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Ingenio Madre Tierra – Informe mediciones gases y aires de combustión

TABLA DE CONTENIDO

2

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

4

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8

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15

16

Pág.


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.

3


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

4


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


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


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.

5


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


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.

6


% 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


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


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


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.

7


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


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


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


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.

8


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

9


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.

10


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.

11


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.

12


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.

13


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


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


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



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%.

15


5. FLUJO GASES DE COMBUSTION


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



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.

16

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