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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
TABLA DE CONTENIDO
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1. Introducción …………………………………………………………………………..
2. Definición localización sondas para equipo Auto-Extract 6000-3
2.1 Descripción mediciones gases O2 y CO en malla …………………………..
2.2 Mediciones gases O2 y CO en malla. …………………………………………
2.3 Desviaciones de O2 por punto respecto a promedio ……………………….
2.4 Desviaciones d O2 por punto respecto a valores máximos ………………..
2.5 Desviaciones de O2 por punto respecto a valores mínimos ……………….
2.6 Ubicación sondas para medición multipunto ……………………………......
2.7 Medición de CO en puntos seleccionados …………………………………..
2.8 Desviación de las medidas con un solo punto de muestreo ………………
3. Definición montaje y diseño sondas fijas …………………………………………
4. Mediciones aire para combustión …………………………………………………
4.1 Mediciones aire total ……………………………………………………………
4.2 Mediciones aire bajo parrilla …………………………………………………..
5. Flujo gases de combustión ………………………………………………………..
3
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Pág.
Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
1. INTRODUCCION
El Ingenio Madre Tierra adquirió un equipo Auto-Extract 6000-3 a
principios del 2013, con el propósito de optimizar la medición de O2
y CO en el ducto para salida de gases después de la zona de
convección, en la caldera Foster Weeler.
Valvexport Inc. entrego los planos para instalar los puertos en una de
las paredes de la caldera, con el propósito de que la planta realizara
registro de las emisiones en malla una vez la caldera estuviera en
operación.
La planta solicito que Valvexport enviara un Ingeniero con los
equipos necesarios para realizar las mediciones en malla y
aprovechando su viaje realizara mediciones de aires total y primario.
Adicionalmente se tomaron mediciones de flujos de gases.
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2.1 DESCRIPCIÓN MEDICIONES GASES O2 Y CO EN MALLA
Valvexport Inc. realizó medición en malla de
O2 y CO sobre 25 puntos en la sección
transversal del ducto que conduce los gases
de combustión. Esta mediciones se realizaron
los días 7, 8 y 9 de Mayo.
Se ingreso una sonda por los puertos A, B, C,
D y E a 5 profundidades diferentes.
En la siguientes paginas se presenta las
mediciones realizadas en malla.
2. DEFINICIÓN LOCALIZACIÓN SONDAS PARA EQUIPO AUTO-EXTRACT
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2.2 MEDICIONES GASES O2 Y CO EN MALLA
CONCENTRACION GASES (SECO) 07/05/14
PROF. GAS Puerto
A B C D E
5 O2 3.9 4.6 4.5 4.3 4.7
CO 524 592 435 363 259
4 O2 4.6 4.8 4.7 4.7 5.0
CO 432 523 552 252 133
3 O2 4.7 4.9 4.7 5.3 5.0
CO 623 438 331 225 206
2 O2 3.6 5.0 4.2 4.8 4.2
CO 562 463 382 165 244
1 O2 4.2 4.7 3.8 4.2 4.5
CO 247 410 154 150 182
CONCENTRACION GASES (SECO) 08/05/14
Puerto A B C D E
4.4 3.8 5.1 4.7 4.5
639 753 472 743 178
4.4 4.2 5.3 4.5 5.0
736 457 256 458 135
4.8 5.1 4.5 5.1 4.5
378 555 674 753 156
4.5 5.1 4.7 4.9 3.9
253 373 653 325 134
4.1 3.6 3.8 4.3 3.2
410 672 470 251 336
CONCENTRACION GASES (SECO) 09/05/14
Puerto A B C D E
4.4 3.8 5.1 4.7 4.5
639 753 472 743 178
4.4 4.2 5.3 4.5 5.0
736 457 256 458 135
4.8 5.1 4.5 5.1 4.5
378 555 674 753 156
4.5 5.1 4.7 4.9 3.9
253 373 653 325 134
4.1 3.6 3.8 4.3 3.2
410 672 470 251 336
Las tablas abajo presentan las mediciones de O2 y CO para cada uno de los puntos en
malla y para cada uno de los días en que se realizaron las mediciones.
