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EXPEDIENTE N°
ORGANICA NI PROGRAMA N2 CONCEPTO N"
MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIAIN ! I!OTO GEO[DGICO Y MINERO DE ESPANA
INFORME SOBRE LOS TRABAJOS REALIZADOS PAR_\ fL
PROYECTO CCA-84/045 EN 1986: GASIFICACION SUB
TERRANEA DEL CARBON EN YACIMIENTOS ESPAÑO-_'t.
I N D I C E
Págs.
1.- INTRODUCCION ......................................
2.- GRUPO I - ENSAYO 1: MEDIDAS DE CINETICA QUIMICA Y
TEMPERATURA DE INICIACION/EXTINCION ............... 3
2.0.- OBJETO ...................................... 3
2.1.- DISEÑO DE DETALLE ........................... 3
2.2.- PROCESO OPERATORIO .......................... 12
2.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES ..... 15
2.4.- SITUACION DEL ENSAYO ........................ 20
3.- GRUPO I - ENSAYO 2: DETERMINACION DE LA PERMEABILI-
DAD Y DENSIDAD DE LAS CENIZAS DEL CARBON .......... 22
3.0.- OBJETO ...................................... 22
3.1.- DISEÑO DE DETALLE ........................... 23
3.2.- PROCESO OPERATORIO .......................... 27
3.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES ..... 29
3.4.- SITUACION DEL ENSAYO ........................ 30
4.- GRUPO II: MEDIDA DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL
CARBON BAJO CALENTAMIENTO ......................... 31
4.0.- OBJETO DEL ENSAYO ........................... 32
4.1.- DISEÑO DE DETALLE ........................... 33
4.2.- PROCESO OPERATORIO .......................... 36
4.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES ..... 38
4.4.- ENSAYO COMPLEMENTARIO DEL GRUPO II: MEDIDA DE
LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL TECHO DE CAPA
TRAS CALENTAMIENTO .......................... 39
Paqs.
5.- SELECCION DEL YACIMIENTO .......................... 47
5.1.- CRITERIOS PREVIOS ........................... 47
5.2.- ESTUDIO HIDROGEOLOGICO ...................... 48
5.3.- VOLUMEN DE RESERVAS POTENCIALMENTE GASIFICA-
BLES ........................................ 49
6.- TOMA DE MUESTRAS Y ANALISIS DE CARBONES PARA ENSA-
YOS GRUPOS I Y II ................................. 50
6.1.- TOMA DE MUESTRAS ............................ 50
6.2.- ANALISIS DE CARBONES ........................ 51
7.- SITUACION ACTUAL .................................. 55
ANEXO 1. BOMBA DOSIFICADORA
ANEXO 2. REGISTRADOR MULTIVIA
ANEXO 3. INSTALACION DE LAVADO
ANEXO 4. ANALIZADORES DE 02, CO Y C02
ANEXO 5. DETERMINACION DE LOS PARAMETROS BASICOS DEL CARBON
1.- INTRODUCCION
El presente informe corresponde a los trabajos realizados
durante el año 1986, dentro del proyecto de "Gasificacion Subte
rránea de Carbón".
En este tiempo se ha llevado a cabo el diseño de detalle
de las instalaciones para los ensayos de los Grupos I y II y sjj
leccionado los aparatos y equipos necesarios y se procedió al
montaje de la parte disponible de las instalaciones.
La compra de los principales aparatos de medida y regis
tro de resultados, no llegó a realizarse, debido a las dificulta
des surgidas para conseguir que fueran de fabricaci6n norteameri
cana o española, según imponen las normas de concesi6n de la ayu
da del Comité Conjunto Hi spano-Norteamer ¡cano para la CooperaciF)n
CientIfica y Tecnológica. Estas dificultades, que se expondrán
en detalle más adelante, unidas al recorte presupuestario en la
ayuda del Comité y a la baja del dólar, llevaron a la suspensión
final del proyecto.
A la vista de la demora en la compra de dichos aparatos,
se prosiguió el proyecto paralelamente a las gestiones de compra,
completándose la selección de cuencas carboníferas de interés
para nuestra investigación. La zona escogida fue la de Andorra
en la provincia de Teruel, y en ella se estudió el potencial de
las distintas zonas del vacimiento para la aplicación de la gas¡
ficaci6n subterránea.
2.
En este yacimiento se tomaron muestras de carbón y techo
de capa para los ensayos de laboratorio, y se analizaron las primeras.
Debido a no poderse iniciar los ensayos del Grupo I al
ritmo previsto, por no disponer de los aparatos de medida, se
iniciaron los ensayos del Grupo II, utilizando para ello las ins
talaciones existentes en la E.T.S. de Ingenieros de Minas, que
se interrumpieron al suspenderse el proyecto.
3.
2.- GRUPO I -ENSAYO 1: MEDIDAS DE CINETICA QUIMICA Y TEMPERATURADE INICIACION/EXTINCION
2.0.- OBJETO
El objeto de este ensayo es determinar la temperatura a
la que se inicia la reacci6n del coque de carb6n, previamente
producido por pir6lisis, con el vapor de agua, y medir a conti
nuaci6n la velocidad de reacción a distintas temperaturas para
determinar la constante cínética.
La reacción global estudiada es:
C + 2 H 2 0 =:; CO 2 + 2H 2
que es la base de la gasificaci6n.
2.1.- DISEÑO DE DETALLE
2.1.1.- Descripcí6n general
La instalaci5n experimental c--)nsta de cuatro secciones di
ferenciadas, según se representa en la figura 1:
Secci6n I
Agrupa a los distintos elementos del equipo generador ydosificador de vapor de agua, que son:
SECCION 1 SECCION P TSECCION III
PlRefrigerador
Diaa
Condensadores Filtros
-
SE CCI O N IVJI
pN ____
Cinta calef actora
1 T _____ Registro T2
Ç)Q,p 1 ____
Bomafic-
Ar ] Controly registro T ¡ reistrador:s
Bano termostatico
Fig. 1. Esquema General
- Depósito de agua de 5 1 de capacidad
- Bomba dosifícadora de agua
- Caudallmetro de lectura directa hasta 5 nimoles/s
- Serpentín que atraviesa un baño termostático de tempe-
ratura máxima 2000C
- Cinta calefactora de 0,8 m
- Racor con oliva 1/8" NPT lat<5n
- Macho hexagonal 1/8" NPT latón
- Válvula antirretorno
- Válvula de seguridad
Sección II
Es el ndcleo de la instalaci6n, donde se encuentra el re
actor experimental junto con el horno-mufla, en el que se aloja,
y la instrumentaci6n de medida y control de los mismos. Consta
de los siguientes elementos:
- Reactor experimental fabricado con INCONEL IN 100
- Horno mufla de carga superior con regulaci6n automática
de temperatura
- Tres termopares situados en el interior del reactor pa
ra medida de temperatura, conectados a un registrador
multivía
- Un termopar situado en el espacio entre el reactory las
paredes del horno, conectado al sistema de regulación
automática de temperatura y al registrador
- Rotámetro para medida del caudal de entrada al reactor
6.
- Man6metro a la entrada del reactor
- Botella de arg6n con manorreductor y caudallmetros para
su inyecci6n en el circuito como gas de referencia para
medida de caudales
- Man6metro a la salida del reactor
- Llaves de purga y paso
- Tubería y racores
El conjunto del horno y tuberlas de entrada se recubre de
material aislante para evitar pérdidas de calor.
Secci6n III
Esta secci6n corresponde al sistema de enfriamiento y la
vado de gases. A la salida del reactor se encuentra un refrigera
dor por circulaci6n de agua en contracorriente, que en el esque
ma figura representado en la Secci6n II, aunque corresponde por
su función a la III, y un termopar para medida de la temperatura
a la salida del enfriador
El equipo lavador propiamente dicho,consta de los siguien
tes elementos principales:
- Cámara de expansión
- Dos condensadores de serpent1n para separación de alqui
tranes, aceites y agua
- Dos filtros cerámicos de 25 y 5 micras respectivamente,
para eliminación de particulas sólidas y líquidas resi-
duales.
7.
Secci6n IV
Corresponde a los equipos de análisis de gases.
Incluye los siguientes elementos principales:
- Caudallmetro de presi6n diferencial en paralelo con by
pass
- Analizador de célula electroquímica para oxigeno
- Analizador de infrarrojos para CO
- Analizador de infrarrojos para CO 2
- Registrador multivIa
A continuaci6n de la instalaci6n de lavado, se encuentran
las salidas de gases enfriados que pueden recogerse en una bolsa
de plástico durante la pirólisis, o quemarse directamente en un
mechero.
2.1.2.- Descripci6n de los principales elementos de la
instalaci6n
Secci6n I
- Bomba dosificadora de pistón tipo Milroyal.3,17,con caudal en
tre 0,26 y 1,65 litros/hora, linealmente regulable de 0 a 100%
con precisi6n de +1% entre el 10 y el 100% del caudal máximo -
(Anexo l).
El agua bombeada atraviesa un serpentin sumergido en un baao
termostático, que permite alcanzar 2001C de temperatura, donde
se vaporiza y posteriormente una cinta calefactora de la que
sale vapor sobrecalentado.
8.
Secci6n II
- El reactor experimental se fabrica a partir de un tubo de Inconel IN 100 y tiene 25 mm de diámetro interno y 250 mm de altjjra en el cuerpo principal (figura 2). Sus extremidades se cierran mediante sendas tapas roscadas que permiten el desacopla-miento del cuerpo central para su carga y descarga. En la parte inferior de este tltimo, se dispone una rejilla de cierresobre la que apoya la muestra de carb6n, permitiendo el pasodel gas.
La tapa superior lleva un tubo soldado de salida de gases y enla inferior otro tubo en forma de serpentín, que se aloja dentro del horno mufla, para la entrada de gases. Un tercer tubosoldado en la tapa inferior permite la entrada en el reactor -de los tres termopares, que se sit1an en el punto medio y en
los tercios superior e inferior del reactor.
- Horno mufla de temperatura regulable. Se trata de un hornoeléctrico de carga superior especialmente diseñado para este
ensayó, en cuya tapa superior lleva dos orificios con juntas -por los que pasan los tubos de entrada y salida de gases al
reactor, que sirven a la vez a este último de sujecciones de
las que queda suspendido.
La parte inferior del horno dispone de un orificio por el quesalen los cables de los termopares.
Las características principales del horno, son:
Dimensiones interiores Ctiles: ~ ancho: 250 mm- fondo: 250 mm
- altura: 350 mmPotencia: 2.500 WTensi6n: 220 V
Figura 2
10.
Temperatura máxima: 1.200°C
Temperatura de trabajo: 1.000/1.100°C
La carcasa se construye en chapa de acero reforzada y soldada
y se pinta por ambas caras con pintura de secado al horno.
La cámara interior es de ladrillo refractario aislante de baja
densidad y gran poder aislante.
