis preferiblemente en el mismo día. 12.6. Para el poder calorífico del coque es necesario emplear presión de 3 MPa (30 atm) tanto para calibración como para el análisis.2 g de la muestra en un porta-muestras. pero máximo 24 h a partir de la determinación del poder calorífico de modo que puedan realizarse correcciones confiables a otras bases.0001 g (véase el numeral 12.6.18 J/g X S X m ó (13. siete resultados consecutivos son mayores que la media. tercero. se deben evaluar continuamente los datos de capacidad calorífica para cuatro indicaciones de condiciones fuera de control: primero.51 J/g X S X m ó (22. A partir del porcentaje en peso del azufre. 3 del Apéndice para tener un ejemplo de cálculo. J. CÁLCULOS 13. J/°C ó cal/°C.e2 .0001 g. Se calcula la corrección para el uso de un auxiliar de combustión empleando la siguiente fórmula: e4 = Ha x ma (9) en donde e4 = corrección para el uso de un auxiliar de combustión.6. se deben analizar dentro de las 24 h siguientes a la preparación. etilenglicol. ó cal y m = masa de la muestra.2 J ó cal.6.6.1 PODER CALORÍFICO BRUTO Se calcula el poder calorífico bruto Qvad(bruto) empleando la siguiente ecuación: Qvcd(bruto) = [(tEe). 12.6. J. aceite mineral o una cápsula de gelatina.6. t = aumento de temperatura corregida de acuerdo con el numeral 10. 13.2.5 En muestras de carbón a malla ocho.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 12.6 El carbón o el coque que no se queman por completo pueden tratarse de la siguiente manera: 12. g.3 Se varía la masa de la muestra a fin de obtener buen encendido y de modo que el calor total generado sea el mismo que el calor generado durante la calibración. Ha = calor de combustión del auxiliar de combustión J/g o cal/g y ma = masa del auxiliar de combustión.e3 .1 Se emplea un recubrimiento de crisol del tipo recomendado en el numeral 6.7.11. g. ó cal e4 = corrección del auxiliar de combustión determinada de acuerdo con el numeral 12. 12. J/g ó cal/g Ee = capacidad calorífica del calorímetro.1.1. Se debe emplear un mínimo de 0. e1 = corrección de ácido de acuerdo con el numeral 10. e3 = corrección de azufre determinada de acuerdo con el numeral 12.1. Se registra el peso con aproximación a 0. 16 . e2 = corrección de fusible de acuerdo con el numeral 10.e4]/m (10) en donde Qvcd(bruto) = poder calorífico bruto a volumen constante como se determina.6.4. susceptibles a la oxidación.2 Se emplea un auxiliar de combustión tal como ácido benzoico. °C.4 g de auxiliar de combustión. J ó cal. 12.e1 . 13.1 Véase el numeral X. 5 J/g x Hcr (11) ó Qp(neto) = Qvcr(bruto) .1 CALORÍMETROS MANUALES 15. como se determina Hcd = 5.13)}] + 0.2 Repetibilidad La diferencia en el valor absoluto entre dos resultados de ensayo calculados en base seca (Práctica ASTM D 3180) realizados por duplicado de la misma muestra de análisis de 250 -µm 17 . Qvcr(bruto) = poder calorífico bruto.67 Btu/lb x Hcr (12) en donde Qp(neto) = poder calorífico neto. donde el hidrógeno incluye el hidrógeno en la humedad de la muestra.2. 15.1119 Mcr = [(5.Mcr)/(100 .(215.1 Se reporta el poder calorífico como Qvcd(bruto) junto con la humedad de la muestra como se determina Hucd a partir del numeral 12.37) = 29 535 J/g . 