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Tecnologías
Descubra cómo Fuji Electric está sustituyendo sus antiguos analizadores de gases por versiones innovadoras y duraderas que optimizan el rendimiento y el cumplimiento de la normativa medioambiental.
Una medición precisa del oxígeno es esencial para controlar la combustión, supervisar las emisiones, proteger los procesos industriales y verificar la composición de las mezclas gaseosas. No obstante, cada aplicación presenta requisitos diferentes en cuanto al rango de O₂, el tiempo de respuesta, la composición del gas y el número de componentes que hay que medir.
La tecnología paramagnética de Fuji Electric está disponible en varias configuraciones:
Esta diversidad permite seleccionar el analizador en función de la aplicación en su conjunto, y no únicamente de la concentración de oxígeno que se va a medir.
FolletoDescargue el folleto para descubrir soluciones de análisis multigas precisas y robustas para todas sus aplicaciones industriales.
Un analizador de oxígeno paramagnético mide de forma continua la concentración de oxígeno presente en una mezcla gaseosa aprovechando las propiedades magnéticas de las moléculas de O₂.
El oxígeno es más atraído por un campo magnético que la mayoría de los demás gases. El analizador detecta el efecto físico que se produce cuando la muestra se expone a dicho campo y, a continuación, lo convierte en una señal eléctrica proporcional a la concentración de oxígeno.
Según el diseño del analizador, la medición paramagnética del O₂ puede basarse en:
De este modo, la tecnología puede utilizarse para medir únicamente el oxígeno o integrarse en un sistema completo de análisis multigás.
Cuando el gas de la muestra entra en la célula de medición, queda expuesto a un campo magnético controlado. Las moléculas de oxígeno son atraídas hacia la zona donde este campo es más intenso, ya que su susceptibilidad magnética es mayor que la de la mayoría de los demás gases.
Esta fuerza genera una diferencia de presión o un movimiento de gas en el interior de la célula. El analizador detecta esta variación y la convierte en una medición continua de la concentración de O₂.
El proceso de medición se puede resumir de la siguiente manera:
En un analizador multigás, la misma muestra también pasa por células de medición por infrarrojos. Componentes como el CO, el CO₂, el NO, el SO₂ y el CH₄ se miden mediante la tecnología NDIR, mientras que el oxígeno se analiza por separado mediante el sensor paramagnético.
El oxígeno es paramagnético, ya que su estructura molecular contiene electrones no apareados. Cuando se colocan en un campo magnético, las moléculas de oxígeno se desplazan hacia la zona donde el campo es más intenso.
La mayoría de los gases industriales habituales tienen propiedades magnéticas mucho más débiles. De este modo, el analizador puede diferenciar el oxígeno del resto de componentes de la mezcla gaseosa.
Sin embargo, algunos gases que presentan una susceptibilidad magnética elevada, en particular el monóxido de nitrógeno, pueden influir en la medición. Por lo tanto, es necesario analizar la composición completa del gas a la hora de seleccionar y configurar el analizador.
El analizador de oxígeno paramagnético ZAJ está especialmente diseñado para garantizar una medición rápida y continua del O₂. Utiliza un principio paramagnético de detección de presión combinado con un caudalímetro másico de alta sensibilidad.
Sus principales ventajas son las siguientes:
El analizador ZAJ resulta especialmente adecuado cuando el oxígeno es el único componente que hay que medir y es necesario detectar rápidamente las variaciones del proceso.
El analizador multigás ZKJ combina una medición por infrarrojos de doble haz con un sensor de oxígeno paramagnético integrado. Puede medir de forma continua hasta cinco componentes, entre ellos el O₂.
Según su configuración, permite medir:
El analizador ZKJ está diseñado para aplicaciones exigentes que requieren rangos de medición bajos, una alta estabilidad y una limitación de las interferencias cruzadas. Es especialmente adecuado para hornos industriales, calderas, instalaciones de combustión y sistemas de medición continua de emisiones.
Cuando la aplicación lo requiera, también se puede utilizar un analizador de oxígeno externo de circonio en lugar del sensor paramagnético integrado.
El modelo ZPA es un analizador de gases compacto diseñado para su instalación en un rack de 19 pulgadas. Permite medir simultáneamente hasta cinco componentes.
El NO, el SO₂, el CO₂, el CO y el CH₄ se miden mediante tecnología de infrarrojos de haz único. El oxígeno puede medirse mediante un sensor paramagnético o electroquímico integrado, o mediante un analizador de circonio externo.
La versión paramagnética es adecuada para las siguientes aplicaciones:
Entre las funciones disponibles se encuentran la calibración automática, la compensación de la presión atmosférica, las alarmas de concentración, el cambio de escala a distancia y la comunicación RS-485.
El analizador de gases ZRE combina un detector infrarrojo de haz único de alta sensibilidad con un sensor de oxígeno paramagnético integrado, disponible según la configuración.