Las resistencias eléctricas calefactoras son de hilo de alea
ci6n Cr-Al 25/5 y van alojadas en canales practicados en el re
fractario de la cámara.
La tapa superior es desmontable mediante cierres de apriete rá
pido. Se fabrica en fibra cerámica rígida, practicándose dos
taladros para el paso de los tubos de sujección del reactor.
El horno incorpora un sistema de regulación automática de tem
peratura que consta de los siguientes elementos principales:
. Regulador automático de temperatura, con indicador de
la misma.
Regulador de energía, intermitente de ciclo regulable,
para control de la velocidad de calentamiento del horno
Elementos de mando: interruptor, contactor, relé, etc.
El termopar situado entre el reactor y la pared del horno es
el que transmite la medida de temperatura al regulador.
Registrador multivía. Se trata de un registrador de tipo poten
ciométrico con servomotor, al que van contectados los cuatro
termopares para el registro de las temperaturas correspondien-
tes.
Sus características figuranen el Anexo 2.
Secci6n III
En el Anexo 3 figuran los esquemas de detalle de la instalaci6n.
Secci6n IV
Analizador de 0 tipo 326 RA de la firma Teledyne. Se trata de2un analizador contInuo de célula electroqulmica con indicadorde medida anal gico y salida para registrador. Dispone de tresescalas de medida:
. 0-5% 0 2
. 0-10% 0 2
. 0-25% 0 2
Las restantes características del modelo elegido, figuran en
el Anexo 4.
Analizador de CO, Analizador de CO Se trata en ambos :casos2*de analizadores contInuos por infrarrojos con indicador de me-
dida analógico y salida para registrador.
El analizador de CO tiene escalas de medida de 0-10%; 0-25%;0-100%; y el de CO de 0-25% y 0-100%.2
Las restantes características figuran en el Anexo 5. Los modelos escogidos son el 864 NDIR-CO 864 NDIR-CO de la firma2 yBeckman Industrial.
12.
2.2.- PROCESO OPERATORIO
Antes de cada ensayo se realizan los siguientes análisis
de acuerdo con las normas que se exponen en el Anexo 5.
- Análisis inmediato del carb6n
- Análisis elemental del carb6n
- Se realiza el análisis petrográfico de una muestra de
carb6n
- Después de cada ensayo se analiza el coque residual si
guiendo el mismo procedimiento
- Preparaci6n de la muestra: se muele el carb6n y se cri
ba para obtener una muestra de granulometría entré 3 y
6 mm.
- Realizaci6n del ensayo:
.1) Se carga el reactor con la muestra y se monta en el
horno
2) Se purga el circuito con argón frío
3) Se seca a 1501C soplando argón en cantidad m1nima
hasta que la temperatura se estabilice por terminar
se el secado
4) Se conectan los analizadores de gases y se puentea el
caudalímetro diferencial
5) Se aumenta la temperatura al primer valor de piróli
sis deseado (se puede empezar en 700'C, temperatura
a la que no se verificará apreciablemente la reacci6n
estudiada)
13.
6) Cuando finalice la pir6lisis (análisis de CO y,Co 2da valor nulo) se pasa el caudal a la salida normal
de gases a través del caudalímetro diferencial y seretira la bolsa de plástico con los productos a analizar.
La temperatura en el reactor se mantiene y se tomauna muestra en botella del gas que sigue saliendo,para confirmar en análisis posterior que efectivamente no hay más producci6n de CO, CO y H2 2*
7) Se baja la temperatura unos 10 a 251C por debajo dela de pir6lisis para evitar que en la posterior reacci6n con H 0 pueda producirse una pir6lisis adicio2nal debido a fluctuaciones accidentales de la tempe-
ratura.
8) Se procede a inyectar vapor de agua (caudal
moles/s) hasta consumirse aproximadamente un 21% del
carbono presente, en el caso de que se supere la tem
peratura de extinci6n (para este consumo de carbono
la reacci6n se hab_-él estabilizado o incluso puede de
crecer su velocidad por desactivaci6n parcial del co
que). La duraci6n de la reacci6n en estas condicio
nes puede esperarse sea de una o dos horas.
9) Se repite el procedimiento partiendo de temperaturas
de pír6lisis crecientes de 50 en 50'C.
10) Una vez alcanzada la temperatura de iniciaci6ni se
repetirá el ensayo en 4 escalones de temperaturas su
periores.
14.
- Siempre se analizará el carb6n antes del ensayo y el coque residual al final.
- En cada medida que se tome, se anotará la hora de lalectura.
Además del análisis contínuo de CO y CO se tomarán mues2`tras peri6dicas de los gases de salida para análisis posterior(por ejemplo cada 5 minutos, aunque luego se analicen salteados,por ejemplo de cinco en cinco, y no sea preciso analizar las intermedias, salvo en el caso de variaciones significativas); seanalizará también el argón, lo que permitirá cuantificar el caudal total de gases producidos, que se contrastará con lasras del caudalímetro.
15.
2.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES
La posibilidad de que, en ciertas condiciones, una reac
ci6n tenga lugar en un sentido determinado, es generalmente fá
cil de evaluar por consideraciones termodinámicas. Con frecuen
cia se dispone de datos experimentales relativos a las constan
tes específicas y a las magnitudes de estado que permiten 41 cál
culo riguroso de la afinidad de la reacción y de la constante
global de equilibrio en las condiciones fijadas.
A falta de datos experimentales, existen métodos bien co
nocidos para la estimaci6n suficientemente precisa de las teferi
das variables.
De esta forma, puede calcularse no sólo si la reaccí6n es
posible, sino también, la extensi6n en que la misma tendrá:lugar
hasta alcanzar la conversi6n máxima correspondiente al equilibrio
termodinámico a cada temperatura.
Supuesta la posible evoluci6n de un sistema en una direc
ci6n dada, queda por conocer la velocidad con que esta evoluci6n
tendr1a lugar, caso de producirse, hasta alcanzar un equilibrio.
En general, es prácticamente imposible la determinaci6n de� las
variables que influyen sobre una reacción química dada y la! for-
ma en que la velocidad de reacci6n depende de ellas. Esta �mposi
bilidad se pone de manifiesto en el caso de los sistemas hetero
géneos fluído-s6lido, en los cuales la reacci6n tiene lugar en
la interfase de contacto, donde la medida experimental se hace
dificil y las relaciones entre las magnitudes características de
las fases y las de la interfase, son difíciles de determinar.
En consecuencia, ha de procederse a la experimentaci6n,
cristalizando los estudios cinéticos en colecciones de datos de
16.
conversi6n-tiempo para un cierto intervalo de condiciones experimentales, cuando se emplean métodos estáticos, o simplementede conversi6n en funci6n de las distintas variables si empleamos
métodos dinámicos.
Tales datos son susceptibles de correlaci6n, merced'a losprocedimientos matemáticos usuales, dando por resultado una ecuaci6n de velocidad que reproduce con suficiente exactitud los datos experimentales utilizados en su obtenci6n. Una ecuaciU empirica de este tipo, suele resultar valiosa para la predícc-i6n dedatos dentro de su intervalo de aplicaci6n, por ejemplo son dti-les con fines de diseño.
Como quiera que no todas las variables figuran de modo explícito en este tipo de ecuaciones y que las relaciones con lasdemás variables (energlas de activaci6n, factores de frecuencia,etc.) que caracterizan el proceso cinético, son desconocidas, es
te tipo de ecuaciones no arroja demasiada luz sobre el mecanismo
de la reacci6n. Incluso puede haber varias ecuaciones totalmentedistintas que reproduzcan con igual exactitud los resultados ex-
perimentales, lo cual descarta por completo su relaci6n con el
mecanismo.
Por tanto, es en muchos casos necesario un tratamientomas profundo de los datos cinéticos. Especulando sobre losifacto
res que puedan intervenir y a la luz del conocimiento actual, es
posible discernir diversos esquemas de transformaciones y �en6me
nos parciales y sucesivos que tienen lugar durante la reacci6ny que constituyen el mecanismo por el cual transcurre.
Una estimaci6n de las velocidades relativas de tales procesos parciales conduce, para cada supuesto mecanismo a una de
terminada ecuaci6n cinética para el proceso global. En el caso
17.
ideal, al considerar todos los mecanismos posibles, este rhetodoínductivo permite descartar aqu6llas que dan ecuaciones cinéticas que no reproducen los datos experimentales. Generalmente, ulteriores consideraciones o hip6tesis permiten relacionar la ecuaci6n más probable, o bien la propia naturaleza de las ecuaCionesque reproducen con aproximada precisi6n los datos, indica otrosprocedimientos experimentales de discriminaci6n.
De este modo, la obtenci6n de la verdadera ecuaci6n�de velocidad y el conocimiento del mecanismo por el cual transcurrees decir, el estudio de la cinética y del mecanismo, se hacen simultáneamente, apoyándose en las medidas experimentales.
En tanto el mecanismo de reacci6n no varía, o sea, dentrodel intervalo de condiciones experimentales para el cual la reacci6n tenga lugar seg1n la misma secuencia de los pasos iátermedios efectuados en el mismo orden y con el mismo paso como ! determinante de la velocidad, la ecuaci6n cinética hallada debe�:reproducir perfectamente el comportamiento del sistema.
Como en general este campo de aplicaci6n resulta ser másamplio que el cubierto por los experimentos cinéticos prácticados para obtener la ecuaci6n de velocidad y confirmar el supuesto mecanismo, dicha ecuaci6n resulta mucho más útil que la$ correlaciones empIricas antes aludidas. Las magnitudes y constantes que en ella figuran, tienen un significado fIsico definidoque permite relacionarlas con otras magnitudes de las cuales dependen.
Los resultados que vamos a obtener van a ser distintasconcentraciones de gases a la salida y, por tanto, hemos de' interpretar estos datos.
18.
Desde luego, necesitamos determinar la velocidad de reacci6n en funci6n del estado del sistema.
Vamos a tener ecuaciones del tipo:
A + B C + D
en las cuales la velocidad de la reacción directa, será:
V k (A) (B)d d
en donde se representa por (A) y (B) las concentraciones dé A y
B por unidad de volumen y k es la constante de velocidad de ladreacci6n directa.
Análogamente para la reacci6n inversa:
k. (C) (D)
La velocidad de reacci6n resultante, será:
V V -vi k (A) (B) k (C) (D)d d i
El equilibrio se alcanza cuando V sea nula, luego:
kd (C) (D)_ K (constante en equilibrio)k (A) (B) ci
Se observa experimentalmente que la elevaci6n de tOmpera
tura provoca fuertes aumentos en la velocidad de reacci6n, esto
parece indicar que la relaci6n existente entre la constante de
velocidad y la temperatura, ha de ser de tipo exponencial.
19.
La ecuaci6n de Arrhenius, establece esta relaci6n-.
UaRTk Ae
en donde se representa por k la constante de velocidad y por Uala energIa de activaci6n.
La representaci6n de L dC respecto a será asS- unan dt Trecta y nos permite determinar la constante cinética, siendo:
C = concentraci6n de carbono
t = tiempo
T = temperatura absoluta
20.