15.Mcd)] = 31 420 J/g X [(100.00 % de peso Hidrógeno.0.1119 x 2.1119 X Mcd) x {(100 .1 La precisión relativa de este método de ensayo para el poder calorífico bruto cubre el intervalo de 29 535 J/g a 33 721 J/g (12 700 Btu/lb a 14 500 Btu/lb) para carbones bituminosos y de 20 442 J/g a 29 651 J/g (8 790 Btu/lb a 12 750 Btu/lb) para carbones sub-bituminosos y lignitos. base como se recibe.2 VALOR CALORÍFICO NETO Se calcula el poder calorífico neto Qp(neto) de la siguiente manera: Qp(neto) = Qvcr (bruto) . a volumen constante.Mcr)/(100 . % de peso Humedad como se recibe Mu cr = 8. INFORME 14.00 .13) x {(100 - 8.00)/(100 .13.1119 X 8.3.5 X 5.Mcd) }] + 0.1.2.37 Qp(neto) = 29 535 J/g . PRECISIÓN Y DESVIACIÓN 15.1.0. como se determina Hyvcd = 2. EJEMPLO Valor calorífico como se determina Qvcd(bruto) = 31 420 J/g Humedad.1153 J/g = 28 388 J/g 14. 14.2 Los resultados del poder calorífico pueden reportarse en cualquiera de las bases que difieren en la manera como se trate la humedad.215.13)] = 29 535 J/g Hcr = [(Hcd .00)/(100 .00 % de peso Qvcr(bruto) = Qvcd(bruto) X [(100 . y Hcr = hidrógeno total. %. La norma ASTM D3180 describe los procedimientos para convertir el valor obtenido en una muestra de análisis a otras bases. base como se recibe.8.92.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 13. a presión constante.0 = 5. 60) en el mismo laboratorio. empleando el mismo equipo. por el mismo operador. 60) no debe exceder el intervalo de reproducibilidad I (R) de 250 J/g (100 Btu/lb) en más del 5 % de tales valores apareados (95 % de nivel de confianza). 18 . A partir de una única cantidad de material tan homogéneo como sea posible. 8) de carbón reducido enteramente a 250 µm (No.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) (No. Cuando se encuentra que dicha diferencia excede el intervalo de repetibilidad.36 mm (No. se espera una probabilidad de aproximadamente 95 %. 60). empleando el mismo aparato sobre un espécimen de ensayo único separando dos muestras de 2. Cuando se encuentra que dicha diferencia excede el intervalo de reproducibilidad existe razón para cuestionar uno de los resultados de ensayo.1. El límite de reproducibilidad para este método de ensayo sobre base seca es: Carbones bituminosos 249 J/g (107 Btu/lb) Carbones subbituminosos y lignitos 326 J/g (140 Btu/lb) 15. o ambos. con el mismo valor de capacidad calorífica no debe exceder el intervalo de repetibilidad I(r) de 115 J/g (50 Btu/lb) en más del 5 % de tales valores apareados (95 % de nivel de confianza). El límite de repetibilidad para este método de ensayo sobre base seca es: Carbones bituminosos 160 J/g (69 Btu/lb) Carbones subbituminosos y lignitos 140 J/g (60 Btu/lb) 15.36 mm (No.4 Reproducibilidad La diferencia en el valor absoluto entre los resultados de ensayo calculados en base seca (ASTM D 3180) realizados en diferentes laboratorios sobre muestras de análisis representantivas de carbón de 250 µm (No. realizadas en la misma muestra en el mismo laboratorio por el mismo operador. usando muestras de ensayo únicas separando dos muestras de 2.3 Límite de Repetibilidad (r) Valor por debajo del cual se puede esperar que ocurra la diferencia absoluta entre dos resultados de ensayo de determinaciones separadas y consecutivas. siempre y cuando se traten las muestras de manera idéntica al ácido benzoico empleado en la determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.1. existe razón para cuestionar uno o ambos de estos resultados.1.6 Desviación Se elimina la desviación en la determinación el poder calorífico bruto. Sobre muestras tomadas aleatoriamente a partir de una única cantidad de material homogéneo.1. se espera una probabilidad de aproximadamente 95 %.5 Límite de reproducibilidad (R) Valor por debajo del cual se puede esperar que ocurra la diferencia absoluta entre dos resultados de ensayo realizados en diferentes laboratorios. 15. 60). 