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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES 
 FACULTAD DE INGENIERÍA 
INGENIERIA QUIMICA, AMBIENTAL, ALIMENTOS, PETROQUIMICA 
 LABORATORIO DE TERMODINAMICA PRQ-400L 
 
COMBUSTION 
 
 
LABORATORIO – N4 
Estudiante: Colque Paredes Alan 
Fecha de entrega: 14/04/2022 
 
 
 
 
 
LA PAZ BOLIVIA 
 
 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
Evaluar el rendimiento de la combustión del GLP en dos sistemas: un caldero de 
pared de fabricación industrial y una cocina de fabricación local. 
2. Fundamento teórico 
Reacción combustible-comburente-temperatura 
 
Poder calorífico: PCI, PCS 
Es la cantidad de energía liberada cuando un combustible se quema por completo en un 
proceso de flujo estable y los productos vuelven al estado de los reactivos. Estableciendo 
que el poder calorífico es igual al valor absoluto de la entalpia de combustión: 
𝐏𝐨𝐝𝐞𝐫 𝐜𝐚𝐥𝐨𝐫𝐢𝐟𝐢𝐜𝐨 = |𝐡𝐜| 
 
El poder calorífico depende de la fase de H2O en los productos. El poder calorífico recibe 
el nombre de poder calorífico superior (PCS) cuando el H2O está en forma líquida en los 
productos y poder calorífico inferior (PCI), cuando el H2O está en forma de vapor en los 
productos. 
𝐏𝐂𝐒 = 𝐏𝐂𝐈 + (𝐦 ∗ 𝐡𝐟𝐠) 
 
Dónde: 
m: Masa del agua en los productos. 
hfg : Entalpía de vaporización del agua a la temperatura especificada. 
 
 
 
Eficiencia de combustión 
Para el funcionamiento de baterías y pilas de combustible se define con frecuencia varios 
rendimientos distintos. Un estándar de prestaciones posibles es el cociente entre el 
trabajo útil máximo de salida y la energía suministrada. Se ha visto que el trabajo útil 
máximo de salida por mol de combustible viene dado por Δg̅R .La energía suministrada 
por mol de combustible es la entalpía de reacción Δh̅R liberada por la reacción química 
global. Por tanto, puede definirse mediante la relación: 
 
 
Cuando el funcionamiento es isotermo: ∆g = ∆h − T∆s 
 
 
3. PARTE EXPERIMENTAL 
3.1. Materiales y equipos 
Materiales: 
MATERIAL DESCRIPCIÓN CANTIDAD 
Termómetro 
digital 
- 1 
Mangueras - 2 
Temporizador - 1 
Recipiente Olla 1 
Garrafa Contenido: GLP 2 
 
Equipos: 
EQUIPO DESCRIPCIÓN CANTIDAD 
Calentador Automático 1 
Cocina - 1 
Balanza Digital 1 
 
3.2. Parte experimental 
 
COCINA: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INICIO 
Pesar la garrafa y el 
contenido de GLP 
Llenar un recipiente con agua de 
grifo, midiendo su volumen 
Colocar sobre la cocina y encender el 
quemador 
Controlar la temperatura de 
calentamiento cada minuto 
Cerrar el paso de gas 
y apagar la cocina 
Controlar el peso de 
la garrafa y GLP final 
Medir el volumen de 
agua final en la olla 
FIN 
 
CALETADOR 
 
 
 
INICIO 
Colgar el equipo 
según instructivas del 
docente 
Conectar el ingreso de agua de 
grifo, salida de agua caliente y 
el ingreso de agua de gas 
Regular el rango de 
temperatura 
¿Reguló la 
temperatura
? 
Pesar la garrafa con su 
contenido de gas dentro 
Registrar datos 
experimentales 
Encender el piloto del 
calefón de la pared 
Abrir el grifo y dejar circular agua por 
el calefón (anotar tiempo inicial) 
Medir su temperatura y verificar su comportamiento, 
medir el caudal, medir la temperatura de los 
productos de combustión. 
Cerrar el grifo transcurridos 15 minutos 
FIN 
3.3. Datos experimentales 
 