2.4.- SITUACION DEL ENSAYO
2.4.1.- Fabricaci6n y compra de equipos
Para la fabricaci6n del reactor principal se pidi6 presu
puesto a la firma Mecanizaciones INFE, S.A.
Se gestion6 igualmente la compra del tubo de INCONEL nece
sario, que por tratarse de un material especial es diflcil�de en
contrar. Finalmente se consigui6 este material en la Cátedra de
Metalurgia de la E.T.S. de Ingenieros Industriales de Madrid.
Para la fabricaci6n del horno con las caracter1sticas es
peciales de diseño para nuestro caso, se solicitaron presupues
tos, optándose por el ofrecido por la firma Hornos J-H.
La aceptaci6n de las ofertas qued6 a la espera de donfir
mar la disponibilidad del resto de los equipos.
Para la compra de éstos se disponla de un presupuesto con
cargo al Comité Conjunto Hispano-Norteamericano de Cooperaci6n
Científica y Técnica. Dentro de la concesi6n de la ayuda se esta
blecía la condición de que los equipos adquiridos con cargo a és
ta deberlan ser de fabricaci6n norteamericana o española.
En el caso de los equipos de mayor coste, que son los ana
lizadores y la bomba dosificadora, se trata de material muy espe
cializado. Los distribuidores consultados disponían de equipos
importados de la C.E.E. y no se lograron encontrar con origen
USA. Tampoco existian de fabricaci6n española. Ello oblig6'a nu
merosas gestiones infructuosas, hasta que, finalmente, se recu
rri6 a entrar en contacto directamente con firmas norteamerica
nas.
21.
De esta manera se consiguieron, muy tardíamente, ofertas
de los analizadores de 0 21 CO y CO 2' coincidiendo con la Oomuni
caci6n de reducci6n del presupuesto disponible del Comité Conjun
to.
El problema de origen de la bomba dosificadora no sé con
sigui6 resolver.
En cuanto a los registradores, se seleccion6 la ofetta
presentada a través de la firma Hornos J.H. por ser de origen es
pañol.
2.4.2.- Montaje de la instalaci6n
Se recopil6 el material disponible en la E.T.S.I.M.�y se
mont6 la estructura básica de t�iber�as y llaves y el sistema de
lavado, quedando por realizar la integraci6n en el conjunto de
los elementos pendientes de compra.
T__
22.
3.- GRUPO I. ENSAYO 2: DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD Y
DENSIDAD DE LAS CENIZAS DEL CARBON
3.0.- OBJETO
El objeto de este ensayo es determinar la permeabilidad y
la densidad de las cenizas que quedan en el gas6geno o cámara de
gasificaci6n al gasificarse la materia orgánica. Las cenizás se
compactarán gradualmente bajo su propio peso y el de los materia
les de aporte del techo de la cámara -carb6n y roca de techo-;su
densidad indicará el grado de compactaci6n y por lo tanto,el gr,�
do de llenado del gas6geno.
La permeabilidad de estas cenizas definirá, mediante las
ecuaciones matemáticas que describen los flujos de gases en el
gas6geno, la distribución de estos flujos en funci6n de la resis
tencia relativa que ofrezcan las cenizas al paso de los gases
respecto a las demás zonas del gas6geno (hueco superior, canales
pr6ximos a las paredes, etc.).
23.
3.1.- DISEÑO DE DETALLE
En la figura 3 se representa la instalaci6n experimOntal
que se describe a continuaci6n.
Los elementos principales de la instalaci6n, son:
1) Un tubo de vidrio de presi6n que contendrá las cenizas
La parte inferior del tubo irá cerrada por una rejil,la
que permitirá el paso del gas del ensayo, pero impedirá el� paso
de la ceniza a través de ella.
En ensayo se realizará en tubos de 2 y 4 cm de diámetro
para estudiar la influencia del diámetro en los resultados,
Por necesidad constructiva, la rejilla de base no podrá
ser desmontable por lo cual se fabricarán sendos juegos de'tubos
de diámetros 2 y 4 cm, con rejillas de 10-20 y 40 micras de luz
de malla.
En la parte superior del tubo deslizará un pist6n cilin-
drico cuyas bases serán de rejilla de la misma malla que la infe
rior.
Este pistón se accionará mediante un* pist6n neumático de
presi6n que se describe a continuaci6n.
2) Un pistón neumático de presi6n
Al realizar el diseño de detalle de la instalaci6n se des
echó la idea inicial de utilizar un platillo superior, sobke el
que se colocarían pesas para variar la presi6n transmitida'al
p 24.
LA
3 Rotámetro
p
N 2
Figura 3
25.
pist6n de rejilla mediante un vástago, puesto que podrían s:urgir
problemas mecánicos en los tubos de vidrio al aplicar los sucesi
vos esfuerzos.
Como soluci6n alternativa se disefl6 un sistema neutiático
de aplicaci6n de cargas, compuesto por:
- Un cilindro de doble efecto de 32 mm de diámetro'y 250
mm de carrera.
- Una válvula de panel.
- Un conmutador.
- Un regulador de presi6n.
- Un man6metro.
- Una botella de N 2
El pistón neumático transmite al pistón de rejilla, a tra-vés de un vástago que los une la carga deseada, regulable�de forma continua.
3) Un rotámetro
Conectado a la tuberla de entrada inferior al cilindro, -
permitirá medir el caudal de gas inyectado durante el ensayo. Se2
utiliza un rotámetro con escala 0 a 1 moles/seg. x m y otro con2escala 0 a 10 moles/seg. x m
4) Un man6metro diferencial
Conectado a la entrada del tubo de vidrio, antes dei la re
jilla inferior, permite medir la calda de presi6n a través: del
mismo.
26.
5) Elementos accesorios
- Un soporte para el tubo de vidrio con fijaci6n mediante
abrazaderas.
- 5 rácores 1/8
- 3 rácores MS
- 3 metros de tubería
- 2 silenciadores
- 1 botella de nitr6geno con sus correspondientes Man6me
tro y reductor de presi6n.
27.
3.2.- PROCESO OPERATORIO
Previamente a cada ensayo hay que realizar los siguien-
tes análisis del carb6n empleado, de acuerdo con las normaá de
procedimiento que se exponen en el Anexo 5.
- Análisis inmediato del carb6n
- Análisis elemental del carb6n
- Análisis de las cenizas
- Temperatura de fusi6n de las cenizas
En la obtenci6n de las cenizas para el ensayo se sigue la
norma UNE-32-004-84 sobre determinaci6n de cenizas de un cárb6n,
partiendo de dos granulometrIas distintas, que son: tamaños infe
riores a 1 cm y tamaños inferiores a 5 cm, lo que permite icomp2,
rar el posible efecto de este factor.
En el momento del ensayo se mide la temperatura y humedad
ambiental.
Con cada muestra de cenizas se realizan ensayos en los tu
bos de 2 y 4 cm de diámetro y con los tres tipos de luz de'¡malla
de rejilla, para comparar el efecto de estos factores. Se ireali
za además el ensayo para valores de la relaci6n "altura dei cení
zas sin comprimir/diámetro de tubo" iguales a 5 y 10.
Los pasos a seguir, son los siguientes:
1 - Tarar la caída de presi6n a través del tubo vacío y rejillas,
inyectando nitr6geno y tomando la lectura de presi6n en el
man6metro diferencial.
28.
2 Vaciar la muestra de cenizas en el tubo hasta alcanzar la altura fijada en cada caso.
23 Aplicar presi6n al pist6n en escalones de 0,2 kg/cm hasta2alcanzar 2 kg/cm
4 En cada escal6n de presiones, hacer pasar un caudal de nitr62geno entre 0,1 y 10 moles/seg. x m de 0,2 en 0,2 moles/seg.
x m2 hasta alcanzar 1 mol/seg. x m 2 y con valores múl�iplosde 2 por encima de esta cifra. Para cada caudal medido�se tomará la lectura de caída de presi6n correspondiente en el manómetro diferencia.l.
29.
3.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES
Los parámetros a determinar son la densidad y la permeabilidad de las cenizas.
La determinaci6n de la densidad se realiza directamente apartir del peso de la muestra y la altura de la columna de cenizas en los distintos escalones de compresión.
La permeabilidad se determina a partir de la expresi6n -que relaciona el caudal de gas y la caída de presi6n a través dela columna de cenizas en el caso de régimen laminar:
K q x1S x &P�
donde, q = caudal de gas inyectadoS = secci6n del tubo
l,P = caída de presi6n a través de la columna de cenizas1 = longitud de la columna de cenizas
La condici6n de flujo laminar se comprueba representandola funci6n AP = f(q), que debe de ser una recta. En caso contrario, se introducen la porosidad y el tamaño de partícula como parámetros adicionales.
30.
3.4.- SITUACION DEL ENSAYO
Debido a las dificultades surgidas para la compra de los
equipos principales para los demás ensayos a través del Comité
Conjunto Hispano-Norteamericano, que se exponen en los correspon
dientes apartados, se solicitaron ofertas para la fabricací6n de
los equipos de este ensayo y quedó en suspenso la concesi6n de
las mismas a la espera de encontrar solucí6n a dichas dificulta
des. En principio, la firma seleccionada para la fabricaci6n de
los elementos principales fue PHYWE ESPAÑA, S.A.
31.
4.- GRUPO II: MEDIDA DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL
CARBON BAJO CALENTAMIENTO
El Grupo II consistla inicialmente en la realízaci6n de
medidas del tamaño de partícula que se desprende de la superfi
cie del carb6n al someterlo a calentamiento, por rotura termodi
námica,y el ritmo de producci6n de dichas partículas, sobre mues
tras de carb6n de 10 cm de diámetro,en un aparato especialmente
diseñado para este ensayo. Además, se medirían algunos otros pa
rámetros, aunque la informaci6n aportada por éstos tendría s6lo
utilidad cualitativa: sobre la composici6n de los productos de
pir6lisis, la cinética de reacci6n coque-vapor y temperatura de
extinci6n/iniciaci6n (que se miden cuantitativamente en el ensa
yo correspondiente del Grupo I), asl como sobre la termoconducti
vidad del carb6n.
Sin embargo, en contactos que tuvimos ocasi6n de mantener
con investigadores norteamericanos del Lawrence Livermore Natio
nal Lab., nos informaron que hablan desarrollado un aparato expe
rimental similar al que estábamos diseñando y hablan realizado
los primeros ensayos con resultados negativos al comprobar que
el tamaño de partícula oiriginado en la práctica era netamente
superior al de la muestra empleada a escala de laboratorio y, al
no ser posible obtener los resultados buscados, habían abandona
do el ensayo.
32.
Como alternativa, y por sugerencia de los investigadoresde Livermore, se decidió medir indirectamente las propiedades mecanicas del carb6n al calentarse, utilizando el aparato que sedescribe en lo que sigue.
