DefiniciÃ³n del tren de muestreo

7/24/2019 Definicin del tren de muestreo

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CAPTULO 4 DEFINICIN DEL TREN DE MUESTREO

Mara del Carmen Tola Prez - 27 -

CAPITULO 4. Definicin del tren de muestreo

4.1. Memoria descriptiva

4.1.1. Introduccin

Se han revisado las alternativas que han tomado diferentes autores para abordar la

determinacin de la concentracin de varios elementos de las cuales se han extrado

ciertas conclusiones para abordar el diseo del tren de muestreo que este documento

ocupa .

El objetivo del tren de muestreo que se ha diseado es determinar el contenido de HCl,

H2S, NH3 y HCN en un gas proveniente de gasificacin de biomasa (*). El tren de

muestreo consta de serie de mdulos que se han descrito con detalle en este captulo. A

continuacin se procede a su enumeracin segn el orden en el que deben estar

colocados, tras como muestra la figura 0:

1. Sonda

2. Filtro

3. Elemento de unin sonda-condensador

4. Condensador

5. Tren de borboteadores

6. Bolsa de muestreo

7. Unidad de control.

Para informacin tcnica de cada uno de los equipos ir a Anexo3. Fichas tcnicas de

los equipos.

(*)(O2=0%;H2=10%;N2=50%;CO=10-15%;CH4=3-5%;H2O=10-15%;Alquitranes=2%;HCl,H2S, NH3,

HCN, lcalis (ppm))

FIGURA 0

4.2.1. Elementos que componen el tren de muestreo

1. Sonda


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Colocada en el laboratorio en un punto de muestreo en el gasificador. Tienen que

satisfacer un caudal de 2-3 L/min. Este caudal de gas que circula por el sistema se

impone en el sistema de control, como se explicar ms adelante en el apartado

dedicado al mismo.

Tras la sonda existe una vlvula para alta temperatura. (Ver figura 1)

2. Filtro

Se trata de filtros de cuarzo de dedal Albet de dimetro interno 19 mm y longitud

externa de 90 mm.

El filtro est colocado en el interior de un portafiltros como se menciona ms adelante.

Est calorifugado con el objetivo de mantener una temperatura de aproximadamente330C. (Ver figura 1).


Actualmente existe un punto de muestreo en el gasificador que se asocia al tren de

muestreo de alquitranes. El punto de muestreo conduce a un portafiltros con un filtro de

dedal (figura 1). Tambin posee una vlvula de alta temperatura. Todo esto est

calorifugado y controlado mediante un controlador PID para mantener una temperatura

de 330C aproximadamente. Inmediatamente despus del portafiltro existe una conexin

roscada. Todos estos elementos que actualmente se encuentran instalados en la planta

piloto y pertenecen al tren de muestreo de alquitranes tendrn un uso comn para el

mismo y el tren de muestreo de gases que se pretende implantar a excepcin del

material del filtro de dedal (en el caso del tren de muestreo de gases es de cuarzo) que se

coloca.

En la actualidad la conexin roscada se asocia a un elemento metlico en forma de

gancho al que se conectar un tubo de vitn que conduce el gas hacia el condensador ytras este estn situados los elementos restantes del tren de muestreo de alquitranes.

Se quiere realizar una modificacin que permita el uso mutuo de la parte comn de los

dos trenes de muestreo. Tambin facilitar la colocacin de la parte no comn del tren

de muestreo de gases en una planta superior, por motivos de espacio y orden.

La modificacin consiste en la implantacin de un elemento que se fabricar en acero

inoxidable ir desde la conexin roscada (que est al final de la parte comn de los dos

trenes de muestreo) hasta el comienzo del primer elemento individual del tren demuestreo de gases, que es el condensador. El elemento se fabrica de acero inoxidable


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debido a la resistencia trmica y las excelente resistencia a la corrosin que este material

presenta.

