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Analizador de gases Orsat Cuando uno trata con procesos de combustión real, la predicción de la composición de los productos no es tan sencilla. Por alguna razón, es difícil que los procesos de combustión real siempre sean completos, incluso en presencia de exceso de aire. Por lo tanto, es imposible predecir la composición de los productos basándose únicamente en el balance de masa. Por ello, la única opción es medir directamente la cantidad de cada componente en los productos. Para analizar la composición de los gases de combustión se emplea un dispositivo conocido como analizador de gas Orsat. Aparato de Orsat El primer equipo de sus características se debe a Regnault y Reiset que lo presentaron a la J. Ch. Soc. de Londres en 1853, si bien su modificación por Fisher sirvió de base a Orsat en 1875 para su perfeccionamiento; y aunque ha sufrido continuas y constantes modificaciones que mejoran la apreciación de los resultados, ha mantenido el nombre de ese último investigador. Su uso se destina al análisis de componentes de una mezcla de gases de diversa naturaleza, aunque la aplicación más característica es la determinación de dióxido de carbono, oxígeno, hidrógeno, hidrocarburos pesados, metano, monóxido de carbono y nitrógeno. Principio del analizador de gases Las partes esenciales son una bureta con chaqueta de agua para medir el volumen de los gases y varios burbujeadores conectados entre sí a través de una tubería común. Cada burbujeador contiene una solución absorbente y puede aislarse para que el gas, con un volumen determinado, pase a través de ellos. Cada solución absorbe un determinado componente, de manera que si se mide el volumen antes y después de pasar por cada solución, la diferencia representará el volumen absorbido por ella, que corresponde al componente que la solución en cuestión es capaz de absorber. El gas se introduce o se extrae del aparato, subiendo o bajando la botella niveladora, que contiene agua. La bureta se llena con los gases de combustión y su volumen se determina cuidadosamente. Luego, se pasa el gas al recipiente que contiene una solución concentrada de hidróxido de potasio que absorbe el dióxido de carbono (CO2); el gas remanente se regresa a la bureta medidora y se determina el volumen; la diferencia con el volumen original representa el dióxido de carbono absorbido.

En este dispositivo se recoge una muestra de los gases de combustión y se enfría a temperatura y presión ambiente, en cuyo punto se mide su volumen. Después la muestra se pone en contacto con un compuesto químico que absorbe el CO2. Los gases restantes se vuelven a llevar a la temperatura y presión ambientales, y se mide el nuevo volumen que ellos ocupan. La proporción entre la reducción de volumen y el volumen original es la fracción de volumen del CO2, que equivale a la fracción molar si se supone comportamiento de gas ideal. Las fracciones de volumen de los otros gases se determinan al repetir este procedimiento. En el análisis Orsat se recoge la muestra de gas sobre agua y se mantiene saturada todo el tiempo. Así, la presión de vapor del agua permanece constante durante toda la prueba. Por esta razón se ignora la presencia de vapor de agua en la cámara de prueba, y los datos se registran en una base seca. Sin embargo, la cantidad de H2O que se forma durante la combustión se determina con facilidad balanceando la ecuación de combustión.

Descripción de componentes Accesorios: 

Terminal de la rampa por donde entra el gas.



Llave de paso con una salida posterior auxiliar utilizada para el purgado de las tuberìas y del aparato.



Bureta de 100mL. graduada en 1/5.

Cámaras. 

De borboteo, para absorber el anhídrido carbónico con solución de potasa cáustica al 30%.



De contacto, para absorción de hidrocarburos pesados con agua de Bromo.



De contacto, para la absorción de oxígeno con solución de pirogalato potásico.



De borboteo, para la absorción del monóxido de carbono con solución de cloruro cuproso en ácido clorhídrico. Otra cámara de borboteo se utiliza para la solución agotada y otra para la solución reciente.

Bureta. Unida en su parte inferior, por medio de un tubo de goma a un frasco en el que se colocan aproximadamente 200 mL. de agua destilada ligeramente acidulada con sulfúrico y unas gotas de anaranjado de metilo para que el nivel sea más visible. Equipos y reactivos Se ha de tomar directamente del foco emisor. Solución acuosa de potasa cáustica (hidróxido de potasio) al 30% (para la absorción de dióxido de carbono).

Agua de bromo. Preparar una solución de bromo en una solución de bromuro de potasio al 10%(para absorción de hidrocarburos saturados). Solución de pirogalato potásico. Solución de ácido pirogálico (C6H6O3) en potasa cáustica al 30% (para absorción del oxígeno). Solución de hiposulfito sódico (Na2S2O3) (Opcional. Si no se dispone de la solución de pirogalato, y en sustitución de aquella). Disolver 125g de hiposulfito sódico en una solución del 10% de hidróxido de sodio. No es estable. Solución de cloruro cuproso amoniacal. Disolver 75 g de cloruro cuproso y 50g de cloruro de amonio en amoniaco. Completar hasta 1L. Se conserva con hilos de cobre en el interior. (Para determinación del monóxido de carbono). PRECAUCIONES EN EL USO DEL ORSAT.

El aparato de Orsat no es un instrumento de precisión. En efecto, hay que tomar muchas precauciones

para

obtener

resultados

satisfactorios

para

fines

de

ingeniería.

Un posible error en el análisis Orsat, es aquel ocurrido debido a las fugas en las líneas de transferencia y en el Orsat mismo, es necesario el uso de válvulas de vidrio esmerilado, aunque estos son difíciles de mantener herméticos. Para minimizar las fugas en los grifos deben cubrirse de una ligera capa de grasa especial y apretar fuertemente contra sus asientos al moverlos. Estas conexiones deben examinarse frecuentemente para comprobar si están bien ajustadas y no tienen ralladuras.

El Orsat puede probarse admitiendo y midiendo cierta cantidad de aire, por ejemplo, de 90 a 100 ml se eleva la botella de nivelación para someter el aire a presión y se le mantiene en esta posición elevada durante unos 10 minutos o más, se vuelve a medir la cantidad de aire en la bureta, comparándola con la medición original de admisión; si ha habido una disminución

es

que

hay

una

fuga

y

habrá

que

investigar

sus

orígenes.

Este método no pone en evidencia las fugas que se producen en el lado de los reactivos de los grifos de las pipetas, normalmente hay un pequeño grado de vacío en las pipetas de los reactivos. También hay que tener especial cuidado con los reactivos por cuanto su capacidad de absorción disminuye con el tiempo. CÁLCULOS FUNDAMENTADOS EN EL ANÁLISIS ORSAT.

Los componentes son removidos por absorción directa en el siguiente orden: dióxido de carbono, hidrocarburos no saturados, oxígeno y monóxido de carbono. Lo que resta en la muestra es hidrogeno e hidrocarburos saturados, por lo tanto el cálculo del porcentaje absorbido se determina en la siguiente ecuación según el catálogo de la casa FISHER: % componente = (decremento en volumen) * 100

(Muestra de volumen.)