4.0.- OBJETO DEL ENSAYO
El objeto de este ensayo es medir la resistencia a la -
tracci6n del carbón parcial o totalmente coquizado, asl como suhinchamiento o encogimiento. Estos factores, unidos a los campos
tensionales a mayor escala que existen en el entorno, determinanel comportamiento del carbón al calentarse en la cámara de gas¡ficaci6n y el canal de salida de gases, su forma y ritmo dé rotura y desprendimiento,y con ello el crecimiento del gasógeno.
Los parámetros específicos a medir en este ensayo son elhinchamiento o encogimiento y la resistencia a tracción de unaserie de muestras de carbón en función de la temperatura, el tamaño del testigo o muestra y su orientaci6n respecto al plano deestratíficaci6n, según sea perpendicular o paralela a éste.
33.
4.1.- DISEÑO DE DETALLE
Para la realizaci6n de estos ensayos se precisan dos instalaciones independientes: el horno para el calentamiento del -carb6n en atmósfera inerte previo al ensayo propiamente dicho, yel aparato en que la muestra de carb6n así tratada sea ensayadapara medir su resistencia a la tracción.
La medida del cambio de volumen de las muestras tras sercalentadas, se realizará por medida del volumen de agua desplazado por inmersi6n en agua y, complementariamente, mediante un ca
libre para determinar la importancia relativa segCn las direcciones en que se verifica el cambio dimensional.
Horno-mufla
Para el calentamiento de las muestras se usa el mismo horno diseñado para las medidas de cinética química. Los orificiosde entrada a la tapa superior, sirven para alojar el tubo de inyecci6n de gas inerte (nitr6geno) que se soplará durante el c�l
lentamiento de carbón, así como el de salida de gas. El tubo deentrada se prolonga dentro del horno en un serpentín que desembo
aue a dos centImetros de la base, para facilitar el calentamien-to del gas y producir su difusi6n en el horno en su ascenso has
ta la salida superior. A la entrada del horno sólo se precisa un
rotámetro, además de la botella de nitr6geno y el manorreductor,
y a la salida una llave de paso para regular la ligera sobrepre
sión necesaria.
La muestra se introduce en el horno dentro de un soportede rejilla de alambre.
Tubería
iectrov IVU la11
--- DepósitoV1vul de aguja
-- de agua
Balanzadigital
- -_nrruptor r 1Figura 4
()
35.
Aparato experimental de medida
El aparato de medida de resistencia a tracción de las -
muestras, consta de los elementos representados en la figura 4:
a la izquierda de la figura aparece la estructura que permite
ejercer la tracción sobre la probeta cilíndrica de carbón que
constituye la muestra; esta Ultima va pegada en su parte infe-
rior, mediante una cola,a una chapa de aluminio a su vez sujeta
con pernos a la base de la instalación. La parte superior de la
probeta se pega igualmente a una chapa provista de una anilla a
la que se engancha un cable de acero que, a través de dos poleas
de la instalación, se engancha en su otro extremo a un recipien
te colgado del mismo.
Bajo este recipiente se sitúa un interruptor unido eléc-
tricamente a una electroválvula que actúa sobre una válvula de
aguja, la cual a su vez regula el caudal de agua que gotea a rit
mo lento y constante dentro del recipiente a través de una tube
ría; esta tubería se alimenta de un depósito de agua situado so
bre una balanza de lectura digital.
Al alcanzar el peso de agua más tara del recipiente el -
limite de rotura a tracción de la probeta de carbón, ésta cede y
el recipiente cae sobre el interruptor accionándolo, y éste a su
vez da la orden de cierre a la electroválvula que regula el paso
del agua.
Conocida la tara inicial del recipiente, se puede obtener
la carga de rotura de la probeta añadiendo el peso de agua tras
vasado desde el depósito, que se lee por diferencia en el visor
de la balanza.
36.
4.2.- PROCESO OPERATIORIO
- Antes de cada ensayo se realiza el análisis inmediato y elemental del carb6n.
- La probeta cilIndrica tomada se examina, anotándose la direc
ción de estratificación respecto al eje de la probeta, ast co
mo la presencia de posibles fisuras o discontinuidades.
- Los ensayos se realizan con probetas de 3 y 5 cm de diámetro -con relaci6n altura/diámetro = 2/1.
- Se introduce la probeta en el horno mufla y se purga éste connitr6geno comprobando en el analizador de 0 2 (ver ensayo de ci
nética química).
- Se desconecta el analizador de 0 2 y soplando un caudal mínimo
de N 2r se aumenta la temperatura del horno. El calentamiento -
se mantiene para garantizar que la temperatura deseada se a.lcance en toda la probeta.
- Las temperaturas empleadas en los distintos ensayos son: 125',
250-, 500- y 800'. También se realizarán ensayos con probetas
sin tratamiento térmico.
- La muestra, una vez enfriada, se pesa.
- Posteriormente, se sumerge en un recipiente con agua, graduado,
midiéndose el volumen desplazado..111
- Con un calibre se mide la variación de tamaño en las distintas
direcciones.
37.
Se pega posteriormente la probeta a su soporte en el aparato y
se procede a la realizaci6n del ensayo de tracci6n.
38.
4.3.- TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES
Por una parte, se analizará la variaci6n de peso y volumen de las probetas en %, en funci6n de la temperatura, interpretando los resultados.
Por otra parte, se estudiarán estadísticamente los resultados de los ensayos de rotura a tracci6n, interpretándolos enfunci6n de las caracter1sticas de la muestra (temperatura de tratamiento previo, direcci6n de estratificaci6n, % pérdida de peso
o variaci6n de volumen).
39.
4.4.- ENSAYO COMPLEMENTARIO DEL GRUPO II: MEDIDA DE LAS PRO-
PIEDADES MECANICAS DEL TECHO DE CAPA TRAS CALENTAMIENTO
4.4.0.- Justificación y objeto del ensayo
La importancia fundamental que presenta el comportamiento
del techo de roca que limita la máxima dimensión de la cámara de
gasificación, nos indujo a incluir este ensayo en el programa pa
ra complementar el Grupo II, una vez se realizó la elección de
la zona más idónea por sus características en cuanto a potencial
de su carbón para gasificación subterránea.
En efecto, la resistencia de la roca de techo de la capa
de carbón es crítica en el proceso de gasificación, puesto que
de ella dependerá el posible hundimiento del gasógeno y el momen
to en que éste se produzca al avanzar las reacciones y consumir
se el carbón subyacente. Un hundimiento prematuro del techo es -
totalmente indeseable pues provocaría un enfriamiento brusco del
gasógeno y además se presentaría el riesgo de entrada de agua de
acuíferos suprayacentes, lo cual originaría un grave descenso -
del rendimiento térmico del proceso, que obligaría a su interruE
ción.
Por otro lado, el factor de esponjamiento de la roca de
techo determina el grado de llenado de la cavidad formada por la
gasificación cuando finalmente se produzca el hundimiento del te
cho inmediato y en función del grado de llenado y de la resisten
cia de esta roca, se producirá o no el hundimiento de los estra
tos superiores.
Si el hundimiento se transmitiera a superficie, originan
do el fenómeno de subsidencia, las grietas producidas darían lu
gar a fugas de gas en el proceso de gasificación y originarían
el peligro de graves consecuencias medioambientales por entrada
40.
en contacto del gas6geno con los aculferos suprayacentes.
Es por lo tanto imprescindible el conocimiento de las características mecánicas de las rocas de recubrimiento. En el caso particular de la zona que se seleccion6 para toma de muestraspara nuestros ensayos por sus favorables características a esca-la de campo en cuanto a gasificaci6n subterránea, la recopilaci6n de informaci6n procedente de estudios mineros que realizaMos indicó que los estratos predominantes en el recubrimiento ~del yacimiento estaban formados por arcillas de diferentes variedades (arcillas carbonIferas, arenosas, lutíticas, etc.).
Es sabido que las propiedades mecánicas de estos materia.les varlan sensiblemente por efecto de la temperatura; al ser jste un factor decisivo a la hora de determinar la aptitud del y2�cimiento para la gasificaci6n subterránea, se decidi6 realizar -unos ensayos sobre muestras de las rocas de techo tal como se -presentan y tras someterlas a tratamiento térmico, para determinar su comportamiento.
Los resultados de estos ensayos serán de utilidad en un -análisis posterior, mediante el método de elementos finitos, para predecir el comportamiento del techo del gasógeno.
Complementariamente, serla necesario para ello la recopilaci6n o medida de informaci6n sobre la conductividad térmica yexpansi6n de las arcillas de la zona.
4.4.1.- Descrip�i6n de los ensayos
Se realizaron sobre probetas obtenidas de las muestras dearcilla tomadas "in situ", ensayos de resistencia a compresi6n -uniaxial o simple y ensayos de resistencia a tracci6n por el sistema indirecto denominado ensayo brasileño. No entramos en mayordetalle por tratarse de ensayos standards bien conocidos.
41.
Se realizaron en las instalaciones de la E.T.S.I.M. Losensayos se realizaron sobre una serie de muestras precocidas deforma natural "in situ" debido a autocombusti6n de carb6n y sobre muestras cocidas en horno eléctrico de mufla programable.
Además, se analizaron petrográficamente las muestras dearcillas para identificar sus componentes minerales.
4.4.2.- Toma de muestras
Se tomaron muestras de arcillas de los taludes de la minaa cielo abierto corta Alloza, de na E.N. de Electricidad.Además,se tomaron muestras de arcillas del techo inmediato de capa enun afloramiento donde habían sido térmicamente afectadas por laautocombusti6n del carb6n subyacente.
4.4.3.- Resultados de los ensayos
A) Análisis petrográfico de las arcillas
Los minerales identificados en las arcillas inalteradasfueron:
• Cuarzo a•
Caolinita
• Muscovita
• Mica
• Vermiculita
En las muestras precocidas in situ, los minerales identificados, fueron:
----------
42.
- Hidrargilita
- Silimanita
- Trazas de mica y caolinita
Del análisis se desprende que la arcilla precocida puede
haber sufrido un calentamiento hasta 1.OOOOC, debido a la auto
combusti6n del carb6n subyacente.
En el caso de la gasificaci6n subterránea, pueden darse
puntualmente temperaturas de hasta 1.500'C, si bien las tempera-
turas en la mayor parte del gas6geno se suponen inferiores a
1.2000C.
B) Ensayos de resistencia mecánica
B-1) Ensayos sobre arcillas precocidas in situ:
No pudieron obtenerse probetas con orientaciones ptefija
das debido al pequeño tamaño de las muestras, por lo que los en
sayos se realizaron sobre las probetas que se pudieron obtener
independientemente de su orientaci6n.
Se realizaron ensayos a compresi6n simple sobre 6 mues-
tras y el ensayo brasileño sobre 8 muestras, con los resultados
que se resumen a continuaci6n:
43.