Consta de las siguientes partes:

Rosca hembra (1) que se conecta a la conexin roscada de la parte comn (Verfigura 1 y 2). A su vez poseer una T con una vlvula de alta temperatura

roscada o embridada a la que le seguir una rosca hembra (2). Esta conexin 2

tendr como funcin desviar el gas hacia el tren de muestreo de alquitranes. Al

conectar la rosca hembra 1 con la conexin roscada actualmente colocada se

puede desviar el gas o bien hacia el tren de muestreo de alquitranes abriendo la

vlvula de la conexin en T o bien hacia el tren de muestreo de gases cerrando la

vlvula de la conexin en T.

Una tubera de acero inoxidable de 3/8 a la que le sigue un pequeo tramo detubo de vitn (1cm de dimetro) (se explica a continuacin). Esta tubera tiene

como misin conducir el gas hacia la planta superior. Se coloca sobre ella un

cable calefactor asociado a un lazo cerrado con un controlador PID con el

objetivo de mantener la temperatura adecuada en el tramo (unos 330C). Aguas

arriba de la tubera hay un termopar para la medida de la temperatura en ese

punto introducido a travs de una rosca M16. La tubera tendr una longitud

aproximada de 3 m.

Tras este elemento se coloca una vlvula de corte enroscada capaz de resistir330C con el objetivo de permitir el fcil desmontaje de la tubera de acero

inoxidable para limpiarla o renovarla en el caso de que fuese necesario.

Por ltimo hay un codo de 90 que colocar un pequeo tramo de tubera a 90

con la tubera de subida hacia la planta superior. En este tramo tambin se

coloca una vlvula de alta temperatura roscada que permitir cuando sea

necesario el acceso del gas al condensador.

Para realizar la conexin entre el condensador y la tubera de acero inoxidable se

coloca un pequeo tramo de tubo de vitn. Al ser este tramo tan pequeo se

concluye que no es necesario la colocacin de un calorifugado, ya que habr

pequeas prdidas de calor, nunca las suficientes para llevar el gas por debajo de

100C que producira la condensacin del gas con la consecuente prdida de

elemento a analizar, como se ver ms adelante.

Los siguientes grficos ilustran los elementos que se acaban de describir:


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Figura 1. Elementos comunes para los dos trenes de muestreo. Colocados en la actualidad en la

planta

Rosca

hembra

M16

vitn

Suelo planta 3

Material: acero inoxidable

Dvitn= 1 cm

Vlvulas de corte con bridas o roscadas

Uniones roscadas con misma roscaCable

calefactor2,3 m

1,3 m

Rosca 1

Conexin

alquitranes

Rosca 2

Termopar

Figura 2. Elemento nuevo a colocar. Modificacin

La justificacin de la colocacin de vlvulas en este tramo se explica con detalle en la

memoria justificativa (Apartado 3.2).

4. Condensador

Como se ha mencionado se conecta al pequeo tramo de vitn. (Ver figura 2). Elobjetivo del mismo es la condensacin de la mxima cantidad de alquitranes posible


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evitando la condensacin de agua que provocara una prdida de HCl y H2S al ser estos

elementos muy solubles en la misma.

La corriente fra es aceite trmico SHELL. Esta intercambiar calor con el gas de

gasificacin haciendo que el mismo se enfre. Se dispondrn en contracorriente con el

objetivo de maximizar el intercambio de calor. La corriente fra de aceite se introduce

por debajo mientras que la corriente de gas se introduce por arriba del condensador.

Este aceite posee excepcional estabilidad trmica que permite alcanzar una temperatura

de hasta 300C con un grado mnimo de craquizacin y oxidacin, por lo que mantiene

sus caractersticas durante largos periodos de tiempo.

El aceite se sita en un bao trmico de 12 L de capacidad asociado a un termostato de

inmersin con controlador de temperatura a travs de una resistencia elctrica. El rango

de temperaturas a las cuales se puede trabajar depende de cada uno de los elementos que

componen la lnea de aceite trmico de forma que:

- El bao trmico puede trabajar en el rango de +5C -200C (1C)

- El termostato de Inmersin puede trabajar en el rango de +5C -200C (0,1C)

- El aceite trmico puede trabajar en el rango de -18C-220C

Por tanto se concluye que el rango de temperaturas de trabajo viene limitado por el bao

trmico y el termostato y es de +5C -200C (1C)

As mismo asociado al termostato de inmersin existe una bomba de circulacin con

caudal regulable para introducir el aceite en el condensador cuya presin/caudal son de

150 mbar/12L/min. .