Para la selección de puntos de monitoreo continuo se determinaron los valores promedio
de cada día, así como los valores máximos y mínimos promedio de los tres días de
medición.
En las siguientes paginas se presentan las desviaciones para cada uno de los valores con
respecto al promedio, a los máximos y mínimos.
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2.3 DESVIACIONES DE O2 POR PUNTO RESPECTO A PROMEDIO
Estas tablas presentan los % de O2 seco en los días 7, 8 y 9 de Mayo
% O2 (SECO) 07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 3.9 4.6 4.5 4.3 4.7
4 4.6 4.8 4.7 4.7 5.0
3 4.7 4.9 4.7 5.3 5.0
2 3.6 5.0 4.2 4.8 4.2
1 4.2 4.7 3.8 4.2 4.5
Prom 4.5
% O2 (SECO) DIA 2 08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.4 3.8 5.1 4.7 4.5
4 4.4 4.2 5.3 4.5 5.0
3 4.8 5.1 4.5 5.1 4.5
2 4.5 5.1 4.7 4.9 3.9
1 4.1 3.6 3.8 4.3 3.2
Prom 4.5
% O2 (SECO) DIA 3 09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.6 4.2 3.3 4.5 3.4
4 4.3 4.6 3.8 4.1 3.3
3 4.7 5.0 3.6 4.1 3.8
2 4.6 4.4 3.4 3.9 3.4
1 4.4 4.6 4.0 3.6 3.9
Prom 4.1
07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 -11.6 5.4 3.7 -1.4 7.1
4 5.4 10.5 7.1 8.8 15.6
3 7.1 12.2 8.8 20.7 13.9
2 -18.4 15.6 -3.1 10.5 -4.8
1 -3.1 7.1 -13.3 -3.1 3.7
08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 0.0 -13.5 17.0 8.5 3.4
4 1.7 -3.3 22.1 3.4 13.6
3 10.2 17.0 3.4 17.0 3.4
2 3.4 17.0 8.5 11.9 -10.1
1 -6.7 -16.9 -13.5 -1.7 -27.1
O2 (SECO) DIA 3 09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 5.1 -3.3 -23.7 3.4 -22.0
4 -1.7 5.1 -13.5 -5.0 -25.4
3 8.5 15.3 -18.6 -6.7 -11.8
2 5.1 0.0 -22.0 -10.1 -22.0
1 0.0 5.1 -8.4 -16.9 -10.1
Selección punto de medición valor promedio para minimizar las variaciones
El valor promedio de % de O2 se encontró en 4.4%. Las siguientes tablas presentan los
porcentajes de variación respecto a este promedio en cada punto.
La localización A1 corresponde al lugar donde hubo menor variación del promedio de
todos los valores.
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% O2 (SECO) 07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 3.9 4.6 4.5 4.3 4.7
4 4.6 4.8 4.7 4.7 5.0
3 4.7 4.9 4.7 5.3 5.0
2 3.6 5.0 4.2 4.8 4.2
1 4.2 4.7 3.8 4.2 4.5
Valor max.
5.3
% O2 (SECO) DIA 2 08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.4 3.8 5.1 4.7 4.5
4 4.4 4.2 5.3 4.5 5.0
3 4.8 5.1 4.5 5.1 4.5
2 4.5 5.1 4.7 4.9 3.9
1 4.1 3.6 3.8 4.3 3.2
Valor max.
5.3
% O2 (SECO) DIA 3 09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.6 4.2 3.3 4.5 3.4
4 4.3 4.6 3.8 4.1 3.3
3 4.7 5.0 3.6 4.1 3.8
2 4.6 4.4 3.4 3.9 3.4
1 4.4 4.6 4.0 3.6 3.9
Valor max.
