Las principales características de los combustibles gaseosos a tener en cuenta para el cálculo y dimensionado de las instalaciones receptoras son la densidad y el poder calorífico. A partir del poder calorífico podemos calcular la cantidad de gas que es preciso suministrar a los aparatos de consumo y a partir de la densidad calcularemos la pérdida de carga en las tuberías y la velocidad de circulación por las mismas.
PODER CALORÍFICO.
El poder calorífico de un gas es la cantidad de calor desprendido en la combustión completa de una unidad de volumen de dicho gas en condiciones normales de presión y temperatura (0 ºC y 1 atm). En este sentido podemos diferenciar el Poder Calorífico Superior (PCS) y el Poder Calorífico Inferior (PCI).
Si bien el PCS del gas nos indica el calor total obtenido en su combustión completa aunque no todo ese calor es directamente aprovechable en el aparato de consumo. El PCI nos indica el calor que realmente podemos utilizar ya que una parte del calor total producido se emplea en mantener en estado vapor el agua que forma parte de los productos de la combustión.
La relación PCI/PCS depende de la proporción de los elementos de carbono e hidrógeno en el gas combustible. Para los gases combustibles empleados normalmente (gas natural, butano y propano) el valor de PCI/PCS es aproximadamente de 0,9.
Las nuevas calderas de condensación permiten aprovechar este calor de vaporización del agua ya que ésta se enfría y condensa cediendo calor al aparato.
DENSIDAD.
Se define como “densidad absoluta” de una sustancia gaseosa a la masa que tiene una unidad de volumen de dicho gas en unas determinadas condiciones de presión y temperatura (normalmente 0 ºC y 1 atm).
Por otro lado, se define la “densidad relativa” de una sustancia gaseosa a la relación entre la densidad absoluta del gas y la densidad absoluta del aire (gas de referencia), tomándose ambas en las mismas condiciones de presión y temperatura (0 ºC y 1 atm).
FAMILIA.
La Norma UNE 60.002 clasifica los gases combustibles en familias según un parámetro llamado Índice de Wobbe, cociente entre el Poder Calorífico Superior y la raíz cuadrada de la densidad relativa del gas:
Primera familia: Índice de Wobbe comprendido entre 5.700 y 7.500 Kcal /m3(n). Pertenecen a esta familia el gas manufacturado, el gas de coquería y el gas de mezcla hidrocarburo-aire de bajo índice de Wobbe.- Segunda familia: Índice de Wobbe comprendido entre 9.680 y 13.850 Kcal/m3(n). Pertenecen a esta familia el gas natural y las mezclas hidrocarburo-aire de alto Índice de Wobbe (aire propanado).
- Tercera familia: Índice de Wobbe comprendido entre 18.500 y 22.070 Kcal/m3(n). Pertenecen a esta familia los GLP o gases licuados del petróleo (propano y butano).
Desde un punto de vista práctico, los gases de la misma familia son intercambiables, es decir tienen un comportamiento similar en los quemadores produciendo los mismos resultados de combustión (el mismo flujo calorífico y el mismo tipo de llama) sin necesidad de adaptar los quemadores.
Como consecuencia de lo anterior, aquellos aparatos que funcionan con GLP necesitan ser adaptados y regulados para su correcto funcionamiento con gas natural por tratarse de gases de distinta familia que no son directamente intercambiables en los quemadores.
A continuación se muestran las principales características de los combustibles gaseosos utilizados comercialmente:
* Densidad del aire (1 atm, 0º C): 1,293 kg/Nm3