Analizador de pureza de gases: soluciones para el análisis industrial de gases

Un analizador de pureza de gases cuantifica la presencia y la cantidad de uno o varios gases específicos en una muestra de gas para determinar su pureza. Para ello existen varias técnicas de medición principales. La espectroscopia de absorción con láser de diodo sintonizable (TDLAS) dirige un haz láser de longitud de onda variable a través de la muestra en fase gaseosa y mide la absorción específica de las moléculas según la longitud de onda conocida del láser y la intensidad detectada. Permite obtener lecturas directas de los componentes del gas a niveles inferiores a ppb, sin interferencias cruzadas de otros gases. Los analizadores de infrarrojo no dispersivo (NDIR) utilizan una fuente infrarroja de banda ancha y un conjunto de filtros ópticos que seleccionan el gas específico que se analiza. Ambas técnicas proporcionan mediciones continuas en tiempo real, normalmente vinculadas a salidas de 4-20mA o digitales para sistemas de control de procesos.

Los sensores TCD determinan la conductividad térmica total de la corriente de gas y la comparan con la de un gas portador para determinar la composición. Solo determinan la composición de manera confiable en mezclas binarias, ya que la incorporación de un tercer componente genera una respuesta superpuesta que no puede separarse sin hacer suposiciones sobre las condiciones de operación. TDLAS se basa en la absorción de la huella espectral de una sola molécula y, por tanto, identifica los cambios en la composición independientemente de las moléculas presentes. En la práctica, si un TCD que monitorea la pureza de H₂ en N₂ detecta una fuga de CO o humedad, la lectura puede presentar deriva, mientras que un monitor TDLAS sigue siendo específico para cada molécula. Además, la calibración de TCD suele programarse cada 1–3 meses con gas de referencia, mientras que TDLAS utiliza óptica autorreferenciada para reducir la necesidad de recalibraciones de rutina. Para aplicaciones de pureza en procesos sin requisitos normativos, puede bastar con una verificación anual; las aplicaciones CEMS o sujetas a un permiso ambiental deben seguir el plan de aseguramiento de calidad del sitio, incluidos los controles diarios de cero y semanales de span cuando se requieran.

La selección adecuada de un sistema para medir la pureza de los gases en una aplicación suele lograrse al elegir un analizador que se adapte al proceso. Si se necesita medir gases de proceso en una mezcla compleja con pocas interferencias cruzadas, alta exactitud (1% FS) y un límite de detección bajo (inferior a ppb), TDLAS es la mejor opción. La arquitectura del sistema de muestreo también es importante. En los analizadores extractivos, se necesita un sistema de acondicionamiento de la muestra que controle con exactitud la temperatura, la presión y la humedad para mantener el instrumento dentro de su rango de operación. En un analizador in situ como el ZS8300, se prescinde del sistema de acondicionamiento de la muestra porque la medición se realiza directamente en la tubería de proceso o en la chimenea. En general, la exactitud de la medición depende de factores como seleccionar un rango de medición adecuado para la concentración probable del gas, verificar la calibración a una presión igual o cercana a la presión del gas en el sitio y establecer los puntos de alarma dentro de una ventana de proceso claramente caracterizada y por debajo de la condición que causa el problema.

Los analizadores TDLAS de GESHINE para medir concentraciones de gases puros incluyen O₂, CO, CO₂, CH₄, HF, NH₃, HCl y H₂O en los modelos ZS8300 y ZS8600, además de formatos de sobremesa y módulos TDLAS OEM, según la revisión del proyecto. El H₂ y el N₂ no tienen una línea de absorción infrarroja accesible, por lo que la pureza del H₂ se mide mediante conductividad térmica (ZS6300-H₂) y la del N₂ suele determinarse por diferencia, en lugar de usar TDLAS. El analizador NDIR ZS6500 mide CO, N₂O, CO₂ y CH₄ en un rango de 0.01% – 100% (rango de concentración expresado en %). Las configuraciones multigás permiten medir varias especies con un solo analizador mediante la selección de canales láser adicionales al hacer el pedido. Para aplicaciones con especies de gases que no se enumeran aquí, como H₂S, SO₂ o determinadas especies de hidrocarburos, hay configuraciones personalizadas disponibles para sitios OEM y proyectos específicos.

