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• Meyller Quispialaya

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UNIVERSIDAD NACIONAL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGÍA

ANALIZADOR PORTATIL DE SISTEMA INTEGRADO DE EMISIONES DE GASES DE COMBUSTIÓN CÁTEDRA

: GAS NATURAL I

CATEDRÁTICO

: DOC. ABRAHAM PALACIOS VELASQUEZ

INTEGRANTES

: RAMIREZ HUINCHO, Gabriel

SEMESTRE

: VIII

HUANCAYO - PERU

INTRODUCCION

Los equipos energéticos que más aceptación han tenido son los motores de combustión interna, a ellos corresponde más de un 80 % de la totalidad de la energía producida en el mundo. El impacto ambiental del Motor de combustión interna

está estrechamente

relacionado con un problema social surgido por la utilización creciente del mismo: la reducción de los niveles de emisión de sustancias tóxicas y de los llamados "gases de invernadero", y la reducción de los niveles de ruido. En el contexto de las actividades de gestión ambiental en el país, se publicó en el año 2001 el D.S. Nº 074-2001-PCM: Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental de Aire, el cual tiene por objetivo principal proteger la salud de la población, a través de estrategias para alcanzar los estándares progresivamente. Este reglamento tiene por finalidad evaluar de manera integral la calidad del aire en una zona y sus impactos sobre la salud y el ambiente, a través de estudios específicos como el monitoreo de la calidad del aire, inventario de emisiones y estudios epidemiológicos, siendo así la base para la toma de decisiones correspondientes a la elaboración de los Planes de Acción y manejo de la calidad del aire a nivel local. Un indicador de la calidad del aire lo constituye el consumo de energéticos empleados en los sectores productivos y el transporte, y también en el sector comercial y de servicios, ya que en su mayoría los contaminantes emitidos a la atmósfera son el resultado de la combustión de diferentes tipos de combustibles fósiles. En ese sentido, la identificación de las fuentes que emiten contaminantes a la atmósfera se vuelve una actividad importante y a la vez compleja, que demanda la instrumentación y aplicación de métodos que permitan estimar el tipo y la cantidad de los contaminantes emitidos. Un instrumento importante en esta tarea lo constituye el analizador portátil de sistema integrado de emisiones de gases de combustión industriales, mediante el cual es posible identificar tanto en las fuentes emisoras, el tipo y cantidad de contaminantes generados como resultado de la realización de procesos industriales y otras actividades específicas. En este trabajo se realizan una investigación de un sector del parque automotor de la ciudad de Huancayo, en la región Junín (a nivel local) elaborado mediante la aplicación y ejecución de un equipo analizador de gases de combustión E8500 de la empresa E instruments, el informe incorpora las emisiones procedentes de fuentes móviles referidas a la cuenca atmosférica de la localidad, según lo establece. Es importante indicar que la elaboración de inventarios de emisiones constituye un proceso complejo y de constante actualización, por lo tanto es “dinámico”. Los resultados que forman parte del presente documento reflejan la situación existente del 12 de julio del 2014.

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CONTENIDO OBJETIVOS................................................................................................... 4

I.

1.1.

objetivo general....................................................................................... 4

1.2.

objetivo en específico.............................................................................. 4

II.

DELIMITACIÓN GEOGRÁFICA Y POBLACIÓN..................................................5

III.

MARCO TEÓRICO....................................................................................... 6

3.1.

GASES DE COMBUSTIÓN........................................................................6

3.1.0.

gases de combustión como contaminante..........................................6

3.1.1.

unidades de medición........................................................................6

3.1.2.

componentes de los gases de escape.................................................7

3.2.

ANALIZADOR E8500.............................................................................. 11

3.2.0.

Versión del analizador......................................................................11

3.2.1.

Sensores del analizador...................................................................12

3.2.2.

Fundamentación.............................................................................. 12

3.2.3.

Relación Lambda:............................................................................12

3.2.4. Sistemas para reducir las emisiones contaminantes de los gases de escape 13 METODOLOGIA......................................................................................... 15

IV. 4.1.

UTILIZACION DEL EQUIPO- TOMA DE MUESTRAS..................................15

4.2.

DATOS:................................................................................................. 15

TRATAMIENTO DE DATOS............................................................................ 17

V.

5.1 VEHÍCULOS CON GLP................................................................................ 17 5.2 VEHÍCULOS CON GASOLINA OIL 2.............................................................18 5.3 VEHICULOS QUE UTILIZAN COMO COMBUSTIBLE EL PETROLEO AL ENCENDIDO DEL VEHICULO........................................................................... 19 VI.

CONCLUSIÓN........................................................................................... 20

VII.

BIBLIOGRAFÍA......................................................................................... 21

VIII.

ANEXOS................................................................................................... 22

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I.

