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Medición de CO hasta el límite de explosividad en sistemas RTO | LEL

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Control de CO en sistemas RTO: Seguro.

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Medición de CO en atmósferas potencialmente explosivas: retos en los sistemas RTO

Los sistemas de oxidación térmica regenerativa (RTO) son indispensables en la industria química para el tratamiento de gases de escape que contienen COV. Sin embargo, cuando se combinan diferentes corrientes de emisión —por ejemplo, procedentes de procesos criogénicos de COV y gases de escape que contienen CO— en una cámara de mezcla común, surgen requisitos de medición especiales. La medición continua de CO hasta el límite inferior de explosividad (LEL) representa una tarea de medición crítica para la seguridad que requiere tecnología analítica especializada.

En Fresenius Umwelttechnik, hemos desarrollado soluciones para este tipo de aplicaciones que garantizan la protección contra explosiones, tiempos de respuesta rápidos y valores de medición fiables incluso en condiciones de proceso exigentes. En este artículo, mostramos los retos técnicos que plantea la medición de CO en altas concentraciones en los sistemas RTO y cómo los modernos analizadores de LEL con tecnología NDIR los superan.

Requisitos del proceso: cuando dos corrientes de gas se convierten en un reto

En la aplicación que nos ocupa, dos corrientes de emisión diferentes se combinan en una cámara de mezcla antes de ser conducidas conjuntamente al sistema RTO. La monitorización de las emisiones tiene lugar en el conducto de escape común tras la mezcla, con las siguientes condiciones características:

- Caudal volumétrico: 3.500 Nm³/h

- Temperatura del proceso: normalmente entre 35 y 40 °C, con un máximo de hasta 60 °C

- Rango de presión: 0,7-1,1 bar (se requiere compensación de presión)

- Concentración de CO: hasta un 12,5 % en volumen (equivalente a 145 g/m³ o al 100 % del LEL)

El principal reto radica en la medición del CO en concentraciones explosivas. Al 12,5 % vol., la mezcla de gases se encuentra exactamente en el límite inferior de explosividad del monóxido de carbono. Al mismo tiempo, es necesario lograr tiempos de respuesta rápidos para detectar sin demora los cambios relevantes para el proceso y evitar que se superen los valores límite de seguridad.

Retos técnicos de la medición de CO en altas concentraciones

Formación de condensado y acondicionamiento de la muestra

Al combinar diferentes corrientes de gas —especialmente cuando se trata de procesos criogénicos de COV— pueden producirse gradientes de temperatura que den lugar a la formación de condensado. Los condensados no solo distorsionan los resultados de la medición, sino que también pueden provocar corrosión y obstrucciones en el sistema analítico. Por lo tanto, es esencial un enfriamiento eficaz del gas y una separación del condensado antes de la medición propiamente dicha.

Tiempos de respuesta rápidos a pesar del acondicionamiento de la muestra

En aplicaciones críticas para la seguridad, los tiempos de respuesta rápidos son fundamentales. El tiempo T90 —el tiempo que transcurre hasta alcanzar el 90 % del valor final durante un cambio de concentración— debe ser lo más breve posible, incluso teniendo en cuenta el acondicionamiento necesario de la muestra. Esto requiere trayectorias de flujo optimizadas y caudales de muestra suficientes para los métodos de medición de la atmósfera del lugar de trabajo.

La solución: el analizador SC300 LEL con tecnología NDIR de doble haz

Para esta exigente tarea de medición, utilizamos el analizador SC300 LEL, desarrollado específicamente para medir gases combustibles en altas concentraciones. El sistema se basa en la probada tecnología NDIR de doble haz (infrarrojo no dispersivo) y ofrece ventajas decisivas para esta aplicación:

Tecnología NDIR de doble haz para una medición precisa del CO

La medición por infrarrojo no dispersivo aprovecha la propiedad de absorción específica del monóxido de carbono en el rango infrarrojo. El principio de doble haz compensa automáticamente los efectos de la contaminación y el envejecimiento de la fuente de infrarrojos, lo que se traduce en una elevada estabilidad a largo plazo y unos bajos requisitos de mantenimiento. La célula de medición, con temperatura estabilizada, se mantiene constantemente a 50 °C para minimizar las sensibilidades cruzadas debidas a las fluctuaciones de temperatura, lo que supone una ventaja decisiva frente a los sensores catalíticos de tipo pellistor.