Sí. Todas las series de analizadores de pureza de gases GESHINE incluyen de serie una salida analógica de 4-20mA, comunicación digital RS485 (protocolo Modbus RTU) y salida de alarma por relé. Esta salida analógica puede conectarse directamente a cualquier módulo de entrada analógica DCS o PLC. En la mayoría de los casos, la comunicación digital mediante RS485 Modbus RTU permite que el sistema de control monitoree en tiempo real las concentraciones de gas, el estado de las alarmas, los diagnósticos del instrumento y los datos históricos, sin necesidad de hardware de enlace adicional. Si su aplicación también requiere un sistema con protocolo PROFIBUS, HART o ETHERNET/IP, informe al equipo de ingeniería de GESHINE al realizar la compra para que pueda instalarse el convertidor de protocolo adecuado. El módulo de comunicación OEM está diseñado específicamente para la integración de sistemas, con una placa de circuito enchufable y salidas de señal concebidas para integrarse en sistemas analíticos o de control de procesos de mayor tamaño.

El precio de un analizador de pureza de gases depende de la tecnología, los componentes gaseosos, el alcance de la documentación y la configuración del sistema. Como referencia para la planificación, los módulos láser TDLAS OEM independientes, sujetos a revisión del proyecto, pueden partir de alrededor de $3,000. Los analizadores TDLAS de mesa sujetos a revisión del proyecto, para aplicaciones de laboratorio y control de procesos, suelen ubicarse en el rango de $5,000 a $12,000, según los componentes gaseosos seleccionados y la configuración de salida. Los sistemas integrados para áreas peligrosas con medición in situ, como la familia ZS8300, tienen un precio más alto por los requisitos de gabinete, documentación y revisión del proyecto; a menudo se ubican en el rango de $15,000 o más. Los sistemas CEMS completos en gabinete, como el ZS8600, con TDLAS multicomponente, acondicionamiento de la muestra y monitoreo de datos, pueden alcanzar el rango de $25,000+. Hay precios por volumen para pedidos de 5+ unidades. Contacte a GESHINE e indique los componentes gaseosos, el rango de medición, la clasificación del sitio y los requisitos de salida para obtener una cotización formal.

La documentación para áreas peligrosas depende del modelo del analizador, el gabinete, el grupo de gas, la clase de temperatura, el lugar de instalación y la jurisdicción. Los proyectos de la familia ZS8300 deben revisarse conforme a los requisitos de la serie IEC 60079 y GB/T 3836, y todo requisito de seguridad funcional debe confirmarse según el ciclo de vida de seguridad seleccionado y el procedimiento de pruebas de comprobación. No considere esta página como una afirmación de certificación universal; antes de comprar, solicite a GESHINE que confirme el paquete de certificados vigente para la ubicación de su proyecto.

Los analizadores GESHINE basados en TDLAS están diseñados para reducir el mantenimiento de rutina. Su diseño óptico y láser es autorreferenciado, por lo que muchas aplicaciones de pureza en procesos sin requisitos normativos pueden realizar una verificación anual de la calibración en lugar de recalibraciones frecuentes con gas de referencia. Las instalaciones CEMS o sujetas a un permiso ambiental deben seguir el plan de aseguramiento de calidad del sitio, incluidos los controles diarios de cero y semanales de span cuando se requieran. Las celdas de sensor no consumibles no tienen intervalos de reemplazo fijos. Los diagnósticos remotos mediante el protocolo RS485 Modbus permiten a nuestros ingenieros solucionar problemas relacionados con el estado, el historial de alarmas y las tendencias de medición, y así evitar visitas innecesarias al sitio durante la operación de rutina. Para la verificación anual programada de la calibración, GESHINE ofrece servicio en sitio o el envío de un conjunto de gases certificados para que el cliente realice la verificación según nuestro procedimiento detallado. También hay contratos de servicio extendido que incluyen mantenimiento preventivo, verificación anual de la calibración en sitio y envío prioritario de repuestos. Nuestros especialistas pueden capacitar al personal de mantenimiento en sitio o en nuestro laboratorio principal de Wuhan sobre los procedimientos de verificación de rutina y el diagnóstico de fallas de primer nivel.

Las unidades de separación de aire (ASU) necesitan medir continuamente la pureza de las corrientes de productos criogénicos: por lo general, el O₂ en trazas en el nitrógeno, la pureza de los productos O₂ y Ar, y la humedad en trazas. Por ello, un analizador de gases para separación de aire es un analizador de pureza adaptado a cada gas de producto: un analizador paramagnético de O₂ para corrientes de producto con O₂ a nivel porcentual, analizadores específicos para medir O₂ en trazas en O₂-en-N₂ u O₂-en-Ar, canales de humedad o punto de rocío para H₂O y otros canales de impurezas en trazas según el grado especificado para el producto de la ASU. Dado que estas especificaciones llegan a niveles de ppm y sub-ppm, el manejo de las muestras y la calibración certificada son tan importantes como el sensor. GESHINE ofrece soluciones para medir la pureza de O₂, N₂ y Ar en ASU a través de su línea de análisis de pureza de gases; para la medición de procesos específica de O₂, consulte los analizadores de oxígeno, y para conocer el contexto general de la planta, las soluciones para la industria química.