3. PLANTA PILOTO DE ABSORCIÓN DE GASES
3.1. Partes principales de la planta piloto
3.1.5 Parte inferior del aparato
En la parte inferior del aparato, es donde se encuentran los dos depósitos, las dos bombas y sus correspondientes válvulas. En la figura se muestra como se encuentra todo este mecanismo:
Figura 3.27: Parte inferior del aparato (1).
1- Parte inferior de la columna.
2- Manómetro.
3- Filtro del aire y dióxido de carbono.
4- Depósito de depresión.
5- Válvula de aspiración hacia el depósito de depresión.
6- Depósito del agua.
7- Bomba 2 de depresión.
8- Grifo de control de presión a la parte inferior de la columna.
9- Tubo de recirculación del agua.
10- Grifo de purga del agua.
11- Válvula de regulación del nivel de la columna.
12- Bomba 1 (impulsión del agua).
13- Válvula de purga de la presión del depósito de depresión.
14- Válvula de presión.
15- Válvula de regulación.
16- Termómetro.
17- Punto de muestra (PUNTO 1).
Figura 3.28: Parte inferior del aparato (2).
En esta sección del aparato el mecanismo que se encuentra presente básicamente sirve para realizar la parte de la limpieza del CO2 del agua.
DEPÓSITO DE RESERVA DE AGUA
Inicialmente en el depósito hay que poner agua del grifo, es decir, que será agua limpia. Agua limpia significa con poca presencia de dióxido de carbono, hay que destacar que el agua del grifo sin hacerle ninguna modificación ya tiene presente iones carbonatos, pero se encuentran en muy poca cantidad, por lo que aún puede absorber más CO2.
El dióxido de carbono produce un cambio de pH en el agua, donde pasa de tener un pH neutro de 7 a un pH ácido aproximadamente de 5,5 o inferior. El dióxido de carbono se disuelve ligeramente en agua y forma un ácido débil, el cual recibe el nombre del ácido carbónico (H2CO3), según la siguiente reacción:
A continuación, este ácido carbónico formato es el que reacciona suavemente y de forma irreversible con el agua para formar un catión hidronio (H3O+) y también del ion bicarbonato (HCO3-) según se puede observar en la reacción siguiente:
En este depósito es donde la bomba 1 hace la impulsión hacia la columna y el agua que sale de la columna pasa por el tubo de recirculación del agua, y es devuelta al depósito un poco más sucia, con respecto del contenido de CO2 en el agua, ya que ha pasado por dentro de la columna y ha absorbido una cierta cantidad.
Las características principales del depósito de agua son las siguientes:
- Longitud x anchura x altura: 660 x 450 x 220mm.
- Material: Polietileno (HDPE).
- Volumen: 50 L
Figura 3.29: Depósito de agua.
PURGA DEL AGUA
La purga de agua se hace a partir del grifo que se muestra en la figura siguiente. Sirve para vaciar el depósito de reserva y para tomar muestras para analizar el contenido de carbonatos presentes en el agua. El agua hay que analizarla, y se puede hacer por tres métodos diferentes, para saber si está saturada de dióxido de carbono.
Los tres métodos de análisis del agua son:
- Medir el pH.
- Determinación de carbonatos, a partir de una valoración con NaOH.
- Test KH.
Estos métodos están detallados en el apartado 3.2.
Figura 3.30: Grifo de purga de agua.
1- Bomba 1 impulsión de agua.
2- Grifo de purga de agua de la columna.
3- Cubeta para recoger el agua.
4- Grifo de purga de agua depósito de agua de reserva.
5- Tubo de goma.
BOMBA DE AGUA Y DE DEPRESIÓN
Las dos bombas son bombas centrifugas que se encuentran situadas en la parte derecha e inferior del aparato.
Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que convierte la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete, en energía cinética y potencial. El fluido entra por el centro del carrete, que dispone de unos alaveses para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba.
Aunque la fuerza centrífuga producida dependa tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del líquido, la energía que se aplica por unidad de masa del líquido, es independiente de la densidad del líquido. Por tanto dado que la bomba funcione a una cierta velocidad y que utilice un volumen definido de líquido, la energía que se aplica y transfiere al líquido, (en pie-lb/lb de líquido), es la misma en cualquier líquido sin importado cuál es su densidad.
La aplicación mayoritaria de estas bombas es en el mundo de la industria, ya que son adecuadas para muchos servicios. Las más normales son las construidas siguiendo la normativa DIN 24255, son las que sólo tienen un carrete y tienen una capacidad hasta 500m3 / llegan a impulsar hasta una altura de 100m. Estos se suelen montar de forma horizontal, pero también pueden ir de forma vertical.
Este tipo de bombas no tienen un flujo que es uniforme y son libres de pulsaciones de baja frecuencia, la que provoca que no tengan válvulas.
Las características principales de las dos bombas son las siguientes:
- Tipo: Bombas centrífugas.
- Potencia: 0,25 kW.
- Número de revoluciones por minuto: 2800 rpm.
- Caudal de transporte máximo: 18 l / min.
- Altura elevación máxima: 50m.
- Material: latón.