Cocina 
molla 3,07 [kg] 
molla+H2O(inicial) 22,18 [Kg] 
Molla+H2O(final) 22,11 [Kg] 
Tinicial 14,9 [°C] 
Tfinal 55,6 [°C] 
mgarrafa(inicial) 21,61 [Kg] 
mgarrafa(final) 21,46 [Kg] 
 
 
Tiempo [min] Temperatura [°C] Tiempo [min] Temperatura [°C] 
0 14,9 22 32,3 
1 15,8 23 33,2 
2 16,5 24 34,1 
3 16,9 25 34,7 
4 17,3 26 35,5 
5 18,4 27 36,8 
6 19,5 28 38,2 
7 20,8 29 39,5 
8 21,8 30 40,8 
9 22,9 31 42,5 
10 24,2 32 43,9 
11 25 33 44,8 
12 26 34 46,1 
13 27 35 47,8 
14 27,8 36 48,7 
15 28,6 37 49,7 
16 29,2 38 50,9 
17 29,9 39 52,6 
18 30,4 40 54,1 
19 30,8 41 55,6 
20 31,3 
21 31,6 
 
 
Calentador de agua 
 
Tiempo [min] Temperatura [°C] 
0 24,4 
1 23,7 
2 23,6 
3 23,9 
4 23,2 
5 23,4 
6 23,4 
7 23 
8 23,2 
9 23,2 
10 23,3 
11 23,5 
12 23,5 
13 23,4 
14 23,6 
15 24 
 
 
Para el caudal 
N Volumen [ml] Tiempo [s] 
1 900 16,1 
2 970 16,64 
3 895 15,17 
4 890 15,72 
5 880 15,22 
 
TH2O(0)=16 [°C] 
mgarrafa(0)=21,75 [Kg] 
mgarrafa(final)= 21,57 [Kg] 
 
 
4. Cálculos y resultados 
4.1. Cálculos para el calentador 
TH2O(0)=16 [°C] 
mgarrafa(0)=21,75 [Kg] 
mgarrafa(final)= 21,57 [Kg] 
 
Determinar la energía total consumida ( GLP *PCI) 
Para el cálculo de la energía total consumida se aplicará la siguiente fórmula 
Q = 𝒎𝑪 ∗ 𝑷𝑪𝑰 
∆𝒎 = 𝒎𝒐 − 𝒎𝒇 = (𝟐𝟏, 𝟕𝟓 − 𝟐𝟏, 𝟓𝟕)𝑲𝒈 = 𝟎, 𝟏𝟖 𝑲𝒈 
𝑸𝟏 = ∆𝒎 (𝑮𝑳𝑷) ∗ 𝑷𝑪𝒍 
Considerando que se trata de una mezcla de gases (butano-propano) realiza el 
cálculo del PCI donde se datos bibliográficos se obtiene lo siguiente 
• Butano, (PCI.) es: 45720 KJ/Kg 
• Propano, (PCI.) es: 46360 KJ/Kg 
Donde se realiza el cálculo del PCI 
𝑷𝑪𝑰𝑻 = 𝑷𝑪𝑰𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 ∙ %𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 + 𝑷𝑪𝑰𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 ∙ %𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 
 
%𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 = 𝟑𝟎% 
%𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 = 𝟕𝟎% 
𝑷𝑪𝑰𝑻 = 𝟒𝟔𝟑𝟔𝟎 [
𝑲𝑱
𝑲𝒈
] ∙ 𝟎, 𝟑 + 𝟒𝟓𝟕𝟐𝟎[
𝐊𝐉
𝐊𝐠
] ∙ 𝟎, 𝟕 
 
𝑷𝑪𝑰𝑻 =45912 [KJ/Kg] 
 
𝑸𝟏 = 𝟎, 𝟏𝟖[𝐊𝐠](𝑮𝑳𝑷) ∗ 𝟒𝟓𝟗𝟏𝟐[
𝐊𝐉
𝐊𝐠
] 
 
𝑸𝟏 = 𝟖𝟐𝟔𝟒, 𝟏𝟔[𝑲𝑱] 
 
