Analizadores de oxígeno

Sistemas de medición con analizadores de oxígeno y sus ventajas e inconvenientes

El sistema de medición del analizador de oxígeno que vendemos actualmente es el siguiente.

Sistema de medición tipo circonio:

• Sistema de célula de concentración: ZR22G/ZR802, ZR202G, ZR202S y OX400
• Tipo de corriente limitadora: OX100 y OX102

Sistema de medición de tipo magnético:

• Sistema paramagnético: MG8G y MG8E

Sistema de medición láser de diodo sintonizable:

• Sistema de medición láser de diodo sintonizable: TDLS8000, TDLS8100, TDLS8200

Dado que cada sistema de medición tiene sus propias ventajas e inconvenientes, es importante seleccionar un analizador de oxígeno que sea adecuado para su aplicación y uso previsto. A continuación se ofrece una descripción general de cada sistema de medición y sus ventajas e inconvenientes.

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Sistema de medición tipo circonio

Sistema de células de concentración

Un electrolito sólido como la zirconia presenta conductividad de iones de oxígeno a alta temperatura. Como se muestra en la figura siguiente, cuando se fijan electrodos porosos de platino a ambos lados del elemento de zirconia que se va a calentar y se ponen en contacto gases de diferentes concentraciones parciales de oxígeno con las superficies respectivas de la zirconia, el dispositivo actúa como una célula de concentración de oxígeno. Este fenómeno hace que se genere una fuerza electromotriz entre ambos electrodos según la ecuación de Nernst.

Ventajas

• Puede instalarse directamente en un proceso de combustión, como la salida de humos de una caldera, y no requiere ningún sistema de muestreo. Y la respuesta es más rápida (ZR22G, ZR202G).
• Capaz de medir la concentración de oxígeno en trazas (OX400).

Inconvenientes

• Si el gas de muestra contiene un gas inflamable, se produce un error de medición (el gas de escape de la combustión casi no causa problemas porque se quema completamente).

Limitación Tipo de corriente

Como se muestra en la figura siguiente, si se limita el flujo de oxígeno en el cátodo de un elemento de óxido de circonio calentado a alta temperatura, aparece una región en la que la corriente se mantiene constante aunque se aumente la tensión aplicada. Esta corriente limitada es proporcional a la concentración de oxígeno.

Ventajas

• Capaz de medir la concentración de oxígeno en trazas.
• La calibración sólo es necesaria en el lado de span (aire).

Inconvenientes

• Si el gas de muestra contiene un gas inflamable, se produce un error de medición.
• La presencia de polvo provoca la obstrucción de los orificios de difusión del gas en el lado del cátodo; debe instalarse un filtro en una etapa anterior.

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Sistema de medición de tipo magnético

Sistema paramagnético

Este es uno de los métodos que utilizan la propiedad paramagnética del oxígeno. Cuando un gas de muestra contiene oxígeno, el oxígeno es atraído hacia el campo magnético, disminuyendo así el caudal de gas auxiliar en la corriente B. La diferencia en los caudales de las dos corrientes, A y B, causada por el efecto de la restricción de caudal en la corriente B, es proporcional a la concentración de oxígeno del gas de muestra. Los termistores determinan los caudales y los convierten en señales eléctricas, cuya diferencia se calcula como señal de oxígeno.

Ventajas

• Capaz de medir mezclas de gases inflamables que no pueden medirse con un analizador de oxígeno de óxido de circonio.
• Al no haber ningún sensor en la sección de detección en contacto con el gas de muestreo, el sistema paramagnético también puede medir gases corrosivos.
• Entre los tipos magnéticos, el sistema paramagnético ofrece un tiempo de respuesta más rápido que los demás sistemas.
• Entre los tipos magnéticos, el sistema paramagnético es más resistente a las vibraciones o los choques que los demás sistemas.

Inconvenientes

• Requiere una unidad de muestreo correspondiente a las propiedades o aplicaciones del gas de muestreo.

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Sistema de medición láser de diodo sintonizable

Sistema de medición láser de diodo sintonizable

Las mediciones con láser de diodo sintonizable (o TDL) se basan en la espectroscopia de absorción. El analizador TruePeak es un sistema TDL y funciona midiendo la cantidad de luz láser que se absorbe (se pierde) al atravesar el gas que se está midiendo. En su forma más simple, un analizador TDL consta de un láser que produce luz infrarroja, lentes ópticas para enfocar la luz láser a través del gas que se va a medir y luego hacia un detector, el detector y la electrónica que controla el láser y traduce la señal del detector en una señal que representa la concentración de gas.
Las moléculas de gas absorben la luz en colores específicos, denominados líneas de absorción. Esta absorción sigue la ley de Beers.
Los analizadores TDL son efectivamente analizadores infrarrojos que obedecen la ley de Beer-Lambert.

I = I_oe^-EGL
donde I es la intensidad de radiación tras la absorción
I_o es la intensidad de radiación inicial
E es el coeficiente de extinción
G es la concentración de gas
y L es la longitud del recorrido de la zona de medición

Yokogawa Modelo eléctrico : TDLS8000

Ventajas

• Capaz de medir una serie de gases absorbentes del infrarrojo cercano en aplicaciones de procesos difíciles.
• Capacidad de medir a muy alta temperatura, altas presiones y en condiciones difíciles (servicio corrosivo, agresivo, con muchas partículas).
• La mayoría de las aplicaciones se miden in situ, lo que reduce los costes de instalación y mantenimiento.
• La mayoría de las mediciones son rápidas (5 segundos) y sin interferencias.

Inconvenientes

• Se requiere una instalación inicial para la brida de montaje.