Figura 3.31: Bombas de agua y de depresión.
1- Bomba 2: de depresión.
2- Bomba 1: impulsión de agua.
Bomba 1: de impulsión de agua:
La bomba de impulsión del agua es la que está situada más al frente de las dos bombas. Esta se pone en funcionamiento siempre que se quiera hacer pasar agua por dentro de la columna. De modo que para hacerla funcionar es necesario accionar el doble pulsador de la bomba 1 situado en la caja de distribución.
El objetivo principal es suministrar el agua del depósito hacia la columna, mediante una impulsión procedente de la bomba 1.
Figura 3.32: Bomba 1 de impulsión de agua.
Bomba 2: de depresión:
Esta es la que está situada más atrás de las dos bombas. Sólo se pone en funcionamiento cuando se quiere hacer el proceso de limpiar el CO2 del agua. Para ponerla en marcha hay que accionar el doble pulsador de la bomba 2 situado en la caja de distribución.
El objetivo de la bomba es proporcionar presión suficiente para poder extraer el dióxido de carbono del agua. EI transporte de los gases producidos es hacia fuera del depósito.
Figura 3.33: Bomba 2 de depresión.
DEPÓSITO DE DEPRESIÓN Y MANÓMETRO DE DEPRESIÓN
Se encuentra situado en la parte trasera y su función es limpiar el agua del dióxido de carbono.
Una vez alcanzado el punto de saturación, el agua no absorbe más CO2, para poder seguir utilizando el agua hay que hacer un proceso de limpieza para eliminar el dióxido de carbono presente. Esto se consigue con el depósito de depresión. Este está compuesto por un tubo de vidrio con dos bridas de acero inoxidable, donde la depresión en el depósito se genera a partir de la bomba de chorro de agua; bomba 2 de depresión. La presión presente en el depósito es controlada a parir de un manómetro de depresión, tal y como se muestra en la siguiente figura
Figura 3.34: Depósito de depresión y manómetro de depresión.
Figura 3.35: Depósito de depresión.
1- Manómetro de depresión.
2- Depósito de depresión.
Debido a la depresión que hay en el depósito, el agua se transporta desde el depósito de reserva al depósito de depresión, mediante la válvula de aspiración hacia el depósito de depresión.
El proceso de depresión del agua se puede realizar tanto durante la absorción como después de la absorción.
VÁLVULA DE PRESIÓN Y VÁLVULA DE REGULACIÓN
En la parte derecha del depósito de depresión se encuentran situadas dos válvulas para llevar a cabo el tema de la limpieza del dióxido de carbono del agua.
La válvula de regulación es la que se encarga de regular el nivel del agua que va hacia la bomba 2 (bomba de depresión).
La válvula de presión sirve para regular la presión que hay dentro del depósito de depresión, de modo que a partir del manómetro que se encuentra situado encima del depósito, se puede regular de forma cómoda la presión que se quiere tener el interior del depósito.
Figura 3.36: Válvula de presión y válvula de regulación.
1- Válvula de regulación.
2- Válvula de presión.
3- Depósito de depresión.
VÁLVULA DE ASPIRACIÓN HACIA EL DEPÓSITO DE DEPRESIÓN Y VÁLVULA DE AJUSTAMIENTO DEL NIVEL DE LA COLUMNA
Las dos válvulas sirven para regular una función determinada. En cuanto a la válvula de aspiración hacia el depósito de depresión se utiliza en el proceso de limpieza del dióxido de carbono del agua.
Hay que abrir un poco la válvula y será la encargada de transportar el agua del depósito de reserva hasta el depósito de depresión, siempre y cuando el suministro del agua hacia la bomba de chorro esté abierto y la válvula de presión de la bomba 2 está cerrada.
La válvula de ajuste del nivel de la columna es la encargada, junto con la válvula de ajuste de la presión de la columna, a mantener un nivel óptimo de agua, al fondo de la columna. Para cerrar la válvula hay que girarla hacia la derecha y para abrirla hay que girarla hacia la izquierda. Hay que hacer movimientos muy suaves, ya que con el mínimo movimiento, se producen grandes cambio en el nivel.
Figura 3.37: Válvula de aspiración hacia el depósito de depresión y válvula de ajuste del nivel de la columna.
1- Válvula de aspiración hacia el depósito de depresión.
2- Válvula de ajustamiento del nivel de la columna.
PUNTO DE MOSTREO
En la figura siguiente se puede observar donde se encuentra situado el punto de muestreo para medir cuál es la cantidad de dióxido de carbono que está presente la entrada de la columna. Es lo que tiene el nombre de PUNTO 1.
Figura 3.38: Punto de muestreo (PUNTO 1).
SUMINISTRO DE AGUA
El suministro de agua se utiliza para hacer funcionar la bomba 2 en el proceso de limpieza del agua del dióxido de carbono.
Por lo tanto, el primer paso que hay que hacer para iniciar este proceso de limpieza es abrir un poco el suministro que se encuentra situado detrás del aparato pegado a la pared. Esta agua será regulada a partir de la válvula de regulación, que se encuentra en la parte inferior del aparato.
Figura 3.39: Suministro de agua.