8) de carbón y reducidas a 250 µm (No. 15. poder calorífico. bomba calorimétrica isoperibólica. PALABRAS CLAVE 16.3 Desviación La desviación en la determinación del poder calorífico bruto se elimina siempre y cuando las muestras se traten de manera idéntica al ácido benzoico empleado en la determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.2 Reproducibilidad No se ha determinado la reproducibilidad. 19 . coque. carbón.2.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) 15.2 CALORÍMETROS AUTOMATIZADOS 15. 16. 15.2.1 Repetibilidad No se ha determinado la repetibilidad. calorímetro. bomba calorimétrica.2. 15.1 Calorímetro adiabático. A. y c = tiempo a temperatura tc.1.1 Corrección de calibración Debe realizarse de acuerdo con el certificado de calibración provisto por la autoridad certificadora de calibración.12. min. A. min.r2 x (c. n = número de minutos en el período de combustión. tc = temperatura final.1.60 (tc . a = tiempo a temperatura. la fórmula Regnault-Pfaundler.a) .1 Fórmula de Dickinson Cr = r1 x (b . Se debe emplear el mismo método para la determinación de la capacidad calorífica y las mediciones de muestras.1.2 Fórmula de Regnault-Pfaundler: Cr = n r 1 + kS (A.1.1.1. siendo la primera temperatura después de que la tasa de cambio es constante.1 CORRECCIONES TERMOMÉTRICAS A.1) en donde Cr = corrección de radiación r1 = tasa de incremento en la temperatura por minuto en el período preliminar r2 = tasa de incremento en la temperatura por minuto en el período final (si la temperatura está descendiendo. b = tiempo a temperatura ta + 0.2 Correcciones por radiación Se requieren correcciones de radiación para calcular la pérdida o ganancia de calor para la chaqueta de agua de isoperibólica. min. o el método del Consejo de Minas de EEUU.1. A.1. r2 es negativo) ta = temperatura de encendido. Estas se basan en la fórmula de Dickinson. ta. 20 .2.1.1.ta).b) (A.1 Correcciones de termómetro Se deben realizar las siguientes correcciones: A.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) ANEXO A (Información obligatoria) A.2) en donde Cr = corrección por radiación. A partir de las series de lecturas. se pueden obtener las correcciones de radiación. (A. A.r2) / (t'' .1.2).1.a. c . Esto puede hacerse realizando una serie de ensayos empleando el procedimiento descrito en el numeral 10.5) A.1. t2. a intervalos de 1 min.3) S = tn . Para todas las determinaciones. Se determinan las correcciones de radiación para cada una de las series de incrementos de temperatura empleando el método de Dickinson (véase el numeral A..4.1. .6) en donde Ce = corrección de vástago emergente.t'). r2 véase el numeral A1.1 t1.1 Termómetros calibrados en inmersión total y empleados en inmersión parcial Esta corrección de vástago emergente se realiza de la siguiente manera: Ce = K (tf . y tn -1 = suma de t1. se enciende la bomba a la misma temperatura inicial.L .1.2.T) (A. Son posibles dos condiciones. hasta que haya un cambio importante en el equipo.. A.1.4) t' = temperatura promedio durante el período preliminar.3 Método del Consejo de Minas(de USA) Se puede establecer una tabla de correcciones de radiación de modo que sólo se requieran la lectura inicial y final para determinar el poder calorífico de un combustible.1. Debe hacerse de acuerdo con las indicaciones provistas por la autoridad certificadora de calibración.1 + (1/2)(ti + tf)nt' (A.1.2. 21 .1.