Puede medir simultáneamente hasta cuatro componentes infrarrojos, a los que se suma el oxígeno:
Su diseño compacto, su estabilidad a largo plazo y sus funciones de calibración automática lo hacen especialmente adecuado para la monitorización de las emisiones procedentes de calderas, hornos industriales, motores e incineradoras de residuos.
El modelo ZRE resulta adecuado cuando es necesario medir varias concentraciones de contaminantes y el valor de referencia de oxígeno asociado con un mismo aparato.
La versión marítima del ZPA está diseñada para controlar las emisiones presentes en los gases de escape de los buques. Combina la medición por infrarrojos con diferentes tecnologías de medición de O₂: electroquímica, paramagnética o de circonio.
En su configuración paramagnética, el analizador puede medir de forma continua el oxígeno junto con el NO, el SO₂, el CO₂, el CO o el CH₄.
Sus principales ventajas son:
Esta solución puede integrarse en un sistema de medición continua de las emisiones marinas.
El analizador portátil ZSVF combina un analizador de infrarrojos, un sensor de oxígeno y una unidad completa de muestreo. Dependiendo de su configuración, el oxígeno puede medirse mediante un sensor electroquímico o paramagnético.
Puede medir hasta cinco componentes de entre los siguientes:
Gracias a su bomba, sus filtros y su sistema de control de caudal integrados, el analizador ZSVF es adecuado para mediciones temporales, control de la combustión, hornos de tratamiento térmico, aplicaciones de investigación y análisis in situ.
El ZSVS es un analizador portátil de gases múltiples diseñado para realizar mediciones puntuales o temporales directamente in situ. Combina una tecnología NDIR de haz único para la medición de CO₂, CO y CH₄ con una célula electroquímica para la medición continua del oxígeno.
Puede medir simultáneamente hasta cuatro componentes:
El analizador cuenta con una bomba, un filtro y un caudalímetro integrados. Su diseño compacto facilita su transporte y su uso durante las operaciones de puesta en marcha, los controles de procesos o las campañas de medición temporales.
Sus principales ventajas son:
A diferencia de los modelos de analizadores de gases ZAJ, ZKJ, ZPA, ZRE y ZSVF en sus configuraciones paramagnéticas, el ZSVS mide el oxígeno mediante una célula electroquímica. Por lo tanto, resulta adecuado para aplicaciones portátiles en las que la compacidad y la facilidad de uso priman sobre la vida útil del sensor o el rango de medición de un analizador de oxígeno paramagnético.
La tecnología paramagnética mide el oxígeno a partir de una propiedad física de la molécula. No se basa en una reacción química que consuma progresivamente el elemento sensible.
Este principio permite una supervisión continua, al tiempo que reduce la necesidad de sustituir las células electroquímicas consumibles.
Los sensores paramagnéticos reaccionan rápidamente a las variaciones en la concentración de oxígeno. El analizador de oxígeno paramagnético ZAJ alcanza el 90 % de la lectura en dos segundos o menos, sin contar el tiempo que tarda el gas en recorrer la línea de muestreo externa.
El tiempo de respuesta de los analizadores multigás depende también del número de células de medición, del caudal de la muestra y del diseño del sistema de muestreo.
Una de las principales ventajas de la gama de Fuji Electric es la posibilidad de combinar la medición paramagnética del O₂ con un análisis por infrarrojos NDIR.
De este modo, un mismo analizador puede proporcionar la concentración de oxígeno y medir varios gases de proceso o contaminantes. Esta configuración simplifica la integración y permite utilizar el valor de O₂ para corregir las concentraciones de las emisiones.
Dependiendo del analizador seleccionado, la tecnología paramagnética puede cubrir concentraciones bajas de oxígeno, los rangos habituales de control de la combustión y concentraciones que pueden alcanzar el 100 % vol. de O₂.
El analizador de oxígeno paramagnético – ZAJ también admite escalas invertidas para aquellas aplicaciones en las que la medición comienza con una concentración elevada de oxígeno.
La medición se basa en las propiedades magnéticas estables del oxígeno. Un sensor paramagnético correctamente seleccionado e instalado proporciona una medición fiable a lo largo del tiempo con una deriva limitada.
La ausencia de una reacción electroquímica que consuma materiales también contribuye a mantener un rendimiento constante durante un largo periodo de uso.
Los analizadores paramagnéticos se ven poco afectados por muchos gases industriales habituales. Por ello, son adecuados para mezclas gaseosas complejas y para determinadas muestras que contienen componentes combustibles.
No obstante, antes de cualquier instalación es necesario estudiar la matriz gaseosa, las posibles interferencias, el acondicionamiento de la muestra y los requisitos de seguridad.
Entre las aplicaciones de los analizadores de oxígeno paramagnéticos se incluyen, entre otras, la supervisión del rendimiento de la combustión, la pureza de los gases médicos y el envasado de productos alimenticios.
La medición continua del oxígeno permite controlar la relación aire-combustible, limitar el exceso de aire y estabilizar la combustión.
Entre sus principales aplicaciones se incluyen:
En los procesos que se desarrollan a alta temperatura o bajo presión, el gas debe extraerse y acondicionarse antes de llegar al analizador.