Ensayos a compresión simple
Peso Resistencia M6duloN' de especIsico a compregi6n de 5 Youn Coeficiente
muestra (t/m (kg/cm (10 kg/cm de Poísson
1 2,03 733 1,3 0,372 1,83 176 0,5 0,183 1,88 237 0,9 0,124 1,94 120 0,6 0,095 1,87 191 0,7 0,116 1,86 170 0,5 0,05
Media* 1,90 181 0,6 0,11
No se incluyen los resultados de la muestra 1 por sus fuertesdivergencias respecto a los demás.
Ensayo brasileño
Peso ResistenciaN' de específico a tracción
Muestra (t/m3) (kg/cm2)
1 1,91 49,22 1,94 36,93 1,89 50,84 1,86 71,95 1,84 41,96 1,83 24,77 1,91 22,78 2,06 60,6
Media* 1,90 38,7
No se incluyen los resultados de la muestra 4 por su fuerte divergencia respecto a los demás
44.
B-2) Ensayos sobre arcillas cocidas en hornos
Se sometieron tres muestras crudas a calentamiento gra-dual hasta alcanzar temperaturas respectivas de 5001C, 1.000'C y1.5000C.
En el liltimo caso, se produjo la fusi6n total de la muestra y a 1.OOOOC una fusí6n parcial que no impidió la realizaci6ndel ensayo.
Sobre las dos restantes se realiz6 el ensayo a compresi6nsimple para determinar su resistencia, el módulo de Young y elcoeficiente de Poisson.
A continuaci6n se resume en sendos cuadros la secuenciade calentamiento de las muestras y los resultados de los ensayosa compresi6n simple:
N' de Tiempo hasta Temperatura Tiempo de manMuestra alcanzar tra. de cocci6n tenimiento a t 'C
1 24 horas 500 OC 24 horas2 48 horas 1.000 OC 24 horas3 72 horas 1.500 OC 24 horas
Resultados del ensayo a compresi6n simple
Temperatura Peso es Resistencia Módulo detratantiento pecIfico a compre ión Young Ceof.de
Muestra (OC) (t/m3) (kg/cm (105kg/Cm2) Poisson
500 500 1,8 255 7,00 0,11000 1.000 1,5 763 34,76 0,21
45.
Finalmente se incluye un cuadro recopilativo de valores -de resistencia mecánica de las rocas de la zona de Mina Oportuna
de ENDESA, tomados de informaci6n documental, a título compara
tivo.
Resistencia a Resistencia M6dulo decompresi6n simple a tracci6n Young
Tipo de roca (kg/cm2) (kg/cm2) (103Xkj/Cm2)
Lignito negro 14,6 7,73
Pizarra clara 58,8 - 26,99
Pizarra negra 15,4 5,8 7,78
Arcilla arenosa fina 9,5 2,4 -
Arena fina 6,9 1,9 -
Arcilla gris-verde 31,7 2,5 -
Arena fina 0,9 0,5 -
Argilita arenosa fina 27,3 4,9
Arena fina arcillosa 63,2 0,9
Comentarios a los resultados
Los resultados obtenidos, a pesar de referirse a un núme
ro reducido de muestras, muestran claramente el efecto del calen
tamiento sobre las arcillas de techo del yacimiento, en las que
se aprecia un notable aumento de sus caracterIsticas mecánicas,
creciente con la temperatura, hasta producirse la fusi6n entre
1.000 y 1.500'C. Estos primeros resultados son de mucho interés,
ya que las caracteristicas de los materiales de recubrimiento -
del yacimiento tal como se presentan, serían insuficientes para la
estabilidad del gas6geno. Sin embargo, el efecto del calor mejo
ra sus caracterIsticas y a ello se une el efecto favorable para
la estabilidad de la cámara que produce la sobrepresi6n de los
gases del proceso.
46.
No obstante, la fusi6n de las arcillas observada, plan
tea la cuesti6n de qué importancia puede presentar este factor
en el techo del gas6geno, es decir, qué superficie puede verse
afectada y sobre todo, hasta qué profundidad dentro del macizo
rocoso.
Esta cuesti6n plantea la necesidad de ampliar los ensayos
para determinar la conductividad térmica de las arcillas, la in
fluencia de variar el régimen de elevaci6n de temperatura y la
influencia de la composici6n de la atmósfera en que se encuentra
la muestra.
47.
5.- SELECCION.DEL YACIMIENTO
5.1.- CRITERIOS PREVIOS
De los estudios anteriormente realizados se desprendía el
interés potencial ofrecido por las reservas de lignito negro de
Teruel, en particular por la presencia de capas potentes (2,5 a
16 m), el carácter no coquizable del carb6n, su alto contenido -
en azufre (6%) que, si no favorece la calidad del gas producido
en la gasificaci6n por consumir hidr6geno, sí facilita sin embar
go la eliminaci6n del azufre, cuyo carácter contaminante plantea
problemas para el aprovechamiento de estos carbones. Estos facto
res, unidos al interés demostrado por ENDESA en la gasificación
subterránea, y siendo ésta la mayor empresa concesionaria de la
zona, nos decidi6 a realizar los ensayos sobre carbones de esteyacimiento.
48.
5.2.~ ESTUDIO HIDROGEOLOGICO
Además de los criterios citados, la hidrogeología del yacimiento es un factor básico en la definici6n de la aptitud deun yacimiento para la gasificaci6n subterránea. Por una patte,unaporte excesivo de agua a la cámara de gasificaci6n deteriora elrendimiento termo-quImico del proceso,y con ello la calidad delgas productopor absorber calor y perjudicar a las reaccionesprincipales de gasificación, que son endotérmicas.
Por ello es conveniente que la capa de carb6n sea lo másseca posible, y que no existan aculferos importantes en su proximidad.
Sin embargo, es necesario que se encuentre bajo el nivelfreático para garantizar el control de la combustión, además deconseguir asl una hermeticídad a la fuga de gases a través degrietas a superficie y mantener en el gas6geno la sobrepresión -conveniente al proceso, que además hemos visto favorece la estabilidad del techo de la cámara.
El estudio de la informaci6n hidrogeológica disponible sobre el yacimiento, indic6 que las condiciones del mismo desde es
te punto de vista no son en principio desfavorables, a condici6nde evitar un hundimiento excesivo del techo del gasógeno,lo cualpuede conseguirse con un dimensionado adecuado de los m6dulos (ocámara) de gasificaci6n, manteniendo una sobrepresí6n adecuada -en el gasógeno y bombeando el agua del aculfero suprayacente pa
ra reducir el nivel freático al nivel adecuado.
En efecto, los estratos de techo en contacto con la capa,son fundamentalmente arcillas y sobre ellas se encuentran nive
les de arenas permeables que en algunas zonas del yacimientoconstituyen aculferos.
49.
5.3.- VOLUMEN DE RESERVAS POTENCIALMENTE GASIFICABLES
De la informaci6n geol6gica disponible, se desprende que
la zona del yacimiento estudiada está dividida en cinco bloquespor una serie de fallas principales, a las que se asocian sistemas de fallas menores. Las fallas principales presentan saltosde hasta 20 m.
El conjunto de los cinco bloques contiene del orden de 20millones de toneladas de reservas potencialmente gasificables, -
que corresponden a las capas P y R.
50.
6.- TOMA DE MUESTRAS Y ANALISIS DE CARBONES PARA ENSAYOS
GRUPOS I y II
6.1.- TOMA DE MUESTRAS
Se tomaron muestras de carbón con un peso total de 50 kg
repartidos en 10 muestras de las capas P y R en las explotacio
nes de ENDESA de mina Oportuna, Mina Innominada y Corta Alloza.
Además, se tomaron muestras de arcillas para la realiza-
ci6n de ensayos de resistencia mecánica, según se expone en el
apartado 4.4.2.
51.
6.2.- ANALISIS DE CARBONES
PROCEDENCIA: MINA OPORTUlqA
ANALISIS INMEDIATO
% sobre muestra húmeda Kcal/kg
Muestra No H20 M.vol. Cen. C.F. S Comb. P.C.S.
1 10,89 25,39 39,96 23,76 6,70 3.023
2 13,14 23,78 41,27 21,81 6,00 2.828
3 11,50 24,84 42,41 21,25 5,70 2.703
4 10,10 24,76 45,37 19,77 6,30 2.598
5 12,10 23,49 43,04 21,37 6,70 2.886
ANALISIS ELEMENTAL
% sobre muestra h�meda
Muestra No H20 Cen. c H N -0 S comb.
1 10,89 39,96 32,31 2,50 0,42 7,22 6,70
2 13,14 41,27 28,51 2,52 0,38 8,18 6,00
3 11,50 42,41 28,03 2,50 0,42 9,44 5,70
4 10,10 45,37 27,42 2,45 0,38 7,98 6,30
5 12,10 43,04 29,60 2,47 0,27 5,82 6,70
52.
PROCEDE`NCIA: MINA INNOMINADA
ANALISIS INMEDIATO
% sobre muestra húmeda Kcal/kg
Muestra No H20 M.vOl. Cen. C.F. S Comb. P.C.S.
1 13,96 25,52 29,51 31,01 5,60 3.699
2 13,80 24,39 34,70 27,11 6,30 3.422
3 13,52 23,69 36,61 26,18 6,30 3.285
4 13,65 25,86 32,70 27,79 6,30 3.464
5 12,25 26,28 31,20 30,27 6,50 3.843
ANALISIS ELEM.ENTAL
sobre muestra hCmeda
Muestra No H-)O Cen. c H N 0 S comb.
1 13,96 29,51 38,62 2,72 0,43 9,16 5,60
2 13,80 34,70 34,30 2,62 0,46 7,82 6,30
3 13,52 36,61 33,30 2,58 0,40 7,29 6,30
4 12,57 35,27 34,69 2,58 0,37 7,52 7,00
5 12,25 31,20 40,88 2,86 0,50 5,81 6,50
53
PROCEDENCIA: CORTA ALLOZA
ANALISIS INMEDIATO
% sobre muestra h�meda Kcal/kg
Muestra No H20 M.vOl. Cen. C.F. S Comb. P.C.S.
1 13,32 23,75 38,78 24,15 8,00 3.338
2 11,02 24,70 38,51 25,77 7,90 2.844
3 12,25 22,91 42,62 22,22 8,10 2.712
4 12,17 23,48 41,17 23,18 7,20 2.974
5 10,06 24,36 41,53 24,05 8,10 2.886
ANALISIS ELEMENTAL
% sobre muestra h5meda
Muestra No H20 Cen. c H N -0 S comb.