Vlvulas de tres vas

Se sitan 2 vlvulas de tres vas para cerrar las lneas donde se colocan los trenes de

impingers y la bolsa de muestreo de tefln. (Vlvulas V5 y V6. Figura 3).


Por los motivos que se explican con detalle en la memoria justificativa se sita a travs

tras el condensador de forma paralela con el tren de borboteadotes, una bolsa de

muestreo de tefln de 3 litros con vlvula de tefln antiretorno. (Ver figura 3). El bolso

de muestreo permite trabajar en un rango de temperaturas de -240C a 205C. Existen

bolsos de tedlar que funcionan a un rango de temperaturas en de -36C-108C,


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resultando imposible usarlas en esta aplicacin ya que las lneas del tren se mantienen

por encima de 120C para impedir la condensacin de agua.

Se plantean varias formas de llenar la bolsa de muestreo (mirar memoria justificativa

4.2), aunque se decide llevarlo a cabo de la siguiente forma:

La bolsa se dispone en el interior de un recipiente que facilite la visualizacin del

llenado de la bolsa. El recipiente se puede escoger por ejemplo de borosilicato o

metlico con una ventana de borosilicato o metacrilato.

El recipiente ha de poseer una entrada conectada a la vlvula de la bolsa para efectuar su

llenado y una salida conectada a un tubo flexible, para facilitar la apertura del

recipiente, del cual aspirar la bomba del sistema de control el gas ubicado en el interior

del recipiente. El mismo ha de permitir su apertura para la extraccin de la bolsa de

muestreo.

El recipiente se coloca de forma paralela al tren de borboteadotes, entre V5 y V6. Tras

el recipiente en esta lnea se coloca una conexin abierta a la atmsfera.

La forma de llevar a cabo el llenado de la bolsa es la siguiente:

1. Se sita V5 (vlvula de 3 vas) de forma que el gas fluya por la lnea de la bolsa

de muestreo

2. Se conecta la bomba del sistema de control orientando V6 (de 3 vas) hacia lalnea de la bolsa de muestreo. La bomba aspirar aire de una tubera elstica que

conecta con el recipiente en cuyo interior se encuentra la bolsa de muestreo y de

la atmsfera a travs de una conexin a la misma. Al aspirar aire del interior del

recipiente produce una depresin que se ve compensada en el interior del

recipiente por el llenado de la bolsa con gas de gasificacin.

3. Cuando la bolsa est suficientemente llena (lo que se llena depende de lo que

aspire la bomba), la bomba aspirar gas de la conexin a la atmsfera. De esta

forma se obtiene la bolsa con gas de gasificacin.4. Para sacar la misma del tren de muestreo se cierra la vlvula V5 (se orienta hacia

el tren de borboteadotes) para impedir que se vace cuando se abra el recipiente

y se lleva a analizar.

Previo uso de la bolsa hay que realizar una limpieza en la misma con nitrgeno, como

se indica en el Anexo 2.

5.

Tren de Impingers


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Consta de una serie de borboteadotes que en su interior contienen una solucin

determinada, segn el componente a muestrear. El muestreo se lleva a cabo de forma

separada para cado uno de los componentes, de forma que se va cambiando la solucin

cada cierto tiempo determinado y se consigue captar cada uno de los componentes por

separado para efectuar el posterior anlisis.

Segn el componente a muestrear las soluciones que son utilizadas son las siguientes:

NH3:

2 Impingers de 500 ml con solucin de H2SO4 de 5%.

1 Impinger con slica gel u otro desecante

HCN:

2 Impinger de 500 ml con solucin de NaOH al 5% (llenos con 200ml para

tiempo de muestreo de 15 minutos o con 100 ml para reducir el tiempo de

muestreo)

1 Impinger con slica gel u otro desecante

HCl:

4 Impinger de 30 ml con agua (absorbe en su totalidad al HCl).

1 Impinger con slica gel u otro desecante con 30 g como mximo

H2S:

Se escoge una solucin en funcin del mtodo analtico que vaya a ser usado despus.

