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Cómo ha influido la industria de 1.0 a 4.0 en las emisiones de partículas y el monitoreo - Parte 1

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En una serie de 4 artículos, exploraremos la relación entre la industrialización y las partículas junto con la aparición de la reducción de partículas, el control y la regulación a través de cada una de las cuatro eras industriales.

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ENVEA ha estado a la vanguardia de la vigilancia ambiental y el control de procesos durante cuatro décadas y, con la aparición de la Internet industrial de las cosas (Industry 4.0), ENVEA vuelve a ofrecer soluciones innovadoras que aprovechan el potencial de esta nueva era industrial.

En la Clean Air Technology Expo que tendrá lugar los días 11 y 12 de septiembre en el NEC, Birmingham, ENVEA demostrará su gama de Instrumentos de Emisiones de Partículas junto con sus avances en captura de datos, almacenamiento y análisis que combinarán el mundo de la monitorización de partículas industriales y flujo con lo último en tecnología inteligente.

En esta serie de artículos, exploraremos la relación entre la industrialización y las partículas junto con la aparición de la reducción, el control y la regulación de las partículas en cada una de las cuatro eras industriales.

En este primer artículo examinaremos la Industria 1.0 en relación con las partículas y cómo los avances en esta era influyen en la generación y fabricación de energía en la actualidad.

Industria 1,0

Se considera que la Industria 1.0 (1760-1840) es la primera revolución industrial con la transición a la maquinaria alimentada por vapor y agua en la industria manufacturera, transformando industrias como la agricultura, los textiles y la minería. Las eficiencias realizadas dentro del diseño de la máquina de vapor permitieron su uso en procesos de fabricación (como la producción de hierro) y los desarrollos en el ferrocarril y el transporte marítimo vieron la expansión de la empresa

de comercio y el aumento de la producción manufacturera. Durante este período se generalizó la quema de carbón.

Partículas durante la Industria 1.0

Aunque los procesos de combustión todavía no podían utilizarse como fuente de generación de energía como en la actualidad, el aumento del uso del carbón en la industria tuvo un impacto significativo en los niveles de contaminación. Se comprendía poco la existencia de partículas finas y las implicaciones sanitarias asociadas, así como las escasas regulaciones que controlan las emisiones. Se ha estimado que a finales del siglo XVIII los niveles de MP en el ambiente superaban los 300mg/m3 en Londres. Durante este período hubo una tecnología limitada para el control y la regulación de la contaminación (en el Reino Unido). La primera regulación de las emisiones de la industria no se promulgaría hasta finales de la década de 1840.

Avances tecnológicos durante la Industria 1.0

Mientras que durante la primera revolución industrial no hubo procesos para reducir las emisiones, los avances de la ciencia establecieron lo que se convertiría en la tecnología del futuro.

Precipitador electrostático temprano

concepto después de la descarga de Corona

descubrimiento en 1824

El descubrimiento de la descarga de corona como método para eliminar partículas de un aerosol fue hecho en 1824 por M Hohlfeld. Esto llevó a la invención del precipitador electrostático (ESP) por Frederick Gardner Cottrell en 1907, un método ampliamente utilizado hoy en día en la reducción de polvo y gas de procesos industriales.

El primer generador eléctrico fue inventado en 1831 por Michael Faraday. A pesar de su diseño básico, este invento inicial sentó las bases para el desarrollo de la generación de energía eléctrica tal y como la conocemos hoy en día. El descubrimiento de la inducción electromagnética ha proporcionado muchas innovaciones en la industria, incluyendo la transferencia de energía inalámbrica, que sólo ha comenzado a ser ampliamente utilizada en aplicaciones prácticas durante el siglo XXI.

Control de emisiones de partículas en 2019

En 2019 los métodos de generación de energía a través de la combustión han evolucionado exponencialmente, sin embargo, los métodos desarrollados durante la Industria 1.0 para propulsar motores (ahora turbinas) a través de la combustión y los contaminantes presentes siguen siendo, en general, los mismos. Aunque actualmente hay un crecimiento significativo en la generación de electricidad a partir de combustibles no fósiles, como el EfW y la biomasa, se calcula que hay más de 2.400 centrales eléctricas de carbón (a partir de 30 MW) actualmente en funcionamiento en todo el mundo.