1 13,32 38,78 36,15 2,83 0,36 0,56 8,00
2 11,02 38,51 31,59 2,42 0,44 8,12 7,90
3 12,25 42,62 28,35 2,46 0,42 5,80 8,10
4 12,17 41,17 31,82 2,78 0,51 4,35 7,20
5 10,06 41,53 29,19 2,80 0,45 7,87 8,10
ANALISTS QUIMICOS CENIZAS DE LIGNITO
2 3 4
Sio 42,30 46,34 51,00 37,432Al 2 0 3 22,50 26,50 22,00 23,-50
Fe 20 3 21,20 15,10 15,20 27,00
Ca0 5,15 3,25 3,50 4,09
M90 0,63 0,92 0,75 0,72
K 2 0 1,20 1,41 1,35 1,42
Na 0 0,19 0,21 0,56 0.182Ti0 2 0,72 0,96 0,92 0,74
MnO 2 0,04 0,02 0,02 0,03
p 2 0 5 0,37 0,29 0,27 0,42
so 3 5,04 4,09 2,85 4,02
Temp. Deformación, PC 1.388 1.425 1.415 1.327
Temp. Reblandecimiento, PC 1.396 1.492 1.426 1.340
Temp. Hemiesferica, PC 1.409 1.502 1.460 1.351
Tem. Fluidez, PC 1.417 1.519 1.485 1.379
Ln
7.- SITUACION ACTUAL
Las dificultades que seg5n se ha expuesto se han encontrado
para la compra de los equipos necesarios al desarrollo de los en
sayos, debido a la exigencia de origen norteamericano o español,
han frenado el ritmo del proyecto de investigaci6n y,,a pesar de
las gestiones realizadas, s6lo se pudieron resolver en parte.
Este problema se ha venido a sumar al recorte que sufri6
el alcance del proyectoorigi,nal de investigaci6n que se basaba -
en la realización de ensayos ya diseñados y experimentados en -
centros de EE.UU., aplicando los procedimientos all1 estableci
dos y los diseños de los equipos de laboratorio all1 empleados.
Sin embargo, la comprcbací6n de la inexistencia de tales procedi
mientos y diseños, ha obligado a realizar ese trabajo desde el
principio y reducir notablemente las expectativas de nuestro pro
grama.
Finalmente, la reducci6n de la ayuda otorgada por el Comi
té Conjunto Hispano~Norteamericano, junto al fuerte descenso del
contravalor en pesetas de presupuesto de la ayuda en d6lares, hi
cieron aconsejable la suspensi6n del proyecto por considerarse
inviable.
ANEXO 1. BOMBA DOSIFICADORA
E3cla
Guía-bojaitope de bolaAsiento
Tuerca deprensa-estopa
Cuerpo de calade válvulas
Casquillo
Casquillo
Con xi nros
L Anillo Guia-bolasde trenza
Conexión roscada Tuerce deprensa-estopa
DOSIFICADORES PARA MILROYAL D DOSIFICADORES PARA MILROYAL B, CCaudal hasta 1.000 llh
DOSIFICADORES PARA MILROYAL 8, C, MAXROYAL C (4j'. DOSIFICADORES PARA MILROYAL C y MAXROYAL CCaudal hasta 2.000 ¡/h. Caudal hasta 10.000 l/h.
C4)
Conexión roscaca VálVL,a
Guia-bolaF7[,prensa-
a Aniflo de es-,c-,ag uiacio Pistón
S' en 1 ZW Pistón
Casquiflo
-jerro de:csilicador
Amilo de trenzaAnillo de trenza
Tuerca deprensa-estopa
L Anillo anti-extrusión C3nextón a btida
Materiales de construcciónAcer., Versión VersiJn
inoxica:je alta presión Alicv 20 varianzas
rluerDo de dos¡'.icador 316 Alic,., 20
Conexiones 316 316 A¡¡c,. 20
�3uj'a-bolas 3 316 AlicV -'0 in r c S
31ola
Según lfquido bombeacio y �,resión
Prestacionesi MILROYAL D: Carrera .15.4 irm. MILBOVAL 3: Carífira ?,8,1 mm. MILIROYAL C: Carrera 76,2 mm MAXAOYAL C: C4,,efa 30 mm
d.
2304(io u. 00 tro
23 0 21
15,i 746 0
2� 70Ta!adro
93 I,Oa 118" NPT
140 ..65
23 1,07 36 3,70
46 2.1 5 Taladro__56
-70 72 7,5 450 lt2*
91 37-, 118, NI`T 7-90 9, Gas
140 6.5 112 12
23 3.2 36 a
46 65 Rosca56 13
70 12 72 17 392 lir
F9-3T .3 112" NPT90 22 Gas
140 20
1
112 P7
22 6.5 36 15
56 24-4 -T 13�5 Rosca 72 31
i 112'1 5S 45 18 217
93 27 112' NIPT 90Gas
112 4140 --71 1 1 4n F> 1
23 1 13 36 24 39 so 36 si
j3 541, 2 posea 12 11- 137 112 78tiz*
72 2 112-22,2 10 20 - 100 341C¿$ go
50
Gas3 l" NIPT 90 61 Gas
--
2
10o112 76 12112 1 162
140 1 96 156 140 2GI36 38 39 1 83 1
56 do
72 77 112, 72 1571 72 1 16025 217
-90 96 90 1 192
G
90Gas1 12 12(7,1 íl �2 32 �O 1 2
41ido i�.o 1
36 39 3b56 98
61 21572 i i 72
32 52 L2- 7290
: it¿¡ ,
,31 -di
Gas37 ^15 lis112 1 12 395 12 4,4l4,) 140 494 :40 5
256 157 61 337 i 56 i ZIZ -
-,2 1 gil 112-72 1-1 72 411540 32 83 155, 24EI 49-, 1 90 52,90 Gas go Gis Gas
112 309 112 619
1
2 650,140 387 140 774 40 a 1 2
151�� 39 337 i 3624¿ j 61 527
1,-1-12-21 1 l�r
so72 311
20 72 --- 5372 652
sa90 389Gas
goGas
90 1 sis W S112 1 4qi J 112 1016140 1 605 1 140 11210 1 140 127
36 --18a-7- 39 1 408 36 39456 293-1 1 61 639 58 6:�-
7 2__� 3 7 6� 16 1 72 754 liz, 72 7-E9,0 d--94~-1 41 8171 90
3 ,Gas 90 986 Gas
112 58EJ 2 1174 f 1 112 1229140 �2-2 1 11,40 1467 1 ! 140 1537
36 247—1
1 39 536 1 36 519se 385 '61 839 56 ac9
6372 495 72 990 i
321 lrr 72 1038:
611 l/2'
90 6191 90 90 Gas112 77C Gas 2-3L Gas =lG `,
112 1540 1 112 Itsis
140 1926 140 2C2:36 1 505 39 IC94 36 1 IZ62
56 78 56 16 -1,i61 1712 1 uIX5 71- 21 U90 1
72 2021 15 - 2990 126�LI Gas - 90 2651 G¿s
112 1572 90 2526 1-12 3299140 196!S 1 112 ¡31,14
39 1 12110 6
-1:33011 5661 -,a12 1-C4,5ab p,e,z,d5 lo 1 5 72
, 13,a p! -A. a ;,t m z 3 S d e 90
90 148.- 0IG
wi1n i3 PCW�C-39 31 4 6 jo
�i� t�ri �o itec:a nm61 �,4
112 jqq39
ANEXO 2. REGISTRADOR MULTIVIA
registradorpotenciométrico
(Da@DSilde6 víasa tra= pcr puntcs
Registrador tipopotenciométrico con M 30 40 509 6w
servo-motor -ll!11,il,iliilf
Carta-escalas intercambiables
Selector de 3 velocidadesM4-
0,5Precisión: '4
Señal (le entrada: 10 mV min.
lmpe&-icia de entrada. > 1 M2-------
77 rTiemp( de respuesta < 1 sec. M IT0 cmOFF
Alimen.-ación: 220 V a 50 660 Hz
7 VA
Trazo -)or puntos con cabeza giratoria recambiabl e de 6 puntasde fibr.. de larga duración de distinto color
lnterva�o entre puntos: 5 seg.
Papel )re-plegado de 8 m. de longitud y 100 mm. do ancho
Dimensiones: 144 mm. x 144 mm. y una profundidad de 220 mm.
Peso aproximado 4 Kgs.
7EC.N
AL 1 MÍTension '1120 V, a 50 o 60 1-14.Consum,o -7 VA
MEDIDAMargen r,-:n:r-.c para toda ¡a escala_ lo rrivSobrecarga max. admisibie -5 veces el margen (máx. 400 V)Precisión clase 0,1Error de l:neaiiciad 0,5 % de] valor de la escaloTiempo de respuesta 1 segResistencia rr.áx' de línea __100 11
REGISTROTipo trazo punta de fibra con depósitoNúmero de vías 6 de color diferenciadoLongitud de las escalas 100 mm.Ancho total del papel 120 mnAncho de rec:stro 100 mm.Longitud del papel pre.-plegado 8 m.Duración del registro a 23 mm.1h. 15 diapVelocidad de registro selector de 3 velocidades 10 20.- 40 mm.1h.
CONDICIONES LIMITEES DE USOAlimenlac:�r, +10% -1515t,,e-r.peral,,�r-z ambiente 0 a 50, C*"umedad re-%:,va máx. 85 '�"r HR (a + 297 C)Coniperis---- c7 ce la ternreratura- error máx. < l-Posicton rn-zritr.le panel vertical o inclinado
Medidas 144 X 1444 X 250 mm. (Profundidad 220 mr-)Peso 4 Kg
ESCALAS NORMALIZADAS (0tras escalas bajo demanda)
40 divisiones 0-400 y 0-600cC50 0-50-1 C y 0- 100 % H R60100
ME D i D A S ORIFICIO PANEL
14 21 138
r
ANEXO 3. INSTALACION DE LAVADO
1,4IL
PT
i
ci- v
El D
tí-Ir i
íí
cuí
41E
El¡ ulii J-,
iT
'9101 PL,- 1OZ
rE,
fl1
-43a
co
i IT
T7
1ni-
ANEXO 4. ANALIZADORES DE O?, CO y CO 2
Teledyne's Series 326R analyzers combine accuracy,sensitivity and linearity with a variety of mounting MODEL DESIGNATIONarrangements and options. Depending upon thE, appli-cation, panel-mounted general-purpose units, semi- Semí-Expliexplosion-proof anaiyzers (2 units), or fully explosion- Des¡ n *General Proof � Expl. Proof1 9proof configurations can be supplied. Afl modeis Features Purpose (2 units):i Enclosureoffer optional single or dual alari—n capability and
Meter and standardcurrent outputs of 1-5, 4-20, or 10-50 mADC for voltage output 32611 327R 328Rinterface compatibilíty.With single alarm 326R-1 32711-1 328R-1
l 11, i _*1 L With dual alarms 326R-2 327R-2 328R-2The Series 326R analyzers are capable of being cali- With current outputbrated in air, eliminating the need for supporting 1-5 mADC 326RI-5 327RI-5 328RI-5calibration gases. This air calibration capability is 4-20 mADC 326RI-20 327RI-20: 328RI-20made possible by employing precision dividing net- 10-50 mADC 326RI-50 327111-50:! 328RI-50works in conjuct ion with the Micro-Fuel Cell whose 1 -- 1
i
1 _ioutput is linear from zero through 100% oxygen. No NOTE: Alarm and current outputs can ':be providedlonger is it necessary to rely upon questionable simultaneously; e.g. specify 32711-11-20.—certified" calibration standards; calibration isachieved by simply opening the sampling system to air. *Mounting configuration (A for panel i:mounted, B
for bulkhead mounted) shouid be inciluded in thei! TZ l? model designation when ordering 32611 or 327RStability tests while monitoring air have shown less analyzers; e.g., 326RA, 3261113-1, etc.than _+2% drift over 3 to 4 week periods withoutcalibration adjustment. SPECIFICATIONS
Ranges Standard: 0 - 5%, 0 - 10"IÍI� 0 - 25W. orAll modeis can be supplied with one or two alarms 0 - 5%, 0 - 25%A� 0 - 1000/Óas weil as current output capability. For model Optional: Any three ranges from 0-1%designation, see table, to 0 - 100% or 0 -100%
single range �dilital readoutSensitivity 0.5% of full scale.-Accuracy Meter readout:_±2% of fuil scale
Digital readout: ±1% of fui¡ scaleRecorder readout: -11.0?,` of fui¡ scale(assuming recorder accuriacy to be±0.25% or better) at consjanttemperature. (±5% of readingthroughout the operatingtemperature range)�w7 Operating Temp.
