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Fuentes fijas

Autor: CARLOS ALBERTO ECHEVERRI
Curso:
8,80/10 (5 opiniones) |7675 alumnos|Fecha publicación: 24/02/2006
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Capítulo 3:

 Método 1: localización de los puntos de muestreo

·      Principio.

Para obtener una medición representativa de las emisiones de contaminantes y/o los caudales de una fuente estacionaria, se selecciona un sitio de medición en la chimenea en donde la corriente fluye en una dirección conocida. Se divide la sección transversal de la chimenea en un número de áreas iguales y se localiza un punto de travesía dentro de cada una de estas áreas iguales.

·       Aplicabilidad.

Este método es aplicable para corrientes de gas que fluyen en ductos y chimeneas. El método no puede ser usado cuando: (1) El flujo es ciclónico o turbulento, (2) El diámetro de la chimenea es inferior a 0.30 m ó tiene un área transversal inferior a 0.071 m2; o (3) El sitio de medición tiene menos de dos diámetros de chimenea o ducto corriente abajo o menos de medio diámetro corriente arriba después de una perturbación.

·       Localización del sitio de medición adecuado.

Se considera que la franja del ducto que cumple la condición de 8 diámetros después de una perturbación y 2 diámetros antes de la siguiente es la adecuada para realizar el muestreo, ya que en esta franja se encuentra un flujo laminar. Cuando lo anterior no puede cumplirse, se debe localizar el sitio de muestreo por lo menos a dos diámetros de chimenea o ducto corriente abajo y por lo menos a medio diámetro corriente arriba después de una perturbación, con el propósito de aumentar el número de puntos de muestreo en la sección transversal y obtener un muestreo más representativo.

Para ductos rectangulares se usa el término diámetro equivalente, el cual se define así:

                                             Método 1: localización de los puntos de muestreo                                              (5.2)

En la cual L y W son las dimensiones (largo y ancho) de la sección transversal de la chimenea.

·       Adecuación del sitio.

Una vez elegido el sitio se adecua cumpliendo los siguientes requisitos:

-   Que la plataforma sea amplia y resistente (ver figuras 5.6 a 5.8).

-   Que sea de fácil acceso.

-   Que cuente con suministro de energía eléctrica (110 V C.A.).

-   Que cuente con protección necesaria para evitar los cortos circuitos y choques eléctricos.

                      Método 1: localización de los puntos de muestreo 

Figura 5.6. Plataforma de muestreo.

Las plataformas se colocan alrededor del sitio de medición (figuras 5.7 y 5.8). Para chimeneas circulares, se debe localizar el sitio de muestreo por lo menos a dos diámetros de chimenea o ducto corriente abajo y por lo menos a medio diámetro corriente arriba después de una perturbación.

    Método 1: localización de los puntos de muestreo 

Figura 5.7. Plataforma de muestreo.

    Método 1: localización de los puntos de muestreo 

Figura 5.8. Plataforma de muestreo.

Para ductos rectangulares se divide el ducto en áreas iguales (mínimo 9) y se muestrea en los puntos medios de dichas áreas (ver figura 5.12). Para ductos rectangulares se recomienda construir la plataforma según las normas de montaje ya establecidas. El total de puntos a muestrear se determina a través de la figura 5.9.

 Método 1: localización de los puntos de muestreo

Figura 5.9. Número mínimo de puntos de muestreo.

Para usar la figura 5.9 se debe calcular la distancia (en números de diámetros de chimenea) antes y después de la perturbación más cercana al punto de medición. Para eso, se debe determinar la distancia desde el lugar de medición hasta las perturbaciones corriente arriba y corriente abajo más cercanas, y dividir cada distancia por el diámetro de la chimenea o diámetro equivalente para determinar la distancia en términos de número de diámetros. Las perturbaciones pueden ser cualquier tipo de curvas, expansiones, contracciones, entradas, etc.

Luego, se selecciona de la figura 5.9 el número mínimo de puntos de muestreo correspondiente al valor más alto entre los dos números mínimos correspondientes a las distancias corriente arriba y corriente abajo, o un valor mayor, de modo que para chimeneas circulares el número sea múltiplo de cuatro (4).

Tabla 5.1. Número de puntos de travesía sobre el diámetro.