5.0
07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 -25.9 -11.7 -13.1 -17.4 -10.3
4 -11.7 -7.4 -10.3 -8.8 -3.1
3 -10.3 -6.0 -8.8 1.1 -4.6
2 -31.6 -3.1 -18.8 -7.4 -20.2
1 -18.8 -10.3 -27.4 -18.8 -13.1
08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 -16.2 -27.6 -2.0 -9.1 -13.3
4 -14.8 -19.0 2.3 -13.3 -4.8
3 -7.7 2.0 -13.3 -2.0 -13.3
2 -13.3 -2.0 -9.1 -6.2 -24.7
1 -21.9 -30.4 -27.6 -17.6 -38.9
09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 -11.9 -19.0 -36.1 -13.3 -34.7
4 -17.6 -11.9 -27.6 -20.4 -37.5
3 -9.1 -3.4 -31.8 -21.9 -26.1
2 -11.9 -16.2 -34.7 -24.7 -34.7
1 -16.2 -11.9 -23.3 -30.4 -24.7
2.4 DESVIACIONES DE O2 POR PUNTO RESPECTO A VALORES MAXIMOS
Selección punto de medición valor máximo para minimizar las variaciones
Estas tablas presentan los % de O2 seco en los días 7, 8 y 9 de Mayo
El valor promedio de valores máximos de % de O2 se encontró en 5.2%. Las siguientes
tablas presentan los porcentajes de variación respecto a este promedio en cada punto.
La localización B3 corresponde al lugar donde hubo menor variación del promedio de
máximos valores.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
O2 (SECO) 07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 3.9 4.6 4.5 4.3 4.7
4 4.6 4.8 4.7 4.7 5.0
3 4.7 4.9 4.7 5.3 5.0
2 3.6 5.0 4.2 4.8 4.2
1 4.2 4.7 3.8 4.2 4.5
Valor min.
3.6
O2 (SECO) DIA 2 08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.4 3.8 5.1 4.7 4.5
4 4.4 4.2 5.3 4.5 5.0
3 4.8 5.1 4.5 5.1 4.5
2 4.5 5.1 4.7 4.9 3.9
1 4.1 3.6 3.8 4.3 3.2
Valor min.
3.2
O2 (SECO) DIA 3 09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 4.6 4.2 3.3 4.5 3.4
4 4.3 4.6 3.8 4.1 3.3
3 4.7 5.0 3.6 4.1 3.8
2 4.6 4.4 3.4 3.9 3.4
1 4.4 4.6 4.0 3.6 3.9
Valor min.
3.3
07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 11.5 32.9 30.8 24.4 35.1
4 32.9 39.4 35.1 37.2 45.8
3 35.1 41.5 37.2 52.2 43.7
2 2.9 45.8 22.2 39.4 18.1 1 22.2 35.1 9.4 22.2 30.8
08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 26.2 9.1 47.6 36.9 30.5
4 28.3 21.9 54.0 30.5 43.3
3 39.0 47.6 30.5 47.6 30.5
2 30.5 47.6 36.9 41.2 13.4 1 17.6 4.8 9.1 24.0 -8.0
09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 32.6 21.9 -3.8 30.5 -1.6
4 24.0 32.6 9.1 19.8 -5.9
3 36.9 45.4 2.7 17.6 11.2
2 32.6 26.2 -1.6 13.4 -1.6 1 26.2 32.6 15.5 4.8 13.4
2.5 DESVIACIONES DE O2 POR PUNTO RESPECTO A VALORES MINIMOS
Selección punto de medición valor minino para minimizar las variaciones
Estas tablas presentan los % de O2 seco en los días 7, 8 y 9 de Mayo
El promedio de los valores mínimos de % de O2, se encontró en 3.5%. Las siguientes
tablas presentan los porcentajes de variación respecto a este promedio en cada punto.
La localización E2 corresponde al lugar donde hubo menor variación del promedio de
mínimos valores.
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2.6 UBICACIÓN SONDAS PARA MEDICION MULTIPUNTO
Teniendo en cuenta las desviaciones máximas y mínimas encontradas para los valores
promedios, máximos y mínimos de % de O2 (ver paginas anteriores), indicamos en el dibujo
adjunto las posiciones ideales de los extremos de las 3 sondas.