Range + 32cT to + 1220F (OOC to +500C).Power Req'd 115 VAC, 50/60 Hz, less than 100 W
(220-VAC, 50/60 Hz optidnal)Signal Output Standard: Interna¡ - high �resolution
metert,x Externall - 0 - 1 VDC full_Zi scale (others a�ailable)
Optional: Current - 1 - 4 - 20,10 - 50 mADC (isolated ornon-isolated are available)
Miero-Fuel Cell Standard: Class B-1Optíonai: Ciass,1,3 or C-3
Cell Warranty B-1: 6 mo.; 90% of fuil scpie in 7 sec.and A-3: 6 rno.; 90% of fui¡ scaie in 45 sec.Response Time t C-3: 12 mo.; 90% of fuil scale in 30 sec,Explosion-Proof Suitable for Class 1, Division 1, GroupHousings D. Cither housing classifications
1-Ir)del 3-"8R cor7g,,)Ietel:,, explosion-proof analyzer con-(32711 and 328R) available upon request
in a enclosure. T
,
he instru-tAt 77-F (25c'C)TA1 reserves the right to change or n-,odifv the deswn oí its equipment
,neril has ¿�f� m,cÍ,r,i1 meter an(1 an, analog otitput for use without ari5� (it)ligaiion io pro� de notific¿)tion ot chanige or intent tochange.
oLi
,0
Model 327RModel 326RA Analysis Unit With
with Remote SampleInterna] Flow Control and Span Cofi!trol
YE
LJ
0 0 0c2
00
Model 326RBwith Model 317RA
Gas Selection Panel ControlliUnit
- ---------
cr"l
o
Model 328Rwith Model 327RB
Gas Selection Panel Control 'Unit1 L
-f%,TELEDYNE ANALYT11C.*;fAL INSTRUMENTS77777"71
2HE REET, CITY OF INDUSTRY, CA 91749-15¿30 U.S.A. (818) 961-9221 (213) 283-7181 TM igl0) 584-1887 TDYANYL COID FAX (818) 961-2538B8169 - 1 V86 - kipl
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12
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Bulletin 4201 C
features
Model 865The Model 864 Infrared Analyzer incorporates the many More sophisticated than the Model 864, thefeatures cornmon to Beckman Industrial Corporation's Model 865 Infrared Analyzer offers key designInfrared Analyzer product line and offers them to the features for maximum sensitivity, selectivity, :user at a moderate price. Designed for those stability and versatility. This analyzer is desig! nedapplications requiring high precision and selectivity- to meet the most stringent applicationyet less stringent sensitivity-the Model 864 offers requirements.optical path lengths from 0.15T to 5.0" This permitscarbon monoxide monitoring down to 500 p�,,106 fUil Special Cell Length Capability: In acidition toscale for stack gas analysis and up to 100% fui¡ scale those celis available 01 the Model 864, thefor various other applications. Fui¡ scale sensitivity for Model 865 may be equipped with up to 15", pathcarbon dioxide varies from 350 P/106 through percent length cells. Thís enables Orecise measurernentleve¡ concentrations. The Model 864 also offers a in high sensitivity applications such as ambientvariety of aciditional analysis capabilities, to provide the carbon monoxide monitoring.user with an economical and precise analytical tool for Temperature Control: Temperature control:ofmost industrial applications. both the detector and the analyzer case
improves stability.Pressurized Celis: Use of pressurized samp:lecelis extends sensitivity to 10 P/101 fuil scalecarbon dioxide, for air separation and ammoniamanufacturing applications.
• Stacked Sample Celis: Permitting extendedrangeability, stacked sample celis are particylarlybeneficial in applications where the measuredcomponent concentration varies greatly, andexceeds the clynamic range capability of a:single cell.
• Flow Through Reference Cell: Permits differen-tial analyses, such as required for photosynthesisstudies.
........... ............ ...............-
--------------
Principfe of Operation ?S00The Models 864/865 produce infrared radíation 100from two separate energy sources. Once pro- CO TRAN MISSIO 1 1,0 TRANSMIS-1-Nduced, this radiation passes through a chopper 80-zwhich interrupts it 10 times/second, and thenpasses through optics selected to eliminate inter- 60 -
zference from other infrared absorbing components.The infrared beams pass through two celis: one a k 11 1zreference cell containing a non-absorbing back-ground gas, the other a sample cell containing a 20
CO, C)ETECTOH vcontinuous flowing sample. Y-
SENSITIVITY
During operation, a portion of the infrared radi- mi<--Ro�s 4 5ation is absorbed by the component of interest inthe sample ceil. The detector converts this differ-ence in energy between sample and reference Figure 2
Cell to a capacitance change. This capacitance Shown above is a basic example of the prin�iplechange,» equivalent to component concentration, of infrared absorption and how it permits infIrared
analyzers to be sensitized to a single specifio,s amplified and indicated on a meter, and, ifJesired, transmitted to a data acquisition device component of interest. Figure 2 shows the loca-andlor control ler. tion of the primary carbon dioxide infrared
absorption band at 4.2 microns and the carbonmonoxide infrared absorption band at 4.6 micr,ons,lt is the separation of these bands that allows
INFRARED SCUPCE infrared analyzers to te¡¡ one component frornanother, lf the detector of an infrared analyzér isfilled with carbon dioxide, the carbon dioxid e¡absorbs only that infrared radiation at its owti
PPER unique infrared absorption wavelengths, princi-SAMPLE iN pally 4.2 microns. Thus, as the sensitivity line!.20
0
Iísv0 indicates, an analyzer with a detector filled with0 cí, x! de.carbon dioxide detects primarily carbon dio li
lt is not affected by other components, such 'ascarbon monoxide, which absorb infrared radiotion
o, la09% at other wavelengths - unless the carbon mon-0SAMPLEOUT oxide is present in very large amounts. Where:
gDIAPHPAGM interference is encountered, standard optical!,C 1 STÍ E Ni D E D,',, filters, gas filter celis, and/or window material are
DE 7ECTOR used to reduce the interference to an insig-nificant leveL
4 COMPONENTOFINTEREST
0 OTHER MOLECULESCONTROL UNIT
Pigure 1,,,.,,�own is a functional diagram of the energy path�is �t passes through the Models 864/865.
3
Specifications
Model 864 Model 865
Precision: 1% of fuP scale 1% of fuil scaleNoise: 1% of fuli scale 1% of fui¡ sealeZero Drift*: t 11% of fufl scale per 24 hours =1% of fuH scale per 24 hoursSpan Drift*: ±M. of fui¡ scale per 24 hours t 1% of fuil scale per 24 hoursResponse Time (E:ectronic): Variable, 900% in 0.5 sec. to 26 sec., Variable, 90% in 0.5 sec. to 26 sec.,
field selectable field selectableMaximunn Sensitivity: 500 P/106 fuil scale carbon monoxide 50 P/106 fuU scale carbon monoxide
(pressurized celi)350 P/106 fui¡ scale carbon dioxide 10 P/106 fui¡ scale carbon dioxide
(pressurized celi)Sarnple Cell Lengri: .039" (1mm), 0.157" (4mm), 0.25" (6.4mm) .039" (1mm), 0,157" (4mm), 0.25" (614mm)
0.5" (12.7mm), 5.0" (127mm) 0.5" (12.7mm), 5.0" (127mm)13.5" (34.3cm), 15.0" (38.1cm)
Materiais in Contact with Sample:Windows: Sappinire, Guartz, Irtran Sapphire, Quartz, IrtranCelis: , Stainless Steel, gold-plated Stainiess Steel Stainiess Steel, gold-plated StainlesI SteelTubing: FEP Tefion FEP Tefion (general purpose)
316 Stainiess Steel (Ex proof)Fittings: 316 Stainless Steel 316 Stainiess SteelO-Pings: Viton-A- Viton-A**
Sample Flow Rate: Nominal '"00-1000 cc/min Nominal cIO0-1000 cc,IminSample Pressurei Max. 15 psig. Max, 15 p�ig- (higher pressuresused in
pressurized cell aplications)Ambient Temperature Range: 30* to 120*F (- 1 1 to + 49'C) 30* to 1201F (-11 to + 49'QAnalog Output:
Standard (Potentiometric): 0-10mV, 0-1OOmV, O-N 0-5VDC (field selectable)Optional (CLrrent) 4-2OmA, 10-50mADC isolated (field se!ectable)Optional (Linear Potentiometric): O-lOmV, 0-1OOmV, 0-1V 0-5VOC (field selectable)Optional (Linear Current): 4-2OmA, 10-5OmADC isolated (field selectable)
Power Requiremerts: 115V :t 15V mis 115V �t 15V rms50,60 Hz ±O. 5 Hz 50/60 Hz t 0.5 Hz230 watts (200 Walts ave., 500 Watts max.)
Enclosure: General purpose for installation in weather General purpose for installation in w0atherprotected area. protected area.
