Laboratorio de Ingeniería en Alimentos III

Informe de laboratorio

“PUESTA EN MARCHA Y PARADA DE UNA CALDERA Y

ANALISIS DE GASES DE COMBUSTIÓN CON UN

ANALIZADOR DE ORSAT”

Fecha de práctica: 4 y 11 de marzo del 2015

Responsables:

BÓVEDA VIVEROS, ELIANA LUCIA

RECALDE ALARCÓN, MAIDA ROMINA

San Lorenzo - Paraguay

Año - 2015

1. Introducción

1.1. Generadores de vapor

Una caldera consiste en un tanque cerrado en el que se calienta agua, se genera

vapor o se sobrecalienta el vapor (o cualquier combinación de estos) bajo presión

mediante la aplicación de calor generado por combustibles. Las calderas pueden

adaptarse para quemar cualquier tipo de combustible disponible, siempre y cuando, éste

se encuentre diseñado para el tipo utilizado.

El objetivo principal de una caldera es generar vapor o agua caliente a presiones y

temperaturas superiores a las atmosféricas. El vapor o el agua caliente se producen

mediante la transferencia de calor del proceso de combustión que ocurre en el interior

de la caldera, elevando de esta manera su presión y temperatura.

Los componentes básicos de una caldera son las secciones de convección y el

hogar. En la sección del hogar se consumen los productos de la combustión, y se libera

el calor, el cual se transfiere al agua y, de esta manera, se produce vapor o agua caliente,

y esta se encuentra determinada por el tipo de combustible y el método de quemado. La

sección de convección es aquella porciones la que el calor contenido en la combustión

de los gases se transfiere al agua para producir vapor, generalmente se instalan

separadores de vapor en el domo superior de la caldera, esto con el fin de eliminar la

humedad y los sólidos antes de que el vapor se transfiera de la caldera al sistema.

Otros componentes de las calderas son además de las citadas anteriormente se

encuentran: el sobrecalentado, donde el vapor se dirige de regreso a través de los

productos de la combustión para que adquiera calor adicional; calentadores de aire, en el

cual se conduce el aire del ambiente y se precalienta utilizando el calor de los gases

calientes que salen de la chimenea del hogar cuando se expulsan de la unidad;

economizador, que precalienta el agua de alimentación y aumenta su temperatura inicial

utilizando el calor de los gases de combustión; controles de nivel agua, para obtener el

agua en el interior de la caldera a un nivel apropiado de operación, tienen rangos de

operación y no solo un punto estable.

En calderas de tiro natural, el tiro es la condición básica para que los gases de

combustión salgan por la chimenea. Debido a que la densidad de los gases residuales

calientes es menor que la del aire frío externo, en la chimenea se crea un vacío parcial.

Esto se conoce como tiro. El tiro succiona el aire de la combustión y supera cualquier

resistencia de la caldera o del tubo de gas. En calderas presurizadas, el ratio de presión

en la chimenea puede despreciarse ya que en este caso el tiro forzado crea la presión

necesaria para eliminar los gases residuales. En instalaciones de este tipo pueden

utilizarse chimeneas con un diámetro de tubería menor.

1.2. Analizador de Orsat

El objetivo de una combustión, refiriéndose a los hogares, es el de proporcionar

una producción de calor uniforme y regulada para ser transmitida a un medio que la

absorba. Una de las cuestiones más importantes es la de suministrar una cantidad exacta

de oxigeno por unidad de peso de combustible para que se realice la combustión

completa. Además de la exactitud correcta de la mezcla “aire- combustible”, se debe dar

tiempo necesario para la mezcla sea intima y para que el combustible arda

completamente, la temperatura del hogar debe ser tal que mantenga la combustión. La

mejor manera de estudiar la combustión en un hogar consiste en relacionarla

directamente con el análisis del combustible y de los gases de combustión.

Para analizar con exactitud los componentes gaseosos de los humos se suelen usar

el aparato orsat, que consiste en una bureta de medición que suele estar montada con

camisa de agua para mantener la muestra de gas a un volumen constante mientras se

esta analizando; el primer tubo de absorción contiene una camisa de agua para mantener

la muestra de gas a un volumen constante mientras se esté analizando; el primer tubo de

absorción contiene una disolución de potasa caustica, para absorber el dióxido de

carbono; el segundo, contiene una disolución de acido pirogálico para absorber el

oxigeno y el tercero una solución amoniacal de cloruro cuproso, para absorber el

monóxido de carbono.