5 Impinger de 30 ml con solucin de:

- NaOH o KOH fuerte: Se puede usar en el caso en el cual el gas no tenga

alta concentracin de CO2, ya que este reduce la capacidad de absorcin

de de la solucin hacia el H2S.

- Acetato de Zinc

- Acetato de plomo


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1 Impinger con slica gel u otro desecante con 30 g como mximo

Ver memoria justificativa para comprender detalles acerca de soluciones absorbentes.

6. Sistema de control

Es un sistema capaz de realizar la medida del caudal que se est muestreando as como

la temperatura del gas introducido en el sistema de control y la presin del pitot

conectado en la sonda de muestreo.

El sistema de control consta de dos partes:

- Muestreador Bravo Basic M TECORA

Es un muestreador atmosfrico porttil de caudal constante con temporizador tipo

semanal de cristal lquido. Dispone de una bomba de membrana con un rango de

caudales comprendido entre 0,15 y 35 L/min. El control de caudal viene dado por 2

medidores de caudal de alta y baja. Posee, as mismo, un elemento para la verificacin

de la prdida de carga sobre el elemento de recoleccin con escala de 0 a 1 bar. Mide la

temperatura en el gas que entra en el contador volumtrico.

- Medidor porttil MAPRESA Madur

Se trata de un medidor de presin, temperatura y velocidad del gas asociado

respectivamente a puente semiconductor, un termopar y un tubo pitot.


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Figura 3. Tren de muestreo (bolsa de muestreo con caja)

4.2. Memoria justificativa

4.2.1. Introduccin

Se expone a continuacin la memoria justificativa que se divide en varios apartados. Se

tratan temas relacionados con:

Discusin de la eleccin de los componentes del tren de muestreo.

La disposicin de las vlvulas en el tren de muestreo.

Los usos del tren de muestreo y la disposicin de los componentes del mismo

para cada uno de ellos.

Un diagrama de temperaturas.

El traceado elctrico que se coloca en el tren de muestreo.


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4.2.2. Discusin de la eleccin de los componentes del tren de muestreo

A continuacin se realiza una exposicin de los motivos principales por los que han

sido elegidos cada uno de los elementos que componen el tren de muestreo. Son

numerados de la misma forma que en la memoria descriptiva (Apartado 4.1).

1. Sonda

Debido a que el caudal requerido en el tren de muestreo de contaminantes es similar al

del tren de muestreo de alquitranes (2-3 L/min), se decide utilizar para el de

contaminantes la sonda instalada para el de alquitranes.

2. Filtro

Debido a la naturaleza de los componentes que se muestrean en el tren que este

proyecto ocupa, se eligen filtros de dedal de las mismas dimensiones que los que se

utilizan para el muestreo con el tren de alquitranes con diferencia en el material, que en

este caso es cuarzo.

La razn por la que debe estar calorifugado es impedir que condensen alquitranes sobre

el mismo. Si la temperatura disminuyese, que es el caso de no estar calorifugado, la

condensacin de alquitranes sobre el filtro causara problemas a la hora de llevar a cabo

el muestreo.


El motivo de la colocacin de este elemento es que se quiere realizar una modificacin

que permita el uso mutuo de la parte comn de los dos trenes de muestreo. Tambin

facilita la colocacin de la parte no comn del tren de muestreo de gases en una planta

superior, por motivos de espacio y orden.

Se fabrica en acero inoxidable porque es un material que permite trabajar a la

temperatura que necesaria (se mantiene a 330C aproximadamente), adems de ser un

material que presenta excelentes cualidades ante la corrosin de los elementos

contaminantes que son tratados.

Por otra parte el dimetro de la tubera tiene que ser 3/8 porque con este dimetro la

velocidad del gas son unos 0,8 m/s, velocidad suficiente para que el H2S no se adsorba

en la superficie del acero inoxidable ((3) VTT, 1998). Se valor construir la tubera con

un dimetro menor para asegurar que la velocidad del gas por la misma fuese lo

suficientemente alta, pero se concluy que si el dimetro es demasiado pequeo al


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condensarse los alquitranes en el interior de las paredes de la tubera podan surgir

atascos y problemas para la limpieza de la misma.

