En los procesos de tratamiento térmico, el control de la medición del hidrógeno constituye un parámetro estratégico. Los hornos de tratamiento térmico utilizados en metalurgia para el recocido, el temple o la soldadura fuerte funcionan con mezclas gaseosas compuestas principalmente por hidrógeno (H₂) y nitrógeno (N₂).
En este entorno tan exigente, es imprescindible contar con una solución de análisis adecuada para garantizar la calidad, la seguridad y el cumplimiento normativo.
El uso del hidrógeno en los hornos de tratamiento térmico está estrictamente regulado por requisitos normativos europeos e internacionales destinados a prevenir los riesgos de explosión y a proteger a los operarios.
Por ejemplo, la norma NF EN 746-3 relativa a los equipos térmicos industriales establece requisitos específicos sobre el uso de gases combustibles, entre ellos el hidrógeno. En particular, define:
Estos requisitos garantizan que la introducción de hidrógeno en el horno se realice siguiendo procedimientos estrictamente controlados, documentados y verificables.
También implican que el operador garantice la trazabilidad de las concentraciones, la conformidad de los instrumentos de medición y la formación del personal, con el fin de mantener un nivel de seguridad acorde con las obligaciones reglamentarias.
La medición del hidrógeno en un horno de tratamiento térmico se enfrenta a un entorno especialmente extremo, con temperaturas que pueden superar los 1000 °C, una atmósfera cargada de polvo y importantes variaciones de presión. Estas condiciones hacen que cualquier medición directa resulte difícilmente viable a largo plazo debido a las tensiones térmicas y mecánicas a las que se ven sometidos los sensores.
A estas limitaciones se suman las variaciones dinámicas de concentración a lo largo del ciclo térmico. Por ejemplo, un ciclo puede comenzar con un 100 % de H₂ y luego diluirse progresivamente hasta el 10 %, contribuyendo así el nitrógeno a la estabilidad y la seguridad del proceso. Por lo tanto, los instrumentos deben seguir estas transiciones con precisión, sin desviaciones ni tiempos de respuesta excesivos.
Por último, la fiabilidad de la medición depende de la capacidad de tomar una muestra que sea estrictamente representativa de la atmósfera del horno, sin condensación ni alteraciones en su composición.
La toma y el acondicionamiento de la muestra permiten garantizar que el gas analizado se ajuste a los límites de funcionamiento del analizador, lo que asegura una medición precisa, estable y realmente representativa de la concentración de hidrógeno presente en el horno.
El dominio de esta cadena de muestreo constituye, por lo tanto, una etapa decisiva y lleva, como es lógico, a optar por una medición mediante un sistema extractivo, del tipo «cold dry», específicamente adaptado a las exigencias del proceso.
Para hacer frente a estos retos, Fuji Electric aplica un enfoque estructurado basado en el estudio previo del proceso y, a continuación, en la integración de una solución completa de análisis de gases adaptada al horno.
Cada proyecto comienza con un análisis exhaustivo de los parámetros del proceso: composición de la matriz gaseosa, rangos de concentración de hidrógeno, condiciones termodinámicas (temperatura, presión) y restricciones de instalación.
Esta fase de ingeniería permite dimensionar la cadena de muestreo, seleccionar materiales compatibles con el entorno de alta temperatura y definir las modalidades de acondicionamiento que garanticen la representatividad metrológica.
El objetivo es diseñar una arquitectura de medición optimizada que garantice la estabilidad, la repetibilidad y la fiabilidad a lo largo de todo el ciclo térmico.
La solución de análisis se basa en una sonda de alta temperatura capaz de soportar hasta 1300 °C y garantizar una toma de muestras fiable en el interior del horno. Incorpora un filtro calefactado, así como un sistema de retroalimentación de aire (aire o gas neutro) para entornos con mucho polvo.
A continuación, el gas extraído se trata mediante un sistema de acondicionamiento de tipo «cold dry» que incluye filtración fina, secado y regulación del caudal. Esta etapa garantiza que la muestra respete estrictamente los límites de funcionamiento del analizador y conserve una composición representativa de la atmósfera real del horno.
El análisis se lleva a cabo mediante un analizador de conductividad térmica ZAF, tecnología de referencia para la medición de hidrógeno, que ofrece una precisión de ±1 % y una excelente repetibilidad, indispensables para realizar un seguimiento fiable de las variaciones de concentración a lo largo del proceso.
Así, gracias a una ingeniería a medida combinada con instrumentos de alto rendimiento, la solución de Fuji Electric garantiza una medición de hidrógeno fiable y continua, perfectamente adaptada a las duras condiciones de los hornos de tratamiento térmico industriales.
Precio público
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Al elegir la solución de Fuji Electric para la medición de hidrógeno en hornos de tratamiento térmico, se beneficia de:
Diseñado y probado por nuestros equipos técnicos
Fabricado en Clermont-Ferrand
puesta en marcha por parte de nuestros equipos técnicos
Medición estable y repetible
monitorización continua de gases
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