OBJETIVOS I.1.

objetivo general  Analizar las emisiones de gases de combustión de motores de combustión interna de automóviles de distrito de jauja provincia de Huancayo, mediante el analizador portátil de sistema integrado de analizador de gases de combustión industriales.

I.2.

objetivo en específico  Realizar un inventario de las emisiones de gases de combustión de motores de combustión interna de automóviles de jauja, mediante el analizador portátil de sistema integrado de analizador de gases de 

combustión industriales. Maniobrar el analizador de gases de combustión E-8500 para el



adiestramiento en su manejo. Comparar los resultados obtenidos con los límites permisibles de emisiones obtenidos con el DECRETO SUPREMO Nº 047-2001-MTC.

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II.

DELIMITACIÓN GEOGRÁFICA Y POBLACIÓN

Un elemento importante en la planeación de un inventario de emisiones, es definir los límites geográficos del área que éste cubrirá. Esta área por lo general se define con base en los problemas de contaminación atmosférica que se presentan en una localidad. Debido a la configuración geográfica del distrito de jauja, la toma de muestra se realizará alrededor de la Altitud de capital del distrito: 3,229.10 m.s.n.m. en la Estación.

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III.

MARCO TEÓRICO III.1.

GASES DE COMBUSTIÓN Son gases producidos como resultado de la combustión de gasolina, petróleo, diésel o carbón. Se descarga a la atmósfera a través de una tubería o chimenea. Aunque gran parte es el relativamente inofensivo dióxido de carbono, otra parte la componen sustancias nocivas o tóxicas como el monóxido de carbono (CO), hidrocarburos, óxidos de nitrógeno (NOx), y aerosoles. Los gases de combustión del diésel tienen un olor característico.

III.1.I.

gases de combustión como contaminante El incremento de todo tipo de combustión es un agente contaminante del ambiente con concentraciones mayores. La formación de humos, la lluvia ácida y el aumento del número de alergias son consecuencias directas de este desarrollo. La solución para una producción de energía que no perjudique el medio ambiente debe suponer una reducción de las emisiones contaminantes. Los contaminantes en los gases de combustión sólo pueden reducirse eficazmente si las plantas y/o equipos de combustión existentes operan con el máximo rendimiento posible. El análisis de los gases de combustión ofrece un medio para determinar las concentraciones de contaminantes y para ajustar al máximo rendimiento las instalaciones de calor.

III.1.II.

unidades de medición La presencia de contaminantes en los gases de combustión puede detectarse a partir de la concentración de los compuestos del gas. Generalmente, se utilizan las unidades siguientes: a) ppm (partes por millón) “el tanto por ciento (%)" ppm describe una proporción. Por ciento significa "un número x de partes de cada cien", mientras que ppm significa "un número x de partes en cada millón". La unidad ppm es independiente de la presión y la temperatura, y se utiliza en concentraciones bajas. Si la concentración presente es elevada, se 6

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expresa en porcentaje (%). III.1.III.

componentes de los gases de escape El aire está compuesto básicamente por dos gases: nitrógeno (N2) y oxígeno (02). En un volumen determinado de aire se encuentra una proporción de nitrógeno (N2) del 79 % mientras que el contenido de oxígeno es aproximadamente de un 21 %.. El nitrógeno durante la combustión, en principio, no se combina con nada y tal como entra en el cilindro es expulsado al exterior sin modificación alguna, excepto en pequeñas cantidades, para formar óxidos de nitrógeno (NOx). El oxígeno es el elemento indispensable para producir la combustión de la mezcla. Cuando se habla de la composición de los gases de escape de un vehículo se utilizan siempre los mismos términos: monóxido de carbono, óxido nítrico, partículas de hollín o hidrocarburos. Decir que estas sustancias representan una fracción muy pequeña del total de los gases de escape. Debido a ello, antes de describir las diferentes sustancias que integran los gases de escape, le mostramos a continuación la composición aproximada de los gases que despiden los motores diesel y de gasolina.

Figura 3.1. Composición típica de los gases de combustión vehicular III.1.IV.

descripción de las sustancias que integran los gases de escape

El motor de combustión interna, por su forma de funcionar, no es capaz de quemar de forma total el combustible en los cilindros. Pero si esta combustión incompleta no es regulada, mayor será la cantidad de 7

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sustancias nocivas expulsadas en los gases de escape hacia la atmósfera. Dentro de los gases generados en la combustión, hay unos que son nocivos para la salud y otros no.