La generación de energía a través de la combustión emplea múltiples métodos de reducción para reducir las emisiones de gases y partículas, incluyendo la desulfuración de gases de combustión y los precipitadores electrostáticos. Debido a la eficacia de estos sistemas de reducción, las centrales eléctricas suelen emitir los niveles más bajos de partículas de cualquier proceso industrial. Aunque significativamente más avanzados tanto en eficiencia como en escala, los principios básicos de la descarga de la corona siguen siendo fundamentales para la tecnología y la eficacia de los precipitadores electrostáticos para la eliminación de partículas finas de una corriente de gas, razón por la cual siguen siendo ampliamente utilizados durante más de 100 años desde su creación.

Industria 4.0 en el monitoreo de partículas

Debido a los niveles significativamente bajos de materia particulada (PM) emitidos por la mayoría de las centrales eléctricas modernas, se requieren monitores de partículas continuos para medir a niveles extremadamente bajos con altos niveles de precisión y herramientas de autodiagnóstico para verificar las mediciones de PM.

En la gama PCME ProScatterTM, ENVEA ofrece una gama de sensores de dispersión de luz (Forward Scatter y Back Scatter) utilizados globalmente en procesos de generación de energía, ideales para la medición después de un ESP. Medición de emisiones de MP, a menudo menos de 1mg/m3 sensores ProScatterTM

son dispositivos en red que proporcionan un único punto de registro de datos digitales de las lecturas en múltiples puntos de emisión. Estos datos pueden utilizarse para controlar los procesos y garantizar que se avisa a los operadores de cualquier caso de exceso de emisiones para evitar el incumplimiento e investigar cualquier problema del proceso.

Los sensores incluyen comprobaciones de autodiagnóstico automatizadas que proporcionan una alerta temprana tanto del aumento de la carga de polvo como de los cambios en el tipo de partículas, así como de la capacidad de utilizar estos datos para gestionar el mantenimiento preventivo tanto de los sistemas de reducción como de la instrumentación. Los dispositivos PCME ProScatterTM están aprobados por TUV y MCERTS QAL1 con rangos de medición certificados tan bajos como 0-7.5mg/m3, proporcionando todos los requisitos para los procesos QAL2 y QAL3, además de ser compatibles con US EPA PS-11.

Con reguladores que requieren globalmente una mayor transparencia en los datos de emisiones, los dispositivos PCME ProScatterTM pueden configurarse para permitir el reporte directo de las mediciones en línea instantáneamente a los gerentes y reguladores ambientales.con variaciones de las condiciones de la chimenea que afectan las mediciones de MP reportables, ENVEA también proporciona una gama de sensores de flujo (velocidad). La gama STACKFLOW utiliza tecnología Pitot y ultrasónica para proporcionar lecturas de flujo o velocidad en línea.

Estos instrumentos pueden conectarse en red junto con el rango PCME ProScatterTM y las lecturas de ambos dispositivos calculadas para proporcionar mediciones continuas normalizadas de MP. A menudo instalados con redundancia incorporada, los sistemas ENVEA proporcionan una solución completa de control ambiental y de procesos para la medición de MP utilizando la analítica de datos digitales, el autodiagnóstico automatizado y los métodos de comunicación sinónimos de Industry 4.0.

Para obtener más información sobre la gama de instrumentos de ENVEA y otros desarrollos hacia IIoT, por favor visítenos en el Stand 138 de la Clean Air Technology Expo que tendrá lugar los días 11 y 12 de septiembre en el NEC, Birmingham.

En nuestro próximo artículo examinaremos la Industria 2.0, el auge de la revolución industrial, el desarrollo de la medición temprana de partículas y cómo ha evolucionado para proporcionar capacidades de control de procesos de fabricación en una era digital.