Analisadores de oxigênio

Sistemas de medição do analisador de oxigênio e suas vantagens e desvantagens

O sistema de medição do analisador de oxigênio que vendemos atualmente é o seguinte.

Sistema de medição do tipo zircônia:

• Sistema de células de concentração: ZR22G/ZR802, ZR202G, ZR202S e OX400
• Tipo de corrente limitadora: OX100 e OX102

Sistema de medição de tipo magnético:

• Sistema paramagnético: MG8G e MG8E

Sistema de medição de laser de diodo sintonizável:

• Sistema de medição de laser de diodo sintonizável: TDLS8000, TDLS8100, TDLS8200

Como cada sistema de medição tem suas próprias vantagens e desvantagens, é importante selecionar um analisador de oxigênio que seja adequado à sua aplicação e ao uso pretendido. Veja abaixo uma visão geral de cada sistema de medição e suas vantagens e desvantagens.

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Sistema de medição de tipo de zircônia

Sistema de células de concentração

Um eletrólito sólido, como a zircônia, apresenta condutividade de íons de oxigênio em alta temperatura. Conforme mostrado na figura abaixo, quando eletrodos porosos de platina são fixados em ambos os lados do elemento de zircônia a ser aquecido e gases de diferentes concentrações parciais de oxigênio são colocados em contato com as respectivas superfícies da zircônia, o dispositivo atua como uma célula de concentração de oxigênio. Esse fenômeno faz com que uma força eletromotriz seja gerada entre os dois eletrodos de acordo com a equação de Nernst.

Vantagens

• Pode ser instalado diretamente em um processo de combustão, como a chaminé de uma caldeira, e não requer sistema de amostragem. E a resposta é mais rápida (ZR22G, ZR202G).
• Capaz de medir a concentração de traços de oxigênio (OX400).

Desvantagens

• Se o gás de amostra contiver um gás inflamável, ocorrerá um erro de medição (o gás de exaustão da combustão quase não causa problemas porque é completamente queimado).

Limitação do tipo de corrente

Conforme mostrado na figura abaixo, se o fluxo de oxigênio para o cátodo de um elemento de zircônia aquecido a alta temperatura for limitado, aparecerá uma região em que a corrente se tornará constante mesmo quando a tensão aplicada for aumentada. Essa corrente limitada é proporcional à concentração de oxigênio.

Vantagens

• Capaz de medir a concentração de traços de oxigênio.
• A calibração é necessária somente no lado da escala (ar).

Desvantagens

• Se o gás de amostra contiver um gás inflamável, ocorrerá um erro de medição.
• A presença de poeira causa o entupimento dos orifícios de difusão de gás no lado do cátodo; um filtro deve ser instalado em um estágio anterior.

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Sistema de medição de tipo magnético

Sistema paramagnético

Esse é um dos métodos que utilizam a propriedade paramagnética do oxigênio. Quando um gás de amostra contém oxigênio, o oxigênio é atraído para o campo magnético, diminuindo assim a taxa de fluxo do gás auxiliar no fluxo B. A diferença nas taxas de fluxo dos dois fluxos, A e B, causada pelo efeito da restrição de fluxo no fluxo B, é proporcional à concentração de oxigênio do gás de amostra. As taxas de fluxo são determinadas pelos termistores e convertidas em sinais elétricos, cuja diferença é computada como um sinal de oxigênio.

Vantagens

• Capaz de medir misturas de gases inflamáveis que não podem ser medidas por um analisador de oxigênio de zircônio.
• Como não há nenhum sensor na seção de detecção em contato com o gás de amostra, o sistema paramagnético também pode medir gases corrosivos.
• Entre os tipos magnéticos, o sistema paramagnético oferece um tempo de resposta mais rápido do que os outros sistemas.
• Entre os tipos magnéticos, o sistema paramagnético é mais resistente a vibrações ou choques do que os outros sistemas.

Desvantagens

• Requer uma unidade de amostragem correspondente às propriedades ou aplicações do gás de amostra.

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Sistema de medição de laser de diodo sintonizável

Sistema de medição de laser de diodo sintonizável

As medições de Laser de Diodo Sintonizável (ou TDL) são baseadas na espectroscopia de absorção. O analisador TruePeak é um sistema TDL e opera medindo a quantidade de luz laser que é absorvida (perdida) à medida que passa pelo gás que está sendo medido. Na forma mais simples, um analisador TDL consiste em um laser que produz luz infravermelha, lentes ópticas para focalizar a luz do laser através do gás a ser medido e, em seguida, para um detector, o detector e os componentes eletrônicos que controlam o laser e traduzem o sinal do detector em um sinal que representa a concentração do gás.
As moléculas de gás absorvem a luz em cores específicas, chamadas de linhas de absorção. Essa absorção segue a lei de Beers.
Os analisadores TDL são efetivamente analisadores de infravermelho que obedecem à Lei de Beer-Lambert.

I = I_oe^-EGL
onde I é a intensidade da radiação após a absorção
I_o é a intensidade inicial da radiação
E é o coeficiente de extinção
G é a concentração de gás
e L é o comprimento do caminho da área de medição

Yokogawa Modelo do elétrico: TDLS8000

Vantagens

• Capaz de medir vários gases que absorvem o infravermelho próximo em aplicações de processos difíceis.
• Capacidade de medição em temperaturas muito altas, altas pressões e sob condições difíceis (corrosivas, agressivas, serviço com alto teor de partículas).
• A maioria das aplicações é medida in-situ, reduzindo os custos de instalação e manutenção.
• A maioria das medições é rápida (5 segundos) e livre de interferências.

Desvantagens

• É necessária a instalação inicial do flange de montagem.