Figura 3.2. Composición nociva y toxica de los gases de combustión a) Nitrógeno (N2) Es un gas no combustible, incoloro e inodoro, se trata de un componente esencial del aire que respiramos (78 % nitrógeno, 21 % oxígeno, 1 % otros gases) y alimenta el proceso de la combustión conjuntamente con el aire de admisión. La mayor parte del nitrógeno aspirado vuelve a salir puro en los gases de escape; sólo una pequeña parte se combina con el oxígeno O2 (óxidos nítricos NOx). b) Oxígeno (O2) Es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es el componente más importante del aire que respiramos (21 %). Es imprescindible para el proceso de combustión, con una mezcla ideal el consumo de combustible debería ser total, pero en el caso de la combustión incompleta, el oxigeno restante es expulsado por el sistema de escape. c) Agua (H2O) Es aspirada en parte por el motor (humedad del aire) o se produce con motivo de la combustión “fría“(fase de calentamiento del motor). Es un subproducto de la combustión y es expulsado por el sistema de escape del vehículo, se lo puede visualizar sobre todo en los días más fríos, 8

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como un humo blanco que sale por el escape, o en el caso de condensarse a lo largo del tubo, se produce un goteo. Es un componente inofensivo de los gases de escape. d) Dióxido de carbono (CO2) Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono (p. ej. gasolina, gasoil). El carbono se combina durante esa operación con el oxígeno aspirado. Es un gas incoloro, no combustible. El dióxido de carbono CO2 a pesar de ser un gas no tóxico, reduce el estrato de la atmósfera terrestre que suele servir de protección contra la penetración de los rayos UV (la tierra se calienta). Las discusiones generales

en

torno

a

las

alteraciones

climatológicas

(efecto

“invernadero“), el tema de las emisiones de CO2 se ha hecho consciente en la opinión pública. e) Monóxido de carbono (CO) Se produce con motivo de la combustión incompleta de combustibles que contienen carbono. Es un gas incoloro, inodoro, explosivo y altamente tóxico. Bloquea el transporte de oxígeno por parte de los glóbulos rojos. Es mortal, incluso en una baja concentración en el aire que respiramos. En una concentración normal en el aire ambiental se oxida al corto tiempo, formando dióxido de carbono CO2. f)

Óxidos nítricos (NOx) Son combinaciones de nitrógeno N2 y oxígeno O2 (p. ej. NO, NO2, N2O,...). Los óxidos de nitrógeno se producen al existir una alta presión, alta temperatura y exceso de oxígeno durante la combustión en el motor. El monóxido de nitrógeno (NO), es un gas incoloro, inodoro e insípido. Al combinarse con el oxigeno del aire, es transformado en dióxido de nitrógeno (NO2), de color pardo rojizo y de olor muy penetrante, provoca una fuerte irritación de los órganos respiratorios. Las medidas destinadas a reducir el consumo de combustible suelen conducir lamentablemente a un ascenso de las concentraciones de óxidos nítricos en los gases de escape, porque una combustión más

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eficaz produce temperaturas más altas. Estas altas temperaturas generan a su vez una mayor emisión de óxidos nítricos. g) Dióxido de azufre (SO2) El dióxido de azufre o anhídrido sulfuroso propicia las enfermedades de las vías respiratorias, pero interviene sólo en una medida muy reducida en los gases de escape. Es un gas incoloro, de olor penetrante, no combustible. Si se reduce el contenido de azufre en el combustible es posible disminuir las emisiones de dióxido de azufre. h) Plomo (Pb) Ha desaparecido por completo en los gases de escape de los vehículos. En 1985 se emitían todavía a la atmósfera 3.000 t, debidas a la combustión de combustibles con plomo. El plomo en el combustible impedía la combustión detonante debida al auto ignición y actuaba como una sustancia amortiguadora en los asientos de las válvulas. Con el empleo de aditivos ecológicos en el combustible sin plomo se han podido mantener casi idénticas las características antidetonantes. i)

HC – Hidrocarburos Son restos no quemados del combustible, que surgen en los gases de escape después de una combustión incompleta. La mala combustión puede ser debido a la falta de oxígeno durante la combustión (mezcla rica) o también por una baja velocidad de inflamación (mezcla pobre), por lo que es conveniente ajustar la riqueza de la mezcla. Los hidrocarburos HC se manifiestan en diferentes combinaciones (p. ej. C6H6, C8H18) y actúan de diverso modo en el organismo. Algunos de ellos irritan los órganos sensoriales, mientras que otros son cancerígenos (p. ej. el benceno).

j)

Las partículas de hollín MP (masa de partículas; inglés: paticulate matter) Son generadas en su mayor parte por los motores diesel, se presentan en forma de hollín o cenizas. Los efectos que ejercen sobre el organismo humano todavía no están aclarados por completo. 10

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III.2.

ANALIZADOR E8500 Analiza la química de estos gases y nos dice en que proporciones se encuentran los mismos.

III.2.I.

Versión del analizador E INSTRUMENOS MODELO 8500, es un sistema de medición de emisiones extremadamente versátil que cumple prácticamente todos los requisitos de emisiones. 

Configuración del analizador con un máximo de 9 sensores de gases: O2, CO, NO, NO2, SO2, H2S (Sensores Electroquímicos)



CO2, CxHy, CO alto (absorción de infrarrojos NDIR)



Capaz de medir rangos de NO x bajos (