 
DETERMINAR LA ENERGIA TOTAL ABSORBIDA POR EL AGUA: 
Para la masa total de agua: 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐻2𝑂 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ∗ 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 ∗ 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 
Caudal 
N Volumen [ml] Tiempo [s] Caudal [ml/s] 
1 900 16,1 55,9 
2 970 16,64 58,29 
3 895 15,17 58,99 
4 890 15,72 56,62 
5 880 15,22 57,81 
promedio 57,522 
 
 
𝜌𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.997 
𝐾𝑔
𝑙
 ; 𝐶𝑒 = 4.1868 
𝐾𝐽
𝐾𝑔 ∗ °𝐶
 ; 𝑇𝐻2𝑂 = 𝑇1 = 16°𝐶 
El tiempo total del practica es de 15min =900[seg] 
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐻2𝑂 = 900 𝑠 ∗ 57,522
𝑚𝑙
𝑠
∗
1l
1000ml
∗
0.997 𝐾𝑔
1 𝑙
 
𝑚𝑎𝑠𝑎 = 51,614 [𝐾𝑔] 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ ∆𝑇 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) 
Necesitamos la temperatura 2 “T2” 
Tiempo [min] Temperatura [°C] 
0 24,4 
1 23,7 
2 23,6 
3 23,9 
4 23,2 
5 23,4 
6 23,4 
7 23 
8 23,2 
9 23,2 
10 23,3 
11 23,5 
12 23,5 
13 23,4 
14 23,6 
15 24 
promedio 23,519 
 
 
 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 51,614 𝐾𝑔 ∗ 4.1868 
𝐾𝐽
𝐾𝑔°𝐶
∗ (23,519 − 18) °C 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 =1192,642 [KJ] 
 
CÁLCULO DEL RENDIMIENTO: 
𝜂 =
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜
𝑄1
× 100% 
𝜂 =
1192,642[𝐾𝐽]
8264,16
× 100% 
𝜂 =14,43% 
GRAFICA TEMPERATURA Vs TIEMPO 
 
4.2. Cálculos para la cocina 
molla 3,07 [kg] 
molla+H2O(inicial) 22,18 [Kg] 
Molla+H2O(final) 22,11 [Kg] 
Tinicial 14,9 [°C] 
Tfinal 55,6 [°C] 
mgarrafa(inicial) 21,61 [Kg] 
mgarrafa(final) 21,46 [Kg] 
Determinar la energía total consumida (GLP *PCI) 
Para el cálculo de la energía total consumida se aplicará la siguiente fórmula 
Q = 𝒎𝑪 ∗ 𝑷𝑪𝑰 
∆𝒎 = 𝒎𝒈𝒂𝒓𝒓𝒂𝒇𝒂(𝒐) − 𝒎𝒈𝒂𝒓𝒓𝒂𝒇𝒂(𝒇) = (𝟐𝟏, 𝟔𝟏 − 𝟐𝟏, 𝟒𝟔)𝑲𝒈 = 𝟎, 𝟏𝟓 𝑲𝒈 
𝑸𝟏 = ∆𝒎 (𝑮𝑳𝑷) ∗ 𝑷𝑪𝒍 
Considerando que se trata de una mezcla de gases (butano-propano) realiza el 
cálculo del PCI donde se datos bibliográficos se obtiene lo siguiente 
• Butano, (PCI.) es: 45720 KJ/Kg 
• Propano, (PCI.) es: 46360 KJ/Kg 
Donde se realiza el cálculo del PCI 
𝑷𝑪𝑰𝑻 = 𝑷𝑪𝑰𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 ∙ %𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 + 𝑷𝑪𝑰𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 ∙ %𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 
 
22,8
23
23,2
23,4
23,6
23,8
24
24,2
24,4
24,6
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Te
m
p
er
at
u
ra
 [
°C
]
Tiempo [min]
Temperatura vs tiempo
%𝑷𝒓𝒐𝒑𝒂𝒏𝒐 = 𝟑𝟎% 
%𝑩𝒖𝒕𝒂𝒏𝒐 = 𝟕𝟎% 
𝑷𝑪𝑰𝑻 = 𝟒𝟔𝟑𝟔𝟎 [
𝑲𝑱
𝑲𝒈
] ∙ 𝟎, 𝟑 + 𝟒𝟓𝟕𝟐𝟎[
𝐊𝐉
𝐊𝐠
] ∙ 𝟎, 𝟕 
 
