Técnica para medición de concentración de especies: Analizadores de gases

Transcripción

1 Técnica para medición de concentración de especies: Analizadores de gases Fecha: Lunes 10 de Octubre del 2016 Hora: 16:00-18:00 Lugar: Sebastián Heredia Quintana

2 Contenido Objetivo Especificaciones Calibración Aplicaciones Sebastián Heredia Quintana 2

3 Objetivo Divulgar las técnicas de medición experimentales que ha incorporado el Grupo GASURE en sus investigaciones, con el fin de garantizar el mayor efecto multiplicativo en la apropiación de este conocimiento y de contribuir a la formación de los miembros del Grupo en técnicas de medición de variables características de los fenómenos que investigamos. Técnica Schlieren Diagnóstico láser Sensor hilo caliente Medidor de flujo sónico Cámara termográfica y radiómetro Analizadores de gases Sebastián Heredia Quintana 3

4 El centro de analizadores consiste básicamente en tres unidades: 1. Unidad de acondicionamiento PSS-5 2.MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Principio de medición para CH4, CO2, CO: Efecto NDIR Principio de medición para O2: Paramagnético 3.MedidordegasesTHERMOSCIENTIF42i-HLparaNOyNO2. Principio de medición: Quimioluminiscencia El laboratorio del grupo GASURE cuenta adicionalmente con un analizador para biogás Landtec. Sebastián Heredia Quintana 4

5 Unidad de acondicionamiento La unidad de acondicionamiento posee los siguientes elementos: 1. Sonda para la muestra de gas, acero inoxidable 316, de 4/6 mm de diámetro y unalongitudde0.5m. 2. Línea de conducción de la muestra de gas, ducto en PVC, de 4/6 mm de diámetro y una longitud de 3 m. 3. Condensador ECP. 4. Filtro FP de 2 µm de finura. 5. Bomba de diafragma que alimenta el sistema de medición. 6. Pre-filtro tipo PF. 7. Bomba peristáltica para la remoción del condensado. Sebastián Heredia Quintana 5

6 Unidad de acondicionamiento Conexiones de entrada y salida Sebastián Heredia Quintana 6

7 Unidad de acondicionamiento Especificaciones Bomba de diafragma N3 KPE Está diseñada para trabajar con muestra deaire,gasesyotrosvaporesenunrango de temperatura de + 5 C a + 40 C. En cuanto a las especificaciones técnicas más importantes: Sebastián Heredia Quintana 7

8 Unidad de acondicionamiento Condensador eléctrico ECP 1000 Reducir a niveles bajos y estables el punto de rocío de la muestra de gases. Filtro para capturar partículas. En cuanto a las especificaciones técnicas más importantes: LEDspara verificar el estado de operación: LED rojo (indicador superior): Sobrecarga en el sistema. LED rojo (indicador inferior): Sistema de control desviado del setpoint. LED verde (intermedio): Funcionamiento de acuerdo a la T de rocío. Sebastián Heredia Quintana 8

9 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Sebastián Heredia Quintana 9

10 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Sebastián Heredia Quintana 10

11 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Principio de funcionamiento Los estudios realizados acerca de la naturaleza de la luz y su interacción con la materia por los físicos del siglo XVIII y XIX llevaron a vislumbrar, entre otras cosas, que algunas moléculas tenían una comportamiento especial cuando eran expuestas a un flujo de luz de determinada frecuencia. Por ejemplo, se descubrió que las moléculas de Monóxido de Carbono, Dióxido de Carbono, Vapor de agua, Amoniaco,etc.,vibrabanaunaúnicafrecuenciacuandoseexponíanaunhazde luz infrarroja(luz de corta longitud de onda y alta frecuencia) Sebastián Heredia Quintana 11

12 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. La absorbancia (A) es una propiedad que indica la cantidad de luz absorbida por una muestra y se expresa como: log 1 log T es la transmitancia de la muestra, es decir, la relación entre la cantidad de luz transmitida que llega a un colector o detector una vez que ha atravesado una muestra (I t ) y la cantidad de luz que incidesobreésta(i o ) Sebastián Heredia Quintana 12

13 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. La relación propuesta por estos físicos y que hoy en día se conoce como la Ley Beer- Lambert es: Dondeαeselcoeficientedeabsorciónyse expresa como: 4 λlalongituddeondadelaluzabsorbida. K λ elcoeficientedeextinción. N la concentración del absorbente en el medio. Llalongitudatravesadaporlaluzenelmedio. Sebastián Heredia Quintana 13

14 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Sebastián Heredia Quintana 14

15 MedidordegasesSICKMAIHAKS710paraCH4,CO2,COyO2. Medición paramagnética del O2 (El NO y NO2 también son paramagnéticos): Método de Quincke. Método del Viento Magnético(Termomagnético). Método de Deflexión(Magnetodinámico). Fuente: com/oxigeno.htm Sebastián Heredia Quintana 15

16 Medidor de gases THERMO SCIENTIF 42i-HL para NO y NO2. Utiliza quimioluminiscencia para medir las cantidades de óxidos de nitrógeno, desde 10 ppm hasta 5000 ppm. Sebastián Heredia Quintana 16

17 Medidor de gases THERMO SCIENTIF 42i_HL para NO y NO2. Sebastián Heredia Quintana 17

18 Principio de funcionamiento: Quimioluminiscencia: Reacciones químicas que liberan energía en forma de fotones(luz). Fuente: recursos/unidades-didacticas/33- unidades-didacticas/255-reaccionesluminiscentes Sebastián Heredia Quintana 18

19 Principio de funcionamiento: Sebastián Heredia Quintana 19

20 Medidor de Biogás El medidor mide tres gases principales: CH4 (Infrarrojo) CO2 (Infrarrojo) O2 (Celda electroquímica) Dos de menor importancia: Co H2S Yel medidor marca GEM2xxx Plus se mide hidrógeno H2 (Celda electroquímica) adicionalmente. Sebastián Heredia Quintana 20

21 Celdas de gases adicionales para el medidor de Biogás ElmedidordebiogásapartedemedircomogasesprincipalescomoCH4,CO2 y O2, tiene la posibilidad de incorporar celdas adicionales para medir los siguientes componentes: Sebastián Heredia Quintana 21

22 Calibraciones Calibración básica Lacalibraciónbásicapuedetenerunaduraciónde20a120minutos,segúnsea el estado del módulo. Para realizar esta calibración se requiere: Introducir de manera manual los gases. Poseer un gas que sea transparente a la longitud de onda de la luz en cada uno de los módulos (en el caso del CO, CO 2 y CH 4 ) o que no sea afectado fuertemente por campos eléctricos (Gas Cero). Se recomienda usar Nitrógeno. Poseer un gas de una concentración conocida para cada una de las especies que se miden en el analizador, preferiblemente con una concentración cerca del máximo valor del rango de medición del equipo. Sebastián Heredia Quintana 22

23 Aplicaciones Medición de especies contaminantes como CH4, CO2, CO, NO y NO2. En hornos, quemadores y motores de combustión interna. Determinación del factor de aireación y dosado mediante la medición de O2 en los productos de combustión. Determinación indirecta del factor de aireación y dosado en la premezcla. Determinar el porcentaje de metano(ch4) en el gas natural. Determinar la composición de Biogás en los rellenos sanitarios. Sebastián Heredia Quintana 23