Protección integrada contra explosiones

El SC300 LEL cuenta con supresores de llama tanto en la entrada como en la salida del analizador. Estos impiden de forma fiable la propagación de llamas o explosiones entre el analizador y el proceso. El diseño cumple los requisitos para su uso en atmósferas potencialmente explosivas y garantiza los más altos estándares de seguridad.

Suministro de gas de muestra de alto rendimiento

Una bomba de gas de muestra integrada suministra continuamente 4 l/min de gas de muestra a través del sistema. Este caudal relativamente elevado es crucial para lograr un tiempo de respuesta rápido y garantiza que se extraigan muestras representativas de la corriente principal de gas. La bomba está diseñada para mantener un caudal constante de gas de muestra incluso con ligeras fluctuaciones de presión en el proceso (0,7-1,1 bar).

Integración del sistema y acondicionamiento de la muestra

Enfriador de gas externo para la eliminación de condensados

Antes de entrar en el analizador, el gas de muestra pasa a través de un enfriador de gas externo. Esto reduce de forma controlada la temperatura del gas y separa de manera fiable los condensados formados. A continuación, la muestra enfriada y secada llega a la célula de medición con temperatura estabilizada, donde se pueden realizar mediciones precisas y reproducibles. Este acondicionamiento de la muestra es esencial para evitar errores de medición debidos a la humedad y a los condensados.

Compensación de presión para valores de medición estables

Dado que la presión del proceso puede oscilar entre 0,7 y 1,1 bar, el SC300 cuenta con una compensación de presión integrada. Esta función corrige automáticamente los valores de medición y garantiza mediciones de concentración precisas incluso durante las fluctuaciones de presión. Esta función resulta indispensable, sobre todo en mediciones de alta concentración, en las que incluso pequeñas desviaciones pueden afectar a la seguridad.

Ajuste diario del punto cero

Para garantizar la máxima precisión de medición, se realiza diariamente un ajuste automático del punto cero utilizando aire ambiente no contaminado. Esta rutina de calibración compensa los efectos de deriva y garantiza que la medición siga siendo fiable incluso durante largos periodos de funcionamiento. El ajuste del punto cero está automatizado y no requiere intervención manual por parte del personal de operación.

Características de rendimiento: Tiempo T90 y rango de medición

El rendimiento general del sistema se caracteriza por los siguientes parámetros:

Parámetro
Valor / Especificación

Rango de medición de CO
0 – 12,5 % vol. (0 – 145 g/m³, 0 – 100 % LEL)

Tiempo T90 (incluido el acondicionamiento de la muestra)
5 segundos

Caudal volumétrico del gas de muestra
4 l/min

Temperatura de la célula de medición
50 °C (estabilizada)

Compensación de presión
0,7 – 1,1 bar

Precisión de medición
±2 % LEL

Cabe destacar especialmente el tiempo T90 de tan solo 5 segundos, incluido todo el acondicionamiento de la muestra. Esto permite una monitorización casi en tiempo real de la concentración de CO y permite responder rápidamente a los cambios en el proceso. Especialmente en aplicaciones críticas para la seguridad, en las que es necesario detectar a tiempo si se está alcanzando el límite de explosividad, este rápido tiempo de respuesta reviste una importancia crucial.

Conclusión: seguridad gracias a una tecnología de medición especializada

La medición de CO en altas concentraciones en sistemas RTO con corrientes de gases mixtas representa una de las tareas más exigentes en el análisis de gases de proceso. La combinación de concentraciones explosivas, diferentes fuentes de emisión y la necesidad de tiempos de respuesta rápidos exige una tecnología analítica especializada que vaya mucho más allá de los analizadores de gases estándar.