La tabla presenta las desviaciones encontradas durante las 3 mediciones realizadas los días
7, 8 y 9 de Mayo 2014. Esto quiere decir que si el Auto-Extract hubiese tenido las sondas
instaladas esos días en estos puntos, las desviaciones habrían sido las indicadas en esta
tabla.
Punto Ubicación
sonda
Desviación
promedio % O2
(+) (-)
A1 0 0.3
B3 0.1 0.3
E2 0.7 0.1
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2.7 MEDICIONES CO EN PUNTOS SELECCIONADOS
Estas tablas presentan los valores de CO (ppm) en los días 7, 8 y 9 de Mayo
CO (ppm) 07 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 524 592 435 363 259
4 432 523 552 252 133
3 623 438 331 225 206
2 562 463 382 165 244
1 247 410 154 150 182
Prom 354
CO (ppm) 08 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 639 526 472 392 178
4 632 457 256 458 135
3 378 555 674 391 156
2 253 373 653 325 134
1 410 672 470 251 336
Prom 407
CO (ppm) 09 de Mayo
PROF. Puerto
A B C D E
5 649 542 465 523 245
4 543 701 652 623 672
3 657 685 764 514 624
2 521 629 712 783 552
1 469 209 489 632 629
Prom 583
MEDICIONES DE CO CON AUTOEXTRAC (PPM)
Fecha
Posición extremo sonda
Promedio con 3
sondas
Valores medidos en malla Desviaciones del promedio
medido en malla (%)
Promedio Máximos Mínimos A1 B3 E2
07/05/2014 247 438 244 310 353 623 133 -12
08/05/2014 410 555 244 403 407 674 134 -1
09/05/2014 469 685 244 466 583 785 209 -20
En la tabla resumen, se puede observar que las mediciones de CO varían % superiores
a las variaciones encontradas en el O2. La siguiente pagina nos permite conocer lo
que ocurriría si solo se tuviese un punto de medición.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
2.8 DESVIACION DE LAS MEDICIONES CON UN SOLO PUNTO DE MUESTREO
MEDICION ALEATORIA DE %O2
Punto Ubicación
sonda
Desviación
promedio % O2
(+) (-)
C2 0.4 -1.0
MEDICION ALEATORIA DE CO (PPM)
Fecha
Posicion extremo sonda
Valores medidos en malla Desviaciones del promedio
medido en malla (%)
Promedio Maximos Minimos C2
07/05/2014 383 353 623 133 8
08/05/2014 653 407 674 134 60
09/05/2014 712 583 785 209 22
Equipo instalado sobre la pared, centrado a lo ancho, con las sonda introducida 695 mm
Con un equipo instalado en la pared, como típica se instalan en los ductos que
transportan gases de combustión, las desviaciones del valor promedio en O2 son mucho
mayores que con el Auto-Extract 6000-3.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
3. DEFINICION MONTAJE Y DISEÑO SONDAS FIJAS
Los gráficos adjuntos muestran en
detalle, el diseño del acople como
deberá ser instalado para la medición
de los gases en los puntos A1, B3 y E2.
La profundidad del tubo de 1-1/2” en
cada puerto deberá ser según
dimensiones del grafico lado izquierdo.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
4. MEDICIONES AIRE PARA COMBUSTION
Se realizaron mediciones y cálculos para determinación de flujos de aire total y
bajo parrilla.
El esquema abajo describe la malla de puntos para toma de presiones
diferenciales, calculo de velocidades y flujo másico.
En total se registraron 27 puntos sobre la sección transversal al ducto.