El aparato Orsat realiza un análisis volumétrico en base seca de los productos de

la combustión.

1.3. Objetivos

Realizar la puesta en marcha y manejar un generador de vapor.

Instalar un sistema de toma de muestra de gases de combustión de un

generador de vapor.

Determinar los porcentajes de CO2, O2 y CO de los productos de la

combustión.

2. Materiales y metodología

2.1. Acondicionamiento de la caldera

2.1.1. Limpiar el cenicero y hogar.

2.1.2. Limpiar los tubos internos con el cepillo metálico.

2.1.3. Verificar todas las conexiones y tuberías.

2.2. Puesta en marcha

2.2.1. Se debe purgar el sólido (en el caso de que la caldera ya este cargada con

agua) abriendo la válvula de descarga de purga.

2.2.2. Cargar el agua de alimentación abriendo la válvula principal de

alimentación de agua y encendiendo la bomba. Se debe controlar que las

válvulas de bypass al inyector estén cerradas. Al tener la altura necesaria

se para la bomba de alimentación y se cierra la válvula de retención.

2.2.3. Iniciar la combustión en el hogar, previa carga del combustible sólido.

Cerrar la compuerta del hogar.

2.2.4. Se debe retirar el contenido de aire en el sistema mediante el separador y

el condensado de la línea de vapor mediante los purgadores, para ello se

abre la válvula de vapor con mucho cuidado para evitar los golpes de

ariete.

2.3. Régimen de operación.

2.3.1. Controlar el nivel de agua y la presión constantemente.

2.3.2. Introducir el combustible sólido cuando se considere necesario.

2.3.3. Realizar el análisis de los gases de combustión a fin de tener una exacta

noción de la eficiencia con que se está conduciendo el fuego.

2.4. Parada

2.4.1. Cerrar la compuerta de admisión del aire primario y el regulador del

secundario.

2.4.2. Se puede bajar la presión rápidamente introduciendo agua fría de la

alimentación y abriendo la válvula de descarga de purga.

2.4.3. Cerrar la válvula principal de vapor.

2.5. Análisis de los gases de combustión en un analizador de Orsat

2.5.1. Toma de muestra.

Una vez instalada todas las conexiones de la chimenea al filtro y del filtro

a la bomba, se coloca el globo por la salida de la bomba y se enciende la

bomba de vacío, inicialmente se debe ambientar todas las conexiones y el

globo antes de obtener la muestra final.

2.5.2. Manejo del analizador Orsat.

Se instala el globo por el analizador, teniendo cuidado que todas las

válvulas deben estar cerradas. Se debe eliminar el aire del aparato,

abriendo la válvula de la muestra (Todas las demás válvulas deben estar

cerradas) y se abre también la válvula de la bureta medidora. Con el vaso

nivelador se introduce el gas en la bureta, subiéndolo. Se cierra el paso del

gas, se abre la válvula que da al ambiente y se baja el vaso nivelador,

expulsando el gas. Luego se cierra de nuevo la válvula al medio ambiente

y se repite el proceso para enrasar la bureta. Por ultimo se abre la válvula

del reactivo hidróxido de sodio que absorbe CO2, se repite el

procedimiento la determinación de oxigeno con ácido pirogálico.

3. Resultados obtenidos

Gases Porcentaje volumétricoCO2 4,2O2 15,9

4. Discusión de los resultados

Se tomo el ultimo valor de oxigeno pero este valor no fue estable por lo que se

supone que no se absorbió todo el oxigeno que estaba presente dentro de los gases de

combustión o quizás debido a que el dispositivo donde se encontraba la solución fue

uno provisorio y pudo haber ingresado aire dentro del recipiente.

5. Conclusión

Esta práctica fue útil para el desempeño de la habilidad del manejo de dicho

equipo, toma de muestra y misma conexión para la toma de muestra.

6. Bibliografía

GAFFERT, G. A. (1981) Centrales de vapor. McGraw-Hill book company, Inc.