ISO 18125 Biocombustíveis Sólidos - Determinação do Valor Calorífico

A norma “ISO 18125 Biocombustíveis sólidos - Determinação do valor calorífico” desenvolvida pela Organização Internacional para Padronização (ISO) descreve um método para determinar o valor calorífico bruto de um biocombustível sólido a volume constante e temperatura de referência de 25 graus em um calorímetro de bomba calibrado por combustão de ácido benzoico certificado. O resultado obtido é o poder calorífico bruto da amostra de análise a volume constante, onde toda a água dos produtos da combustão é água líquida.

Na prática, os biocombustíveis são queimados a pressão constante (atmosférica) e a água é condensada ou não condensada (removida como vapor com os gases de combustão). O calor de trabalho da combustão a ser usado em ambas as condições é o valor calorífico líquido do combustível a pressão constante. O valor calorífico líquido a volume constante também pode ser usado. Esta norma contém fórmulas para calcular ambos os valores.

Princípios e procedimentos gerais para calibrações e testes de biocombustíveis são apresentados no texto principal. Aqueles relacionados ao uso de um tipo específico de dispositivo calorimétrico estão incluídos nos anexos da norma (Anexos A a C). O Anexo D contém listas de verificação para realizar experimentos de calibração e combustível usando tipos específicos de calorímetros. O Apêndice E fornece exemplos para ilustrar alguns dos cálculos.

Para os fins desta norma, além dos termos e definições fornecidos em “ISO 16559 Biocombustíveis sólidos - Vocabulário”, aplicam-se as seguintes definições:

• O poder calorífico bruto a volume constante expressa o valor absoluto da energia específica de combustão em joules por unidade de massa do biocombustível sólido queimado em oxigênio nas condições especificadas na bomba calorimétrica. Supõe-se que os produtos da combustão consistem em oxigênio gasoso, nitrogênio, dióxido de carbono e dióxido de enxofre, água líquida saturada com dióxido de carbono sob condições de reação da bomba (em equilíbrio com seu vapor) e cinzas sólidas.
• O valor calorífico líquido a volume constante expressa o valor absoluto da energia específica de combustão em joules por unidade de massa do biocombustível queimado em oxigênio sob condições de volume constante. Toda a água dos produtos da reação permanece como vapor de água, os outros produtos permanecem como valor calorífico bruto.
• O valor calorífico líquido a pressão constante expressa o valor absoluto do calor específico de combustão em joules por unidade de massa do biocombustível queimado em oxigênio a pressão constante. Toda a água dos produtos da reação permanece como vapor de água, os outros produtos permanecem como valor calorífico bruto.
• A temperatura de referência, temperatura de referência internacional para termoquímica, é aceita como temperatura de referência para valores caloríficos a 25 graus. O valor calorífico dos biocombustíveis tem uma pequena dependência da temperatura.
• A capacidade térmica efetiva do calorímetro expressa a quantidade de energia necessária para causar uma mudança unitária na temperatura do calorímetro.
• O aumento de temperatura corrigido expressa a mudança na temperatura do calorímetro resultante dos processos que ocorrem apenas dentro da bomba de combustão. O aumento de temperatura corrigido é o aumento total de temperatura observado corrigido para troca de calor, potência de mistura, etc. A mudança de temperatura pode ser expressa em termos de outras unidades: a resistência de um termômetro de platina ou termistor, a frequência de um ressonador de cristal de quartzo, mas somente se uma relação funcional for estabelecida entre essa quantidade e uma mudança de temperatura. A capacidade térmica efetiva do calorímetro pode ser expressa em unidades de energia por unidade arbitrária. Os critérios necessários de linearidade e proximidade para as condições entre calibrações e testes de combustível são fornecidos na norma.

Uma porção pesada da amostra de análise de biocombustível sólido é queimada em oxigênio de alta pressão em um calorímetro de bomba sob condições especificadas. A capacidade térmica efetiva do calorímetro é determinada em testes de calibração pela queima de ácido benzoico certificado em condições semelhantes às especificadas no certificado. O aumento de temperatura corrigido é determinado a partir de observações de temperatura antes, durante e depois da reação de combustão. A duração e a frequência das observações de temperatura dependem do tipo de calorímetro utilizado. Inicialmente, a água é adicionada à bomba para criar uma fase de vapor saturado antes da combustão, garantindo que toda a água na amostra, composta de hidrogênio e umidade, seja considerada água líquida.

O valor calorífico bruto é calculado a partir do aumento de temperatura corrigido e da capacidade térmica efetiva do calorímetro, levando em conta as contribuições da energia de ignição, os efeitos térmicos da queima de fusíveis e as reações colaterais, como a formação de ácido nítrico. Além disso, uma correção é aplicada para contabilizar a diferença de energia entre o ácido sulfúrico aquoso formado na reação da bomba e o dióxido de enxofre gasoso, ou seja, o produto de reação necessário do enxofre no biocombustível. O efeito energético correspondente entre o ácido clorídrico aquoso e gasoso pode ser negligenciado devido ao valor geralmente baixo da correção para biocombustíveis sólidos.

O poder calorífico líquido do biocombustível a volume constante e o poder calorífico líquido a pressão constante são obtidos calculando-se a partir do poder calorífico bruto a volume constante determinado na amostra de análise. O cálculo do valor calorífico líquido em volume constante requer conhecimento dos teores de umidade e hidrogênio da amostra de análise. Em princípio, o cálculo do valor calorífico líquido a pressão constante também requer informações sobre os teores de oxigênio e nitrogênio da amostra de análise.

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