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) k = (r1 .1. (± 2 s) entre la lectura inicial y final. Se regula la cantidad de muestra quemada de modo que se lleve a cabo una serie de determinaciones. tn .1.. t3.. Estas correcciones son constantes para un determinado incremento en la temperatura..1. tn = temperatura sucesiva registrada durante el período de combustión. y se deja transcurrir el mismo tiempo.4 Corrección de vástago emergente diferencial El cálculo de corrección de vástago diferencial depende de la forma como el termómetro se calibró y como se empleó.1) o el método Regnault-Pfaundler (véase el numeral A.1. Una vez se establece la tabla o gráfico. con las siguientes condiciones.ti) (tf + ti . A. t'' = temperatura promedio durante el período final.1. se levanta una tabla o gráfico para mostrar la corrección de radiación versus el incremento de temperatura.2. en la cual se obtengan diferentes incrementos en la temperatura. t2. a partir de éste. r1.3 Corrección de ajuste Esta es necesaria para el termómetro Beckman.1. se mantiene constante la temperatura de la chaqueta de agua.1.1.1 (A.2. 8) en donde Ce = corrección de vástago emergente. tf. tc.127 °C.1.000 16 x (28 .1. tf.1.000 16 para termómetros calibrados en °C.16 -26) = 0.9) 22 . Ce = 0.to) (A.1. y tc = temperatura de vástago a la que se calibró el termómetro. T. la temperatura promedio del vástago emergente. L = lectura de escala a la que se sumerge el termómetro. EJEMPLO Se sumergió un termómetro a 16 °C. y la temperatura de calibración. pero a diferente temperatura de la temperatura calibrada Ce = K (tf .003 °C (A. 30 °C. una lectura final. su lectura inicial.2 Termómetros calibrados y empleados en inmersión parcial. la temperatura de vástago observada.0064 °C (A. 22 °C. y tf = lectura de temperatura final. Ce = 0.000 16 para termómetros calibrados en °C. ti era 24.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) K = 0. K = 0. ti = lectura de temperatura inicial tf = lectura de temperatura final to = temperatura de vástago observada.1.ti)(tc .24) x (28 + 24 . T = temperatura promedio del vástago emergente ti = lectura de temperatura inicial.000 16 x (30-27) x (28 -22) = 0. su lectura final. EJEMPLO Un termómetro tiene una lectura inicial. era 27. 27 °C.876 °C. 28 °C. to. era 26 °C. ti.7) A.4. los factores negativos desarrollados para correcciones de ácido nítrico y sulfúrico se expresan como valores positivos en los cálculos.1.1. todo el azufre se encuentra como H2SO4 en los lavados de la bomba.2. Para esta concentración.1) para la formación de ácido nítrico.2) 23 . se obtiene el poder calorífico bruto cuando el producto de la combustión de azufre en la muestra es SO2 (g).1 Se aplica una corrección e3 para el azufre que se convierte a H2SO4.1 CORRECCIONES TERMOQUÍMICAS X.2.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) APÉNDICE (Informativo) X.0 kJ/mol (14.1.2 cal/g) de azufre multiplicado por el peso de la muestra en gramos multiplicado por el porcentaje de azufre en la muestra. Por ende.1) X. X.5 Una concentración conveniente de Na2CO3 es 3. X.7) = -177.2).(-2 veces 59.1.55. la energía de la reacción bajo las condiciones del proceso de la bomba es 303 kJ/mol SO2 (g) + 1/2 O2 (g) + H2O (l) = H2SO4 (en 15 moles de H20) (X.1 Se aplica una corrección. Esta corrección se basa en la energía de formación de H2SO4.3 Si se quema 1 g de muestra. Por definición. el calor liberado de los procesos de combustión se expresa como valores positivos.4 La convención normal asigna un valor negativo para un calor de formación que es exotérmico.45 J/g (13. el H2SO4 resultante condensado con agua formada en las paredes de la bomba tendrá una relación de cerca de 15 mol de agua por 1 mol de H2SO4. X.1. e1.09 Kcal/mol).1.1. tal como estará presente en la bomba al final de