Análisis de gases de combustión y determinación del rendimiento de calderas por el método indirecto

Fundamento

Una sonda con termopar se introduce en el conducto de humos, después del último paso de intercambio y antes de cualquier entrada de aire, y aspira una muestra que pasa por un enfriador y un filtro hasta las celdas electroquímicas del analizador, que miden oxígeno y monóxido de carbono, y en los equipos completos, óxido nítrico y dióxido de azufre; el dióxido de carbono se calcula a partir del oxígeno y de la composición del combustible o se mide con sensor infrarrojo. Con el oxígeno se calcula el exceso de aire: cuanto más aire de más entra, más calor se lleva la chimenea; cuanto menos, aparece monóxido de carbono y hollín por combustión incompleta. Con la temperatura de los humos, la del aire de entrada y la composición del combustible, el método indirecto calcula la pérdida por calor sensible de los humos (fórmula de Siegert), la pérdida por inquemados y, en calderas sólidas, la pérdida por cenizas; el rendimiento de la combustión es 100 menos esas pérdidas. Para el rendimiento de la caldera completa se suman las pérdidas por radiación y convección de la envolvente y por purgas. El método directo, que divide el calor entregado al vapor por el calor del combustible, exige medir caudales y es menos preciso en planta. El ajuste se repite a varias cargas del quemador.

Analito (qué se mide)

Oxígeno, dióxido y monóxido de carbono en los humos, temperatura de gases y rendimiento de la combustión

Matriz (en qué muestra)

Calderas de vapor y de agua caliente; hornos; generadores de aire caliente; quemadores de gas, gasoil, fueloil, biogás y biomasa

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Analizador de gases de combustión portátil con celdas de oxígeno, monóxido de carbono y óxido nítrico, sonda con termopar, enfriador y filtro; termómetro de aire ambiente; opacímetro o bomba de índice de humo Bacharach para combustibles líquidos y sólidos; manómetro de tiro; para el método directo, caudalímetros de vapor y combustible.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Gases patrón para la verificación de las celdas.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Sondas de distintas longitudes; conos de sellado del orificio de medición; filtros de la sonda; papel de índice de humo.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Celdas electroquímicas, que duran dos a tres años; filtros; papel de humo.

Unidad

% · % de oxígeno y de dióxido de carbono · ppm o mg/m3 de monóxido de carbono · % de rendimiento · grados de temperatura de humos

Rango de referencia

Calderas a gas bien reguladas: oxígeno de 2 a 4 % en humos, monóxido de carbono menor a 100 ppm, temperatura de humos de 150 a 250 grados y rendimiento de combustión de 88 a 93 %; con economizador o condensación, más de 95 %

Norma que lo exige

Los reglamentos provinciales de aparatos sometidos a presión con fuego, que exigen la habilitación y el control periódico de calderas con verificación de la combustión; Ley 20.284 de preservación del aire y las normas provinciales de emisiones de fuentes fijas; Ley 19.587 y Decreto 351/79 para las salas de calderas; Decreto 140/2007 del Programa Nacional de Uso Racional y Eficiente de la Energía para los relevamientos de eficiencianorma internacional

Norma que describe la técnica

ASME PTC 4 para el ensayo de rendimiento de generadores de vapor; EN 12952-15 y EN 12953-11 para los ensayos de aceptación de calderas; ASTM D6522 para la medición con analizadores portátiles de oxígeno, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno en fuentes a gas; EN 50379 para los analizadores portátiles de combustión; ASTM D2156 para el índice de humonorma internacional

Edición y vigencia de la norma

ASME PTC 4-2013; EN 12952-15:2003

Volumen de muestra

No destructivo. Se mide en el conducto de humos con la caldera en régimen, a varias cargas del quemador

Conservación y transporte

Se mide con la caldera en régimen térmico, no en el arranque, y en un punto del conducto sin entradas de aire parásito, que diluyen los humos y hacen creer que hay exceso de aire. El analizador se calibra en aire limpio antes de cada medición y sus celdas se verifican con gas patrón periódicamente; una celda de oxígeno agotada da rendimientos falsos. El termopar tiene que estar en el centro del flujo. Los resultados se informan con la carga, el combustible y las condiciones del aire de combustión.

Límite de detección típico

0,1 % de oxígeno; 1 ppm de monóxido de carbono; 1 grado en temperatura

Incertidumbre típica

±0,2 % en oxígeno; ±5 % en monóxido de carbono; ±1 a 2 puntos porcentuales en el rendimiento por el método indirecto

Área

Energía y biogás; Instrumentación y control; Ambiental

Fecha de última actualización: 9/9/2026