Método 1: localización de los puntos de muestreo

Nota:   Los puntos de muestreo no podrán estar localizados a una distancia inferior de 1.3 cm. de la pared de la chimenea para chimeneas con diámetros menores o iguales a 0.61 m, y a una distancia de 2.5 cm. para chimeneas con diámetros mayores de 0.61 m. Ajustar la ubicación del primero y último punto según este criterio.

La ubicación de los puntos de muestreo en ductos y chimeneas circulares (porcentaje del diámetro a partir de la pared interna) se determina a través de la tabla 5.1.

Para chimeneas rectangulares, se debe dividir la sección transversal en tantas áreas rectangulares como puntos de muestreo, con el propósito de obtener el arreglo de las matrices de la tabla 5.2. La relación entre la longitud y el ancho de cada área elemental debe estar entre uno y dos.

Para chimeneas con diámetros menores a 0.3 m (Método 1A), el sitio de muestreo se debe ubicar a diez (10) diámetros después de una perturbación y ocho (8) diámetros antes de la siguiente. Cuando lo anterior no puede cumplirse, se debe localizar el sitio de muestreo por lo menos a dos (2.5) diámetros de chimenea o ducto corriente abajo y por lo menos a dos y medio (2.5) diámetros corriente arriba después de una perturbación, con el propósito de aumentar el número de puntos de muestreo en la sección transversal y obtener un muestreo más representativo. Este método no se puede aplicar cuando el flujo es turbulento.

Tabla 5.2.  Arreglo de la sección transversal para chimeneas rectangulares.

 Método 1: localización de los puntos de muestreo 

Ejemplo 5.1: Las figuras 5.10 y 5.11 presentan un ejemplo de una chimenea de 1.0 m de diámetro con una localización del punto de muestreo óptimo (8 diámetros después de una perturbación y 2 diámetros antes de la siguiente). Hallar el número de puntos de muestreo y la ubicación de los puntos de travesía sobre el diámetro.

Solución: Trazando una línea vertical sobre el número 8 (Distancia B) y sobre el número 2 (Distancia A) en la figura 5.9, encontramos que el número de puntos de muestreo está entre 12 y 8. El valor mayor, es decir 12, se utiliza para chimeneas circulares o rectangulares con diámetros (o diámetros equivalentes) mayores de 0.61 m. y el valor menor, es decir 8, para chimeneas circulares con diámetros entre 0.30 y 0.61 m. Para chimeneas rectangulares con diámetros equivalentes entre 0.30 y 0.61 m. se escogen nueve puntos.

Por lo tanto, el número mínimo de puntos de muestreo son 12. Asumiendo el uso de dos puertos de muestreo, el número de puntos de travesía sobre un diámetro es de 6 (12÷2).

Para calcular la ubicación de cada uno de los puntos de muestreo, se lee en la tabla 5.1 la columna con la etiqueta 6. El punto #1, deberá estar ubicado a 0.044 m (4.4 cm.), distancia que se obtiene al multiplicar el diámetro de la chimenea, 1.0 m por 0.044 ó 4.4%.

Método 1: localización de los puntos de muestreo 

Figura 5.10. Ubicación de los puntos de muestreo.

Método 1: localización de los puntos de muestreo

Figura 5.11. Ubicación de los puntos de muestreo.

Método 1: localización de los puntos de muestreo

Figura 5.12.  Sección transversal de una chimenea rectangular dividida en 12 áreas iguales con puntos de muestreo centrados en cada área.

Ejemplo 5.2: En una chimenea circular horizontal con un diámetro interno de 1.2 m se va a realizar un muestreo de partículas. Los puertos de muestreo están localizados a una distancia de 9.8 m después de una perturbación y también a 1.7 m de la salida de los gases. Hallar el número de puntos de muestreo.

Solución:

Distancia B:         9.8 m ÷ 1.2 m = 8.2 diámetros

Distancia A:         1.7 m ÷ 1.2 m = 1.4 diámetros

Trazando una línea vertical sobre el número 8.2 (Distancia B) y sobre el número 1.4 (Distancia A) en la figura 5.9, indica 12 puntos de muestreo para el criterio después de la perturbación y 20 puntos para el criterio antes de la perturbación. Por lo tanto, el número mínimo de puntos de muestreo son 20. Asumiendo el uso de dos puertos de muestreo, el número de puntos de travesía sobre un diámetro es de 10 (20÷2).

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