Con el analizador SC300 LEL, basado en la tecnología NDIR de doble haz, ofrecemos una solución que cumple todos los requisitos relacionados con la seguridad y la tecnología de medición. La integración de supresores de llama, un sistema de suministro de gas de muestra de alto rendimiento, refrigeración externa del gas y compensación automática de la presión garantiza valores de medición fiables incluso en las condiciones de proceso más exigentes.

El tiempo T90 de 5 segundos, incluido el acondicionamiento de la muestra, permite una monitorización cuasi continua y una respuesta rápida ante valores de concentración críticos. Esto contribuye de manera significativa a la seguridad del proceso y protege tanto a los equipos como al personal de los riesgos que entrañan las mezclas de gases explosivos.

Para los operadores de planta e ingenieros de procesos que se enfrentan a tareas de medición similares, ofrecemos un asesoramiento integral sobre el diseño y la integración de analizadores de LEL en sistemas RTO nuevos o ya existentes. Ponte en contacto con nosotros para desarrollar juntos la solución óptima para tu aplicación específica.

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre la medición de CO en sistemas RTO

¿Por qué debe medirse el CO hasta el límite de explosión?

La medición hasta el límite inferior de explosión (LEL) es necesaria para detectar y prevenir a tiempo las mezclas de gases explosivas. En el caso del CO, el LEL es del 12,5 % vol. Por debajo de este límite no existe riesgo de ignición; por encima de él, pueden producirse explosiones en presencia de una fuente de ignición. La monitorización continua permite adoptar medidas correctivas a tiempo, de conformidad con la norma TRGS 722, y protege al personal y a los equipos.

¿Qué certificaciones se requieren para los analizadores de LEL en sistemas RTO?

Los analizadores de LEL en atmósferas potencialmente explosivas requieren la certificación ATEX según la Directiva 2014/34/UE. Además, el operador debe realizar la clasificación de zonas según la Directiva ATEX 1999/92/CE y elaborar un documento de protección contra explosiones conforme al artículo 6, apartado 9, del GefStoffV. Para la monitorización de emisiones, se exige la conformidad con la norma EN 14181.

¿Por qué es mejor la tecnología NDIR que los sensores catalíticos?

Los sensores NDIR ofrecen varias ventajas frente a los sensores catalíticos de pelistor: Son insensibles a los venenos catalíticos (por ejemplo, los compuestos de azufre), tienen una vida útil más larga (sin desgaste del sensor), no requieren calibración periódica y proporcionan valores de medición más precisos a altas concentraciones de CO. La tecnología de doble haz también compensa automáticamente los efectos del envejecimiento de la fuente de infrarrojos.

¿Con qué frecuencia deben someterse a prueba los analizadores de LEL?

De acuerdo con la norma TRGS 500 y la Directiva ATEX 1999/92/CE, los dispositivos de alarma de gas deben ser sometidos a prueba por personal cualificado antes de su puesta en servicio, tras modificaciones significativas y a intervalos regulares. Los intervalos de prueba deben definirse en la evaluación de riesgos, normalmente con periodicidad anual. El analizador LEL SC300 realiza ajustes automáticos del punto cero a diario, lo que alarga los intervalos de mantenimiento.

¿Qué valores límite de CO se aplican a los sistemas RTO?

Según la TA Luft, los límites de emisión de CO para los sistemas RTO en la industria química suelen ser < 100 mg/Nm³ en los gases de escape depurados. Sin embargo, para la supervisión de seguridad aguas arriba del RTO, el control del LEL es fundamental: a un 12,5 % vol. de CO (equivalente a 145 g/m³ o al 100 % del LEL), el sistema debe pararse inmediatamente para evitar explosiones.

Lea el artículo original en freseniusinstruments.com: https://freseniusinstruments.com/blog/22055/co-measurement-up-to-the-explosion-limit-in-rto-systems-lel/?lang=en