𝑷𝑪𝑰𝑻 =45912 [KJ/Kg] 
 
𝑸𝟏 = 𝟎, 𝟏𝟓[𝐊𝐠](𝑮𝑳𝑷) ∗ 𝟒𝟓𝟗𝟏𝟐[
𝐊𝐉
𝐊𝐠
] 
 
𝑸𝟏 = 𝟔𝟖𝟖𝟔, 𝟖[𝑲𝑱] 
PARA EL CALOR GANADO 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑚𝐻2𝑂 ∗ 𝐶𝑒 ∗ ∆𝑇 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) 
 
𝑚𝐻2𝑂 = 𝑚𝑜𝑙𝑙𝑎+𝐻2𝑂(0)− 𝑚𝑜𝑙𝑙𝑎+𝐻2𝑂(𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) 
𝑚𝐻2𝑂 =22,18-22,11= 0,07 [Kg] 
Para la temperatura solo tomamos en cuenta la primera y última temperatura leída 
T2 = 55,6 [°C] 
T1 = 14,9 [°C] 
𝐶𝑒 = 4,1868 
𝐾𝐽
𝐾𝑔∗°𝐶
 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 0,07 ∗ 4,1868 ∗ (55,6 − 14,9) 
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 = 11,982 [𝐾𝐽] 
RENDIMIENTO PARA LA COCINA 
Para una composición de 30/70 (propano/butano) 
𝜂 =
𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜
𝑄𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎
× 100% 
𝜂 =
11,982 [KJ]
6886,8[KJ]
× 100% 
𝜼 = 𝟎, 𝟏𝟕𝟒% 
 
GRAFICA TEMPERATURA Vs TIEMPO 
 
5. Conclusiones 
• Se logró calcular el rendimiento para ambos sistemas, para el calentador y para la 
cocina obteniendo resultados óptimos en el caso del calefón con un valor de 14,43% 
con una composición de 30% propano y 70% butano y para el rendimiento de la 
cocina un valor máximo de 0,174% con con una composición de 30% propano y 
70% butano, de esta manera se observa que trabajar con el calentador es más 
adecuado que en una cocina, para un proceso de combustión, porque en la cocina 
se pierde mucho calor en el medio ambiente. 
• Se calculó el calor absorbido por el agua y el calor consumido para cada sistema y 
para cada composición de GLP (mezcla de propano y butano) 
• Se realizaron las gráficas de temperatura Vs tiempo para ambos sistemas; para el 
caso de del calefón de pared se obtuvo una gráfica irregular que nos muestra cómo 
se estabiliza y trata de permanecer la temperatura entre 23 y 24 °C, para el caso de 
la cocina se obtuvo una gráfica regular, podría decirse casi una línea recta de 
pendiente positiva 
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Te
m
p
er
at
u
ra
 [
°C
]
Tiempo [min]
Temperatura vs tiempo
 
BIBLIOGRAFIA 
 
• Guía de Laboratorio de Termodinámica 
• ¿Cuál es la composición de GLP? (411answers.com) 
• Poder Calorífico del Gas Propano: el superior (PCS) e inferior (PCI) (propanogas.com) 
• Termodinámica - Cengel ,Yunus y Boles, Michael ; (octava Edición) 
• Termodinámica - Van Wylen – 6ta edición 
• Fisica para ciencias e ingeniería, Volumen 1, 7ma edición, Serway Jewett. 
 
 
 
 
https://es.411answers.com/a/cual-es-la-composicion-de-glp.html#:~:text=El%20gas%20licuado%20de%20petr%C3%B3leo%20%28GLP%29%20est%C3%A1%20compuesto,del%201%20por%20ciento%20para%20los%20componentes%20traza.
https://propanogas.com/faq/poder-calorifico-gas-propano