4.

Condensador

El objetivo del mismo es la condensacin de la mxima cantidad de alquitranes posible

evitando la condensacin de agua que provocara una prdida de HCl y H2S al ser estos

elementos muy solubles en la misma.

Se escoge de borosilicato debido a la resistencia trmica de este material teniendo en

cuenta que el condensador se encuentra a unos 120C, de doble serpentn para aumentar

el rea de intercambio de calor en contraste con los de doble pelcula o los de serpentn

simple. La disposicin de las corrientes en el interior del condensador se escoge de

manera que el intercambio de calor es mximo (contracorriente). Se ha de comentar que

el nico problema que puede causar en un principio la eleccin del condensador de

doble serpentn, es la limpieza del mismo.

Vlvulas de tres vas

Se decide situar dos vlvulas (V5 y V6) de tres vas para cerrar las lneas donde se

colocan el tren de borboteadores y la bolsa de muestreo de tefln. En el apartado dedisposicin de vlvulas en el tren de muestreo (4.2.3) pueden observarse las dos

disposiciones propuestas, aunque finalmente se decide adaptar la que corresponde al uso

de vlvulas de 3 vas debido a su simplicidad y a la reduccin de accesorios para el tren

de muestreo.


El objetivo de su colocacin es la toma de muestra del gas de gasificacin para dosfines:

Analizar el contenido en HCl, NH3, HCN y H2S con el objeto de poder

contrastar los resultados obtenidos en este anlisis, con los que se

obtendrn a travs del anlisis de las soluciones captadoras de cada uno

de estos componentes, situados en el interior de los impingers (mdulo

que se explicar en el apartado precedente).


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Analizar el contenido en O2, H2, N2, CO, CH4, H2O, alquitranes y otros

compuestos de inters y chequear la medida del analizador on-line

situado en la actualidad en la planta piloto.

El material escogido es tefln debido a que es el material qumico ms inerte y se puede

utilizar a temperaturas extremas. De hecho es inerte frente a todo compuesto qumico

excepto a los compuestos de lcali, el flor a alta temperatura y ciertos compuestos

halgenos como el trifluoride de la clorina a presiones y temperaturas elevadas.

Para realizar el llenado de la bolsa se discuten varias alternativas:

Conectar la bolsa de muestreo directamente a la lnea, sin utilizar ningn tipo de

dispositivo de aspiracin. Se concluye que no es seguro el uso de este mtodo ya

que no se puede asegurar que la bolsa se llene lo suficiente. Esto es porque

quizs el gas no tenga la presin necesaria para introducirse en el interior de labolsa. (Figura 4).

Disponer la bolsa de muestreo en el interior de un recipiente. Es la opcin

escogida y ha sido explicada con detalle en el apartado 4.1 memoria descriptiva.

Hay que comprobar la posibilidad de usar este mtodo. El problema del mismo

es la incapacidad de asegurar el llenado de la bolsa, ya que la vlvula antiretorno

de la misma necesita que se aplique sobre ella cierta presin para abrirse (Figura

3).

Otra opcin es el uso de una pequea bomba suministrada por el mismo

fabricante de las bolsas, conectada a la tubera del gas de gasificacin por un

lado, y por el otro conectado a la bomba. Esta forma de llevar a cabo el llenado

de la bolsa nos asegura el llenado de la misma, pero a su vez hacemos hincapi

en la posibilidad del deterioro de la bomba debido a que el gas muestreado

contiene alto contenido en partculas, trazas de alquitranes y otras sustancias

corrosivas. Se descarta esta opcin debido a que la bomba que suministra el

fabricante con este fin no puede trabajar por encima de 40C, por lo que

imposibilita su uso, ya que el gas se introduce en la bolsa a 120C.

5. Tren de borboteadores

Para evitar la condensacin de agua previa al tren de borboteadores todas las lneas del

tren de muestreo a 120C a travs del uso de cables calefactores. Por tanto la

temperatura del gas antes de circular por el tren de borboteadores son unos 120C

aproximadamente. El mismo est sumergido en un bao de hielo a 0C, para minimizar

la prdida de solucin absorbente.


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En todo caso se coloca un borboteador de slica gel tras el resto que contienen las

soluciones absorbentes con el objeto de eliminar la humedad que pueda existir aguas

arriba de la bomba para evitar el posible desgaste que la misma podra sufrir.

Segn el componente a muestrear las soluciones que pueden ser utilizadas son las

siguientes:

NH3:

2 borboteadores de 500 ml con solucin de HCl o H2SO4 de 5%.

1 borboteador con slica gel u otro desecante

Se pueden utilizar de manera indistinta uno de los dos, se elige el H2SO4 al 5%.

HCN:

2 borboteadores de 500 ml con solucin de NaOH al 5% (llenos con 200ml para

tiempo de muestreo de 15 minutos o con 100 ml para reducir el tiempo de

muestreo)

1 borboteador con slica gel u otro desecante

HCl:

4 borboteadores de 30 ml con agua (absorbe en su totalidad al HCl).

1 borboteador con slica gel u otro desecante con 30 g como mximo

Se escoge esta solucin, aunque se sabe que si existen compuestos orgnicos pueden

absorberse en la misma y causar problemas en el caso de anlisis mediante

cromatografa inica. En el caso tratado se eliminan muchos de estos compuestosorgnicos mediante la condensacin de los mismos en el condensador colocado en el

tren de muestreo.

H2S:

5 borboteadores de 30 ml con solucin de:


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- CdSO4: Es muy txico y hay deben tomarse muchas precauciones para

su uso (Ver ficha de Seguridad en documento complementario del

proyecto). Existen otras soluciones que son tan vlidas como esta y tienen

menor grado de toxicidad, como se expone a continuacin.

- NaOH o KOH fuerte: Se puede usar en el caso en el cual el gas no tenga

alta concentracin de CO2, ya que este reduce la capacidad de absorcin

de de la solucin hacia el H2S. No se puede asegurar que el contenido en

CO2 del gas sea reducido, debido a que se trata de gas de gasificacin de

biomasa. Por tanto se decide en un principio no utilizar estas soluciones.

- AcZn: Es menos txico que el CdSO4. Se puede analizar despus

mediante cromatografa inica.

- Acetato de plomo: Es menos txico que el CdSO4. Se puede analizarfcilmente mediante colorimetra.

La eleccin final de la solucin a utilizar depende casi en su totalidad, del mtodo

analtico a utilizar a posteriori.

1 borboteador con slica gel u otro desecante con 30 g como mximo

6. Sistema de control

Se escoge un sistema capaz de realizar la medida del caudal que se est muestreando as

como la temperatura del gas introducido en el sistema de control. Se realiza la eleccin

de un sistema de control capaz de atenuar pequea fluctuaciones que pueda sufrir el

flujo de gas.

Se decide utilizar el medidor porttil para poder medir la presin total y esttica a travs

del uso de un tubo pitot y a partir de stas poder determinar la velocidad del fluido. Deesta forma se puede llevar a cabo el muestreo isocintico. Esto quiere decir muestrear a

la misma velocidad a la que circula el gas. El muestreo isocintico tiene sentido

especialmente cuando se trata de muestreo de partculas o aerosoles, para que el mismo

sea significativo.


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Figura 3. Opcin 1.Tren de muestreo (bolsa de muestreo con caja)

Figura 4.Opcin 2. Tren de muestreo (bolsa de muestreo sin caja)


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3.3.3. Disposicin de vlvulas en el tren de muestreo

Se proponen dos disposiciones diferentes de vlvulas, una de ellas utilizando una

conexin en T y dos vlvulas para tramos en los que se unen tres conductos y otra

haciendo uso de vlvulas de tres vas en esto tramos.

Disposicin 1

V1: Vlvula de corte colocada tras el punto de muestreo para permitir el paso del gas.

La temperatura mxima a la que estar sometida es de 330C.

V2: Vlvula de corte para acceder al tren de alquitranes. Se necesita su colocacin para

evitar que parte del gas se vaya por la ruta del tren de alquitranes cuando pretenda

realizar el muestreo de gases o la recogida de gas en la bolsa de muestreo. Esto es,

cuando abra V1 y pretenda que el gas siga el camino hacia V4. La temperatura mxima

a la que puede estar sometida es de 330C.

V3: Vlvula de corte. Se expone que la colocacin de la misma es necesaria por los

siguientes motivos:


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Cuando se pretenda que el gas acceda al tren de alquitranes, si la vlvula no

existiese y solo estuviese implantada V4 (Ver figura) el gas llegara hacia la

misma al mismo tiempo que a V2, y al estar funcionando el tren de alquitranes

y no el de gases el cable calefactor que va desde V3 a V4 estara apagado dando

lugar a la condensacin de muchos de los componentes que posee el gas,provocando incidentes. Uno de ellos es la acumulacin de alquitranes

condensados en el conducto que va a V2 dificultando el paso de gas hacia el tren

de muestreo de alquitranes. Adems el gas que se encuentre en la tubera hacia

V4 va disminuyendo su temperatura a medida que pasa el tiempo por no estar

calorifugado, pudiendo mezclarse con el gas que est entrando en el tren de

muestreo de alquitranes, provocando la condensacin de muchos alquitranes

antes de que el gas entre en el condensador.

Estas vlvulas ests roscadas. Cuando se realice al muestreo de alquitranes,

parece ms fcil poder desmontar por debajo de la brida de V3 que por la de V4.

Lo que se pretende explicar es que existir la necesidad de desmontar el tramo

por el que pasa gas cuando se realiza el muestreo de alquitranes, y si tenemos la

vlvula 3 colocada solo tendremos que lavar esta parte para colectar los

alquitranes condensados. En el caso de que no se coloque se tendra que lavar la

tubera completa para poder contabilizar el total de alquitranes que estn

pasando.

La temperatura mxima a la que est sometida es de unos 330C.

V4: Se trata de una vlvula de corte. Su colocacin es necesaria para facilitar el trabajo

a la persona que vaya a realizar el muestreo de gases. Esto es porque esta persona se

encontrar en la planta 3 de la planta piloto y V3 est en la planta 2. La misma persona

que abra V1 se encargar de abrir V3 y de ver que V2 est cerrada. Al estar colocado el

cable calefactor a 330C, la vlvula est expuesta a esta temperatura.

V5: Se trata de una vlvula de corte. Es necesario colocarla con el objetivo de desviar el

gas hacia la bolsa de muestreo. As mismo, se debe colocar V6, ya que cuando se

requiera llenar la bolsa de muestreo, hace falta aislar el tren de borboteadores y obligar

al gas a que pase nicamente por la ruta deseada, que es la ruta indicada para llenar la

bolsa de muestreo. Ambas vlvulas pueden estar sometidas como mximo a 160C.

V7: Se trata de una vlvula de corte. Como se muestra en la figura est colocada en la

ruta del llenado de la bolsa, antes del sistema de control. De la misma forma V8 est

colocada en la ruta del tren de borboteadotes, antes del sistema de control.

La colocacin de ambas es necesaria para aislar cada una de las rutas. Cuando nuestroobjetivo sea el llenado de la bolsa de muestreo, la bomba del sistema de control debe


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aspirar aire del interior de la caja donde la bolsa est situada, pero no de la lnea del tren

de Impingers. As mismo, cuando el objetivo sea el muestreo en el tren de Impingers la

bomba del sistema de control debe aspirar gas de la lnea del mismo y no del interior de

la caja donde est situada la bolsa de muestreo. Ambas vlvulas sern de baja

temperatura estando sometidas como mximo a unos 40C.

Disposicin 2

Es la disposicin que se adopta en el tren de muestreo por los motivos que a

continuacin se exponen. Como ya se ha comentado, consiste en la colocacin de

vlvulas de 3 vas en lugar de conexiones en T y dos vlvulas en las uniones de tres

tramos.