Overali Dimensions: 8"116" (220mm)H 8"/,6 " (220m m) H131/á" (333rnrTi)W 131/8 " (333mm)W223/8" (569mm)D 27%" (696mm)lD
instrument Weight- 50 lbs (23 kg) 61 lbs (28 kg)155 lbs ( 70 kg) Ex-Proof
Shipping Weight: 65 lbs (29 kg) 81 lbs (37 kg)185 lbs (83 kg) Ex-Proof
Sompiánces: - The general purpose Models 864 and 865 are constructed to meet the applicable requirements of the Oceu-pationai Safety and Health Act of 1970 1` instalied in accordance with the requirements of trie Nat1Ona¡ Electri-cai Code (NEC) in non-hazardous areas and operated and maintainea in tíne recommended manner.The Model 864 and genera¡ purpose Model 865 are certified by Caracian Standards Association (CSA)as compiying with applicable standards for protection acainst electrical shock and fire hazarcs :n ffion-hazardous (ordinary) locations,
The expiosion proof Model 865 is approved by Factory Mutua¡ Research (FM) for use in Class 1, Qrcuos S,C & D, Division 1 hazardous locations and will be deemed 'approved'within the meaning of the UjS. Cccu-pational Safety and Health Act of 1970, if instalied in accordance with the requirements of the NationaiEIectrical Cod e (NEC) for such locations and operated and maintained in the recorrimended manjer.Tme air purge accessory for the Modeis 864 and 865 is designed for application with user-suppliedicompo-rents to comply with Nationai Fire Protection Associaiton (NFPA) 496-11982- Type Z, lo reduce the ciassi-fication within an enciosure fram Division 2, norírnally non-hazardous. lo non-hazardous. This prindipie isrecognized in ¡he National Electric Code (NEQ-1984 (ANSI NFPA-70) articles 500-1 and 501-3 (a).
speciticar,ons taseci ci arnoient temperat—- ':Pitt5 01 less trian 20�F proor` housing such as available with the Mcoel 865 Infrareo Analyzeí NFPA 496 and olher!'C� at a maxirrum rate cr 20'F (1 I'C) cer hour. similar United States and internationaj srancarda relating lo purging are Ciroctec cniv
�%,�ton,s a reg,s,,ereci orademark Ot EJ duPont CeNemours s C9, Inc, to the invasion o/ expiosiv� gases into me anaiyzer nousing f,�om tpe cuts,pe atmos-'-M,s 3,ialyzer is or.,re rvoe frecuert!v utiltzeci for the ana!Ys,, of exciosive gases. /t phere. rhese standards do not address; t,,e abnormal retease oí explosivo gases tnten-
intenced lor suci gases. we recommend tne use ot an anatyzer in in explosion- tionally introcuced)nto the analyZer housing. 7 nere are no íecognized stan0ardsadóressing such potential Pazard.
7
Model 8641865 OptionsCurrent Output: Plug-in circuit board supplies a Externa¡ Range Change: Designed primarily forselectable 4-2OmA or 10-5OmADC output for on-line analyses where wide dynamic rangesi�,arecurrent-type recorders or other current-áctivated encountered. ForOSHA compliance monitor1ngdevices. applications, this option permits automatic rangeLinear Output: Provides linear readout of concen- switching to read either normal or peak leveltration values on the front panel meter, and linear concentrations.analog output. This plug-in option permits Bench Mount Kit: Facilitates bench-top mount�ingacciarate integration of data and eliminates the for laboratory or semiportable use.need for the operator to refer to calibration curves. Air Purge Kit: Designed for use with the Model 864 or,�vailable in pctentiometric orcurrent output general-purpose Model 865 when used in Class 1,!Div. 2versions. hazardous locations. this kit permits compliance w�ith!nternal Span Calibrator: Greatly reduces amount NIFIPA 496-1982 (TY1PE Z)-of span gas required for many applications, lower- "This standard is void in applications involving theing cost of operation. introduction of fiarnmable samples into the enclosure.
Outiffie and Mounting Dimensions
Model 864
(221-
Model 865 Model 865Explosion-Procif
2 8 5, 1 F
,44 1 MM (49,3—12'
(38-
Sales and Service OfficesUnited States: Atlanta, Saton Rouge, Boston. Chicago, International: Australia, Canada, France, Federal ReiDu�lic of—j,cjnnali, Denver, Detroit, Houston. Los Angeles, Newark, Germany, Hong Kong. India, ltaly, Japan, Netherlands, i1Prijiadelphia. Pittsburgh, San Francisco, Sewt!e. Singapore, Sweden, United Kin9dom.
Authorized dealers in many othe, countries.
P-ocess Instruments Division - Beckrnan Industrial Corporation - A Subsidiary of Ernerson Electric Company600 S. Harbor Bouievard - La Habra, California 90631 -(213) 690-1-600 Telex: 160418
1986 SECKMAN INDUSTRIAL CORPORATION
ANEXO S. DETERMINACION DE LOS PARAMETROS
BASICOS DEL CARBON
Se realizarán los siguientes ensayos:
1. ANALISIS INMEDIATO
Este análisis comprende:
- Determinaci6n de la humedad total según la
NORMA UNE 32-001*-81.
- Determinaci6n de las cenizas según la NORMA�l,
UNE 32-004-84.
- Determinaci6n del contenido en materias vo-
látiles según la NORMA UNE 32-019-84.
.2. HINCHAMIENTO AL CRISOL
La determinaci6n del índice de hinchamiento al cri-
sol se realizará de acuerdo con la NORMA UNE 32-005-58.
3. ANALISIS ELEMENTAL
Este análisis comprende:
- Determinaci6n del contenido de Carbono e Hidr6-
geno según la NORMA DIN 51721.
- De-lerminaci6n del azufre por el método ESCHKA
según la NORMA UNE 32-008-56.
- Determinaci6n del Nitr6geno por el método
KJELDAHL según la NORMA UNE 32-013-72.
- Determinaci6n del oxigeno por diferiencia.
4. DETERMINACION CUANTITATIVA DE LA COMPOSICION DE LAS::
CENIZAS
Los componentes que constituyen las cenizas son
principalmente compuestos de silicio,aluminio, hie
rro y, en menor cantidad, combinaciones de calcio,
magnesio, potasio, sodio, manganeso y titanio y,en
tre los no metales, f6sforo y azufre.
En ciertas regiones existen además algunos otros:
elementos como germanio, cesio, vanadio, galio,ura-
nio, etc. pero siempre en cantidad pequeHa, por lo
que solo tiene interés su determinaci6n en aquellos
casos particulares en que su concentraci6n es eleva,
da.
Se determinarán,por tanto,los elementos más im-
portantes, expresándose el resultado de los análi-
sis no en el porcentaje de los elementos, sino como
es costumbre, en el de sus 6xidos. Estos son por
tanto: SiO Al 0 TiO Fe 0 Mn 0 Ca0, Mg0,2' 2 3# 21 2 31 3 41
Na 2 0, K 2 0 y P 2 0 5*
Esta determinaci6n de los componentes de las ce-
nizas se realizará con vista a la posible influen-
cia catalizadora de algunos de estos elementos.
5. TEMPERATURA DE FUSION DE LAS CENIZAS
A las temperaturas de gasificaci6n, las cenizas
del carb6n pueden permanecer en estado s6lido (ce-
nizas secas) o fundir. En el primer caso su elimi-
nación no ofrece inconvenientes; pero en el segun-
do da lugar a problemas de gran envergadura.
La fusibilidad de las cenizas depende de su com
posici6n. En realidad este problema corresponde al
estudio de los diagramas de fusibilidad de silica-
tos y aluminatos que son los compuestos predominan
tes en las cenizas y por tanto es semejante al es-
tudio de los ma,teriales refractarios, de los cemen
tos y de las escorias metalúrgicas.
El punto de fusi6n de una ceniza depende de la
magnitud del indice:
sio 2 +Al 2 0 3 (6xidos más refractarios)
Fe 2 0 3 +CaO+MgO (6xidos más fusibles)
Normalmente los 6xidos de hierro suelen ser los
responsables de una fusibilidad grande de las ce-
nizas. Sin embargo, habria de estudiarse con ma-
yor detalle el tipo de estos 6xidos; ya que el sex
qui6xido es poco fusible y pueden darse diferen-
cias hasta de 4002C en los puntos de fusión segun
el tipo de 6xid(:)s de hierro.
En un trabajo del Sr.Pire del INCAR, sobre una
muestra de carbones espafíoles se ha comprobado la
influencia del K 2 0 superior a la de los 6xidos
MgO y CaO.
El autor ha establecido las funciones siguien-
tes Con las que ha obtenido una correlaci6n eleva-
da con error menor de ��32,42C para los resultados
hallados:
Para temperaturas de fusi6n inferiores a 11802C�
(fusibles).
t 0,154 M + 695 2C'
Para temperaturas entre 1180 y 1350 2C (inter-
medias).
t = 1,15 M + 270 2C
Para temperaturas hasta 1500 2C (refractarias)
t = 1,54 M 2C
En donde M es la suma en milimoles de las con-
centraciones de tres 6xidos:
M = (Sio 2 ) + (Al 2 0 3 ) + (K 2 0)
Suponiendo que dichas concentraciones se han
calculado sobre la base de:
(Sio 2 ) + (Al 2 0 3 ) + (K 2 0) + (Na 2 0) + (Fe0) = 1000
En general, las cenizas cuyo punto de fusi6n es
superior a los 1400 2C se tienen por muy refracta-
rias. Son intermedias aquellas en las que el pun-
to de fusi6n está comprendido entre 1200 y 1400
grados y fusibles las de punto inferior a los 1200i
grados.
El punto de fusi6n de las cenizas, como el de
las mezclas de silicatos y aluminatos no tiene el
.carácter indiscutible del punto de fusi6n del hie-',
lo, por ejemplo. Por eso, se distingue entre punto'::
de"reblandecimiento", aquél en que se inicia un au:
mento de fluidez en la materia y de "fusi6n" fran
ca el que resulta del estado liquido total.
Existen tres métodos que podemos utilizar para
determinar la temperatura de fusi6n de las cení-
zas:
- Método de los conos de Seger.
- Método Bunte Baum
- Método micropirométrico de Leitz.
Cualquiera de ellos nos puede servir para el es'¡
tudio de la fusibilidad de las cenizas.
6. ANALISIS PETROGRAFICO
La Petrografía del carb6n ha llegado a conSti-
tuir una de las ciencias principales en los estu-
dios tecnol6gicos del mismo y por tanto considera-
mos necesario el estudio petrográfico de los carbo
nes a ensayar, por la influencia diversa que pue-
den tener los distintos macerales en la gasifica-
ci6n.
El estudio micrográfico del carb6n se realiza
principalmente según dos técnicas diferentes: El
método de secciones o láminas delgadas observadas
por transparencia, con microscopio ordinario o pe-�:
trográfico (luz polarizada), o el método de super-
ficies pulidas (con o sin ataque por reactivos
apropiados) observadas por reflexi6n con un micros'�
copio de tipo metalográfico.
Hemos elegido la segunda de las técnicas pro-
puestas debido a la mayor facilidad de preparaci6n�,
y manejo de las muestras.
Estas técnicas de observaci6n por reflexi6n se
basan en los métodos empleados en Metalografia.
Por el método de Duparque o por el de Stach,am-
bos muy semejantes, se obtienen secciones vertíca-
les y horizontales, es decir, según el plano de es
tratificaci6n o normales a éste. Por estos procedi
mientos se observan las superficies sin ataque qui
mico.
Para la realizaci6n del análisis petrográfico
cuantitativo utilizaremos un ocular micrométrico
y una platina provista de carro de desplazamiento,
para obtener más exactitud se utilizarán"platinas
de integraci6n", en las que utilizando distintos
tornillos micrométricos (cada par para un maceral)
se verifica una integraci6n gráfica de superficies
y pueden darse los porcentajes de cada componente.