·         Principio.

Una muestra de gas se extrae de la chimenea. Se analiza en la muestra de gas los porcentajes de dióxido de carbono (CO2), oxígeno (O2) y monóxido de carbono (CO). Si se requiere la determinación de la masa molar seca y el aire en exceso se debe usar para el análisis un analizador Orsat o un analizador específico (método 100).

·         Aplicabilidad.

Este método es aplicable para determinar las concentraciones de CO, CO2 y O2, aire en exceso y la masa molar seca de la muestra de una corriente de gas de un proceso de combustión de un combustible fósil. El método puede también aplicarse a otros procesos en los cuales se ha determinado que otros compuestos diferentes a CO2, O2, CO, y nitrógeno (N2) no están presentes en concentraciones suficientes para afectar los resultados.

Otros métodos, conocidos como modificaciones del procedimiento son también aplicables para algunas de las determinaciones. Algunos ejemplos de métodos específicos y modificaciones incluyen: (1) método de muestreo multipunto usando un analizador Orsat para analizar muestras individuales obtenidas en cada punto; (2) un método usando cálculos estequiométricos de CO2 y O2 para determinar la masa molar seca y el aire en exceso; (3) asignando un valor de 30.0 a la masa molar seca a falta de mediciones reales, especialmente para procesos de combustión de gas natural, carbón, fuel oil o crudo de castilla.

La figura 5.15 muestra el analizador de gases de combustión marca Bacharach 300-NSX que consta de varias celdas electroquímicas que sirven para determinar a través de lectura directa la concentración de oxígeno (O2) y monóxido de carbono (CO) en los gases de combustión, y calcular la concentración de dióxido de carbono (CO2) al introducirle al equipo el combustible que se esta utilizando.

Figura 5.15.  Analizador Bacharach 300 NSX.

La figura 5.16 muestra un aparato Orsat para el análisis de los gases de combustión. Las partes esenciales son una bureta para medir el volumen de los gases y varios burbujeadores conectados entre sí a través de una tubería común. Cada burbujeador contiene una solución absorbente y puede aislarse para que el gas, con un volumen determinado, pase a través de ellos. Cada solución absorbe un determinado componente, de manera que si se mide el volumen antes y después de pasar por cada solución, la diferencia representará el volumen absorbido por ella, que corresponde al componente que la solución en cuestión es capaz de absorber.

El gas se introduce o se extrae del aparato, subiendo o bajando la botella niveladora, que contiene agua. La bureta se llena con los gases de combustión y su volumen se determina cuidadosamente. Luego, se pasa el gas al recipiente que contiene una solución concentrada de hidróxido de potasio que absorbe el dióxido de carbono (CO2); el gas remanente se regresa a la bureta medidora y se determina el volumen; la diferencia con el volumen original representa el dióxido de carbono absorbido.

 
Figura 5.16.  Aparato Orsat para analizar gases de combustión.

                                                                                  (5.10)

De modo similar, se va haciendo pasar el resto por el burbujeador que contiene una solución alcalina de pirogalol que absorbe oxígeno (O2).

                                                                                   (5.11)

Después se hace pasar por el burbujeador que contiene una solución ácida de cloruro cuproso para absorber el monóxido de carbono (CO).

                                                                                 (5.12)

                                                                                         (5.13)

El análisis Orsat es en base seca; esto quiere decir que no se tiene en cuenta el vapor de agua presente en los gases de combustión.

Si los gases de combustión contienen dióxido de azufre, hidrocarburos u otros gases diferentes a CO2, CO, O2 y N2, el análisis Orsat normal no los determina, y los adiciona al valor del dióxido de nitrógeno (N2).

Una vez realizado el análisis Orsat (análisis de los gases de combustión) se determina la masa molar del gas seco en la chimenea a partir del porcentaje molar de los gases de combustión.

                                   (5.14)

En la cual:

Md = Masa molar del gas seco en la chimenea, g/mol.

La ecuación 5.14 no considera el argón en el aire (aproximadamente 0.9%, con un peso molecular de 39.9). Un error negativo de aproximadamente 0.4% es introducido. El personal técnico puede escoger incluir el argón en el análisis de la masa molar del gas seco en la chimenea.