Se expone a continuacin el motivo de esta disposicin.

V5: Se trata de una vlvula de tres vas. Une los tramos condensador- impingers-

entrada a bolsa de muestreo.

Se propone la colocacin de esta vlvula debido a la simplificacin a la hora de poner el

cable calefactor en la lnea. Esto es, poner el cable en una sola lnea en lugar de ponerlo

en dos. Por otra parte, disminuye la posibilidad de encontrar puntos fros. Adems

gracias a esta disposicin se reduce la instrumentacin al tener que colocar nicamente

una vlvula en lugar de dos y una T. De esta forma disminuye la distancia entreequipos, pudiendo colocar las lneas ms cortas. Este efecto es positivo teniendo en

cuenta que las lneas deben mantenerse por encima de cierta temperatura para evitar la

condensacin de gases con la consecuente prdida de componentes a muestrear. Al

tratarse de gases, la temperatura puede bajar de forma muy rpida, por tanto colocando

las lneas cortas, la posibilidad de una cada de la temperatura se hace menor.

V6: Al igual V5 es una vlvula de tres vas de borosilicato. Se propone su colocacin

con el nico objetivo de simplificar el tren de muestreo reduciendo la instrumentacin

necesaria.

Se muestra a continuacin el grfico:


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3.2.3. Diferentes rutas del tren de muestreo

Con el objetivo de aclarar el uso del tren de muestreo de gases, se exponen a

continuacin las rutas posibles a seguir por el gas. En el siguiente grfico se ilustra la

posicin que deben adquirir las vlvulas segn la ruta que vaya a seguir el gas. Estas

rutas son las siguientes:

Ruta 1: El gas se dirige hacia el tren de muestreo de alquitranes.

Ruta 2: El gas se dirige hacia el tren de muestreo de gases diseado en este proyecto.

Ruta 3: El gas se dirige hacia la bolsa de muestreo de gases.

Se indica como:

A: Vlvula abierta

C: Vlvula cerrada

I. Indiferente


20/23



Ruta 1. Tren de alquitranes

Ruta 2. Tren de Impingers


21/23



FILTRO

CALORIFUGADO

SISTEMA DE

CONTROL

T

R2: A

R2: C

R2: A

R2: A R2: A

R2: C

R2: A

R2: C

Ruta 3. Bolsa de muestreo


22/23



4.2.4. Diagrama de temperaturas y traceado elctrico

A continuacin se presenta un diagrama de temperaturas. Expone las distintas

temperaturas a las que el gas estar expuesto a su paso por el sistema as como los

cables calefactores colocados.

Como se puede observar, la temperatura de alguno de los puntos no ser la misma para

las diferentes rutas que el gas puede seguir. Se elegirn vlvulas capaces de aguantar la

temperatura mxima a la que pueden estar sometidas.

Se debe colocar traceado elctrico en ciertos tramos del tren de muestreo. Esto es como

ya se ha mencionado, porque el gas que se hace pasar por el mismo tiene cierto

contenido en humedad y si se permite que la misma se condense, parte de los

compuestos que vamos a muestrear se absorben en el agua que condensa.

Para ser exactos se colocan dos tramos con cables calefactores que se indican el la

figura siguiente:

1. El primero que se observa se mantiene a unos 330C. Esto es porque cuanto a

ms temperatura mantenga el cable calefactor, menos alquitranes se condensan

en el conducto. Adems, a partir de 330C no existen condensaciones de

alquitranes para las concentraciones tpicas de gasificacin.

2. El segundo cable se mantendr a unos 160C para evitar que se produzca la

condensacin de humedad.

Para fijar el cable calefactor a la tubera se utiliza una cinta adhesiva adecuada de alta

temperatura. Solo se puede utilizar para el tramo de 160C porque no es capaz de resistir

330C de temperatura.

A continuacin se expone el diagrama que muestra los niveles trmicos en el tren de

muestreo:


23/23


CALORIFUGADO

SISTEMA DE

CONTROL

T

Cable calefactor a

330C

Cable calefactor a

160C

330C

160C

0C

40C

20C

:

DefiniciÃ³n del tren de muestreo

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