una combustión a partir de SO2.1. X.1.1 Energía de formación de ácido nítrico (HNO3) X.1. (numeral 10.76 g de Na2CO3/L que da e1 = V donde V es el volumen de Na2CO3 en mililitros.2 Energía de formación de ácido sulfúrico (H2SO4) Por definición (véase NTC 1969).2 kJ/mol.3 (2) la energía de formación de HNO3 en aproximadamente 500 moles de agua bajo las condiciones de la bomba es menos 59.297.2.1.1. La parte restante se encuentra en la corrección de e3 (véase el numeral X. X.1.2 (1) El HNO3 se forma en el calorímetro mediante la siguiente reacción: 1/2 N2 (g) + 5/4 O2 (g) + 1/2 H2O (l) = HNO3 (en 500 moles de H2O) (X.1. una parte de la corrección para H2SO4 está presente en la corrección de e1. No obstante.8 kJ/mol. Cuando se produce H2SO4 durante la combustión de carbón o coque. ó = . X.297.2 Cuando se titulan los lavados de la bomba. en los procesos de combustión de bomba reales. X. Esta energía se toma como .1.1.7 kJ/mole de azufre en la corrección e1 de modo que la corrección adicional que es necesaria es la diferencia en los calores de formación para ácido nítrico y ácido sulfúrico y esta corrección es de . se aplica una corrección de 2 x 59.1.2 .6. 1.4.2.1.1.1.2.4 Los anteriores valores se basan en una muestra que contiene aproximadamente 5 % de azufre y cerca de 5 % de hidrógeno.6006 °C.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) X.8 Btu/lb X. o ambos.1868 J 1 J/g = 0.4 J/ °C 24 . la normalidad resultante de ácido formado puede ser diferente.6006 °C.239 cal/g 1 cal/g = 1.5 Para diferentes pesos de muestra o contenido de azufre.0047 g. e2 = 55 J corrección de fusible.06 J 1 J/g = 0.1. puesto que.1. X.430 Btu/lb 1 caloría = 4. la corrección es menor. e1 = 43 J corrección de ácido. X. E = [(26 435 J/g X 1. m = 1.5 Cálculos de muestra X. X. y por ende. calorías por gramo o unidades térmicas británicas por libra. Las relaciones entre estas unidades se dan en la tabla a continuación: 1 Btu = 1055.1 El poder calorífico bruto puede expresarse en julios por gramo. También se supone que el H2SO4 se disuelve por completo en el agua condensada durante la combustión de la muestra.0047 g) + 43 J + 55 J]/2.1 Capacidad de calor E = [(Hc x m) + e1 + e2]/t Hc = 26 435 J/g. para pequeños porcentajes de azufre.4 Informe de los resultados en otras unidades X. y E = 10 250. y puede no tomarse en cuenta.1.3 Corrección del fusible La energía requerida para fundir un alambre de platino o paladio es constante para cada experimento si se emplea la misma cantidad de platino o paladio. su efecto es esencialmente cancelado en la relación entre los experimentos de normalización y las determinaciones del poder calorífico. Basar el cálculo en una muestra de contenido de azufre comparativamente grande reduce los posibles errores generales. Puesto que la energía es poca. t = 2. la normalidad del titulante debe ajustarse coherentemente.5. 53 J .e2 . corrección de azufre.e4]/m.4 J/°C x 2.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) X. y Qvcd = 20 464 J/g. e2 = 52 J corrección de fusible. corrección del auxiliar de combustión.7423 g. Ee = 10 250.417 °C) -77 J .7423 g. masa de muestra.52 J .9 403 J]/0.4 J/°C. e1 = 77 J corrección de ácido.417 °C.7423 g.e3 . e4 = 46 025 J/g X 0. e3 = 58 X 1. Qvcd = [(10 250.24 % x 0. 25 .e1 . m = 0.6 Calor de combustión Qvad (bruto) = [(tE) . t = 2.2043 g.1. Standard Test Method for Gross Calorific Value of Coal and Coke. ASTM 2000. 10 p. ASTM D 5865-00 26 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 2128 (Segunda actualización) DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS.