Analizadores de acetileno — TDLAS para procesos, DGA y alimentación para síntesis

La norma IEC 60599 define el análisis DGA a partir de los gases disueltos en el aceite del transformador, no del espacio de cabeza libre. Por eso, el análisis DGA en línea siempre requiere una etapa de extracción de aceite a gas —mediante equilibrio en el espacio de cabeza o una membrana polimérica— para separar el C₂H₂ disuelto y llevarlo a una corriente portadora que pueda medir el TDLAS. La medición directa del aceite con láser sigue siendo un concepto de investigación y no ha reemplazado los módulos de extracción en las instalaciones. El ZS8100-C2H2 se suministra configurado para la fase gaseosa del circuito; por lo tanto, combinarlo con un sistema de extracción de aceite a gas validado requiere una revisión de ingeniería condicional y no es una capacidad lista para instalar. El flujo de trabajo principal sigue siendo el análisis DGA de muestras extraídas según IEC 60567 / ASTM D3612.

La señal de sobretono del C₂H₂ en el infrarrojo cercano, en ~1.5 μm, es más estrecha que cualquier señal que pueda detectar un fotómetro con filtro de banda ancha. El instrumento barre el centro de la línea seleccionada, ajusta un perfil de Voigt y resta las bandas laterales de los hidrocarburos adyacentes; así, el C₂H₄, el C₂H₆ y el CH₄ se consideran parte del fondo DGA declarado, en lugar de tratarlos como mezclas arbitrarias. La exactitud se especifica con un fondo representativo de hidrocarburos, según la preparación de muestras de IEC 60567. Los fondos inusualmente ricos (por ejemplo, >5 %vol de CH₄) se manejan con una calibración específica para la aplicación, en lugar de la calibración de fábrica predeterminada.

El acetileno para uso metalúrgico llega seco, pero suele arrastrar neblina de aceite desde los colectores de cilindros y los sistemas de mezcla. Para el control de calidad en cabezales o sistemas de mezcla, suele especificarse la cadena de enfriamiento y secado ZS-SCS-600: filtro coalescente, enfriador para alcanzar un punto de rocío estable de 5 °C y retención de partículas de 2 μm antes de la celda del analizador. El muestreo calentado (ZS-SCS-800) se especifica únicamente cuando un depurador o trampa húmeda aguas arriba podría provocar condensación en la ventana de la celda. La pureza del acetileno comercial se rige por CGA G-1.1; el analizador informa el %vol de C₂H₂ y las desviaciones de impurezas en ppm con respecto a esa especificación.

Según el plan de mantenimiento de GESHINE, la cadena de señal TDLAS realiza una comprobación automática de cero contra una celda de referencia sellada, con intervalos configurables por el usuario (normalmente, diarios), y una verificación manual de span con una mezcla certificada de C₂H₂ cada 6 meses para servicio de proceso y cada trimestre para servicio con clasificación DGA. Como el principio de medición es exclusivamente óptico (no requiere consumibles químicos), no hay una celda electroquímica ni un reactivo que deban reemplazarse. Los principales elementos de servicio son el módulo láser y la purga de la ventana; ambos pueden reemplazarse en campo sin volver a alinear la celda.

El ZS8100-C2H2 está diseñado para servicio continuo en línea o sobre un sistema integrado, con el alcance de la envolvente para áreas peligrosas sujeto a revisión según el proyecto, funcionamiento 24/7 y conexión de 4–20 mA / Modbus al SCADA. La opción de laboratorio TDLAS de sobremesa se especifica para confirmar resultados DGA en laboratorio, realizar comparaciones entre instrumentos y auditar periódicamente mezclas de cilindros portátiles; ofrece una celda de múltiples pasos ópticos y reportes de calibración metrológica a cambio de un diseño para servicio continuo. Las operaciones que registran en línea las tendencias de datos DGA de transformadores utilizan el ZS8100-C2H2 en línea; los laboratorios que validan muestras de referencia utilizan la unidad TDLAS de sobremesa. Muchas empresas de servicios públicos utilizan ambas opciones en paralelo.

El firmware multirrango del ZS8100-C2H2 cubre 0–100 ppm (alerta temprana DGA), 0–1000 ppm (DGA ampliado) y 0–5 %vol (gas para soldadura / alimentación para síntesis de proceso), todo con la misma celda óptica TDLAS y sin cambios de hardware. El límite de detección útil para DGA, de <0.5 ppm, permite detectar C₂H₂ de forma temprana según los umbrales orientativos de IEC 60599. El rango en %vol se utiliza para verificar la pureza del gas comercial para soldadura y monitorear la alimentación para síntesis química.

Para el análisis DGA de transformadores: IEC 60599 (interpretación de los resultados del análisis de gases disueltos), IEC 60567 (muestreo de gases disueltos en equipos llenos de aceite), ASTM D3612 (análisis de gases disueltos mediante cromatografía de gases) e IEEE C57.104 (guía para interpretar los gases generados en transformadores sumergidos en aceite mineral). Para la pureza del gas para soldadura: CGA G-1.1 (especificación del acetileno comercial). Para el analizador: se revisan EN 61326-1 (compatibilidad electromagnética) y el marcado CE como alcance previsto. Los requisitos de aprobación para áreas peligrosas dependen de la aplicación y deben confirmarse según la envolvente seleccionada y la clasificación del sitio.