CONCENTRACIÓN DE GASES

- Al realizar las mediciones de los gases de combustión de un caldero se obtuvieron los siguientes resultados:

Temperatura de los gases: 250 °C

Monóxido de carbono: 50 ppm

Oxígeno: 9,8% V

Flujo: 350 m^3/h

Determinar la concentración de CO en miligramos de contaminante por metro cúbico de gas seco referidos al 7% de O2.

PV = nRT

PV = mRT

         PM

P(PM) = dRT

d =         1(28)           = 1,249 g/L = 1,249 mg/mL

      0,08205(273,15)

    mg contaminante     =            50 mL CO                x   1,249 mg CO = 62,45              mg CO              

 m^3 gas seco 9,8% O2    m^3 gas seco 9,8% V                     mL CO                  m^3 gas seco 9,8% V

    mg contaminante     =      mg contaminante      x    (20,9 - 7) 

  m^3 gas seco 7% O2        m^3 gas seco 9,8% V      (20,9 - 9,8)

    mg contaminante     =  62,45             mg CO               x      (20,9 - 7) 

  m^3 gas seco 7% O2                  m^3 gas seco 9,8% V      (20,9 - 9,8)

    mg contaminante     =  78,203             mg CO            

  m^3 gas seco 7% O2                      m^3 gas seco 7% V

- Determinar la concentración de CO en miligramos de contaminante por metro cúbico de gas seco referidos al 7% de O2, así como los mg de CO/m^3 de combustible y mg de CO/kg de combustible.

Datos:
Base de cálculo: 1 m^3 de gas seco

CO = 50          mL        
              m^3 gas seco

Oxígeno: 11,5% V

Cálculo de la densidad de CO:

PV = nRT

PV = mRT

         PM

P(PM) = dRT

dCO =             1(28)            = 1,24 g/L

          0,08205(273,15)


Cálculo de la masa de CO:

CO = 50          mL          x        1 L       x  1,24 g = 0,062           g           
              m^3 gas seco      1000 mL               L               m^3 gas seco

0,062          g             x  1000 mg  = 62 ppm
          m^3 gas seco          1g

CO (mg/m^3) =   [20,9 - O2 (referencia)]    x  ppm

                                    [20,9 - O2 (medido)]

CO (mg/m^3) =      (20,9 - 7)       x  62 = 91,68                      mg CO                 

                                  (20,9 - 11,5)                              m^3 gas seco (al 7% de O2)

Flujo: 345 m^3 GSC

                    h

Consumo de combustible: 5 gal diesel

                                          h

Calculo de la densidad del combustible:

d_comb. =    141,5                         

            API + 131,5

d_comb. =     141,5     = 0,855 g

             34 + 131,5             L

62       mg CO      x 345 m^3 GSC  x   1 h    x   1 gal    x  1000 L  

     m^3 gas seco              h             5 gal      3,785 L     1 m^3

= 1130251         mg CO        

                m^3 combustible

62       mg CO      x 345 m^3 GSC x    1 h   x    1 gal   x     1L      x  1000 L 

     m^3 gas seco              h             5 gal      3,785 L    0,855 g      1 m^3

= 1321931        mg CO       

                kg combustible

Los resultados del monitoreo de emisiones contaminantes en el horno de calentamiento en el que se quema fueloil son los siguientes:

PARAMETRO	UNIDAD	RESULTADO
CO	ppm	85
SO2	ppm	685
NO2	ppm	348
O2	%V	12,8

          

Determinar la concentración en mg de contaminante sobre metro cúbico de gas seco de combustión en condiciones normales y corregido al 7% de O₂.

PV = nRT

m = P(PM)V

         RT

          

      85 m^3 CO     x  1000 L CO = 0,085 L CO 

1000000 m^3 aire     1 m^3 CO     1 m^3 aire

m =  1(0,085)(28)  =   0,1063 g  

      0,082(273,15)    1 m^3 aire

  0,1063 g   x  1000 mg  x    (21 – 7)   = 181,4162 mg CO

1 m^3 aire         1 g          (21 – 12,8)       1 m^3 aire

     685 m^3 CO     x  1000 L CO = 0,685 L SO₂ 

1000000 m^3 aire      1 m^3 CO     1 m^3 aire

m =  1(0,685)(64)   =   1,9573 g 

       0,082(273,15)    1 m^3 aire

  1,9573 g   x  1000 mg  x   (21 – 7)   = 3341,7170 mg SO₂

1 m^3 aire         1g          (21 – 12,8)       1 m^3 aire

     348 m^3 CO     x  1000 L CO = 0,348 L NO₂ 

1000000 m^3 aire      1 m^3 CO     1 m^3 aire

m =  1(0,348)(46)   =  0,71469 g 

      0,082(273,15)     1 m^3 aire

  0,71469 g    x  1000 mg   x    (21 – 7)   = 1220,2146 mg SO₂

  1 m^3 aire          1g            (21 – 12,8)        1 m^3 aire

mg CO + mg SO₂ + mg NO₂ = 4743,3478 mg gas seco

           1 m^3 aire                       1 m^3 aire

Determinar el volumen de gas seco de combustión en condiciones normales que se emite al quemarse 15 kg de GLP, constituido por el 30% molar de propano y el resto de butanos, si la combustión se realiza con el 5% V de exceso de oxígeno.

Componente	% molar	Xi	PM (g/mol)	Mi*Xi
C3H8	30	0,30	44	13,20
C4H10	70	0,70	58	40,60
Total	100	1		53,80

m GLP = 15000 g

n = m

     PM

n GLP = 15000/53,80 = 278,8104 moles

Componente	% molar	ni
C3H8	30	83,6431
C4H10	70	195,1673
Total	100	278,8104

C₃H₈ + 5O₂ ---> 3CO₂ + 4H₂O

83,6431 mol C₃H₈  x   5 mol O₂   = 418, 2156 mol O₂

                              1 mol C₃H₈

C₄H₁₀ + 7O₂ ---> 4CO₂ + 5H₂O

           2

195,1673 mol C₄H₁₀ x  (13/2) mol O₂  = 1268, 5874 mol O₂

                                 1 mol C₃H₈

n total O₂ = 1686,8030(1,05) = 1771,1431 moles

n exceso O₂ = 1771,1431 - 1686,8030 = 84,3401 moles

83,6431 mol C₃H₈  x 3 mol CO₂  = 250,9294 mol CO₂

                            1 mol C₃H₈

195,1673 mol C₄H₁₀  x  4 mol CO₂  = 780,6691 mol CO₂

                                1 mol C₃H₈

n CO₂ producido = 250,9294 + 780,6691 = 1031,5985 moles

n exceso O₂ + n CO₂ producido = 1115,9387 moles

PV = nRT

V = [1115,9387(0,08205)(273,15)]/1 = 25010,3707 L

V = 25010,3707 L  1 m^3 = 25,010 m^3 gas seco

                         1000 L