Descripción del Análisis Orsat y del aparato analizador de gases

1. 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
muestrase pone en contacto con un compuestoquímico 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.

2. 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).

3. 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

4. (Muestra de volumen.)