En la siguientes paginas presentamos los valores de presión diferencial
registrados y los respectivos resultados de velocidades y flujos por cuadrante
para calcular aire total y bajo parrilla, al igual que el valor medido en cuarto de
control.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
4.1 MEDICIONES AIRE TOTAL
DIFERENCIAL PRESION (Pa)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 39 40 41 35 26 35 30 42 45
B 35 39 35 31 28 30 26 38 40
C 51 47 49 41 30 42 48 47 52
VELOCIDAD (m/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 11.2 11.4 11.5 10.7 9.2 10.7 9.9 11.7 12.1
B 10.7 11.2 10.7 10.0 9.5 9.9 9.2 11.1 11.4
C 12.9 12.3 12.6 11.5 9.9 11.7 12.5 12.3 13.0
FLUJO (m3/hr)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 10590 10725 10859 10033 8647 10033 9288 10990 11376
B 10033 10590 10033 9442 8973 9288 8647 10454 10725
C 12111 11626 11871 10859 9288 10990 11749 11626 12229
Total 283075
FLUJO TOTAL PARA COMBUSTION (lb/hr)
Total 369843
CONDICIONES EN DUCTO
Ancho 5.8 m Área total 7.06 m2
Largo 1.2 m Área sección 0.26
Presion 10 InH2O Temp 358 °F
Temp. 181 °C Pitot 0.98
Presion Barom 21 inHg
Densidad 0.593 Kg/m3
El flujo de aire promedio, registrado en cuarto
de control para el periodo de nuestras
mediciones fue de: 370645 lb/hr, encontrando
una diferencia cercana al 1% 14
Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
4.2 MEDICIONES AIRE BAJO PARRILLA
DIFERENCIAL PRESION (Pa)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 31 27 28 23 22 25 22 21 22
B 32 25 26 28 24 27 23 18 23
C 31 27 23 24 21 23 25 21 24
VELOCIDAD (m/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 10.0 9.4 9.5 8.6 8.5 9.0 8.5 8.3 8.5
B 10.2 9.0 9.2 9.5 8.8 9.4 8.6 7.6 8.6
C 10.0 9.4 8.6 8.8 8.3 8.6 9.0 8.3 8.8
FLUJO (m3/hr)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
A 9450 8819 8981 8139 7961 8486 7961 7778 7961
B 9601 8486 8654 8981 8315 8819 8139 7201 8139
C 9450 8819 8139 8315 7778 8139 8486 7778 8315
Total 227086
FLUJO TOTAL BAJO PARRILLA (lb/hr)
Total 296212
CONDICIONES EN DUCTO
Ancho 5.8 m Área total 7.06 m2
Largo 1.2 m Área sección 0.26
Presion 9.5 InH2O Temp 358 °F
Temp. 181 °C Pitot 0.98
Presion Barom 21 inHg
Densidad 0.592 Kg/m3
El flujo de aire promedio, registrado en cuarto
de control para el periodo de nuestras
mediciones fue de: 247504 lb/hr, encontrando
una diferencia por debajo del 20%.
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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión
5. FLUJO GASES DE COMBUSTION
CONDICIONES EN DUCTO
Ancho 6.5 m Area total
15.925 m2
Prof 2.5 m Area secc
3.185
Presion 2 InH2O Temp 467.6 °F
Temp. 242 °C K Pitot 0.95
Presion Barom 22 inHg
Densidad 0.509 Kg/m3
DIFERENCIAL PRESION (mBar)
Puerto A B C D E
A 0.16 0.22 0.17 0.19 0.2
VELOCIDAD DE GAS (m/s)
Puerto A B C D E A 7.1 8.4 7.4 7.8 8.0
Para la medición de flujo de gases, se registro el diferencial de presión por
medio de un tubo Pitot para aire sucio en 5 puntos sobre el ducto que conduce
gases de combustión a una misma profundidad, con estos valores se calculo el
flujo de gases que se encontraba pasando en ese momento.
FLUJO DE GAS (m3/hr)
Puerto A B C D E
A 81830 95954 84349 89172 91489
Total 442795
FLUJO TOTAL DE GASES (lb/hr)
Total 496844
El Ingenio Madre Tierra no se encuentra
midiendo automatizadamente el flujo de
gases actualmente, según información
suministrada por el Ingeniero Tito Perez.
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