La concentración de O₂ medida permite controlar las condiciones de combustión y corregir las concentraciones de contaminantes de acuerdo con un contenido de oxígeno de referencia establecido por la normativa.
Los analizadores multigás ZKJ, ZPA y ZRE pueden combinar la medición paramagnética del oxígeno con la monitorización de NO, SO₂, CO o CO₂.
La concentración de oxígeno influye en la oxidación de los materiales, en la atmósfera del horno y en la calidad de los productos acabados. Los analizadores paramagnéticos garantizan un control continuo en:
La medición paramagnética del O₂ permite detectar entradas indeseadas de oxígeno, supervisar las atmósferas de proceso y controlar la composición de las mezclas gaseosas industriales.
En el caso de las muestras que contengan componentes combustibles o corrosivos, el sistema de toma de muestras y los dispositivos de seguridad deben diseñarse de acuerdo con las condiciones reales del proceso.
Las plantas de producción de gases industriales utilizan analizadores de oxígeno para supervisar los procesos de separación, controlar el enriquecimiento en oxígeno y comprobar la calidad de los gases producidos.
Las escalas configurables permiten adaptar la medición tanto a concentraciones bajas como altas de O₂.
El ZPA Marine puede medir el oxígeno junto con otros componentes presentes en los gases de escape de los buques. Esta medición contribuye a la supervisión de las emisiones, a la evaluación de la combustión y a los cálculos de corrección en función del O₂.
El analizador de gases ZSVF es una solución multigás portátil que cuenta con su propio sistema de muestreo. Es adecuado para la puesta en marcha, los controles de procesos, los ensayos de laboratorio y las campañas de medición temporales.
El primer criterio de selección se refiere al número de componentes que hay que medir.
Se recomienda utilizar un analizador específico, como el ZAJ, cuando:
Es preferible utilizar un analizador multigás cuando:
Las concentraciones mínimas y máximas previstas determinan el tipo de sensor y la escala de medición. El control de la combustión suele requerir una configuración diferente a la que se utiliza para la separación de gases o la medición de una concentración elevada de oxígeno.
La elección entre los modelos de analizadores ZKJ, ZPA, ZRE y ZSVF depende, entre otras cosas, de:
Fuji Electric ofrece soluciones para montaje en rack, en panel o sobre mesa, así como versiones marinas y portátiles. La configuración mecánica debe elegirse en función del lugar de instalación y del uso previsto.
El polvo, la humedad, los compuestos corrosivos, la presión y la temperatura del gas pueden afectar al funcionamiento del sistema de análisis.
Dependiendo de la aplicación, la instalación puede requerir:
| Producto | Tipo de análisis | Gases medibles | Rango de medición paramagnética del O₂ | Tiempo de respuesta al 90 % | Instalación y toma de muestras | Uso recomendado |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Analizador paramagnético de oxígeno - ZAJ | Analizador de O₂ específico | Solo O₂ | Escalas configurables hasta el 100 % vol. de O₂. Concentraciones bajas y escalas invertidas disponibles según la configuración | ≤ 2 segundos, sin contar el tiempo de transporte del gas por la tubería externa | Toma y embalaje externos. Instalación en rack de 19", en panel o sobre mesa | Medición rápida de O₂, control de procesos, hornos industriales y aplicaciones que requieren un amplio rango de medición |
| Analizador de gases por infrarrojos - ZKJ | Analizador multigás NDIR de doble haz | Hasta 4 gases de entre NO, SO₂, CO₂, CO, CH₄ y N₂O, además de O₂ | De 0–5 % vol. a 0–25 % vol. de O₂ | ≤ 60 segundos, incluido el tiempo de renovación de la muestra | Carcasa externa. Montaje en rack de 19" e integración en un armario de análisis | Medición multigás de alto rendimiento, bajas concentraciones, calderas, incineradoras, hornos y control continuo de emisiones |
| Analizador de gases por infrarrojos - ZPA | Analizador multigás NDIR de haz único | Hasta 4 gases de entre NO, SO₂, CO₂, CO y CH₄, además de O₂ | De 0–5 % vol. a 0–100 % vol. de O₂. Escala invertida disponible para la medición exclusiva de O₂ | De 10 a 30 segundos, incluida la renovación de la muestra | Embalaje exterior. Formato compacto para rack de 19" | Sistemas compactos multigás, control de la combustión, calderas, incineradoras y emisiones industriales |
| Analizador de gases por infrarrojos - ZRE | Analizador multigás NDIR de haz único | Hasta 4 gases de entre NO, SO₂, CO₂, CO y CH₄, además de O₂ | Hasta un 100 % vol. de O₂ según la configuración seleccionada | ≤ 60 segundos, a un caudal de 0,5 L/min | Diseño exterior. Instalación en rack o en panel, formato compacto | Monitorización continua de las emisiones, integración en un armario compacto y medición simultánea de los contaminantes y del O₂ de referencia |
| Analizador de gases por infrarrojos - ZPA - Aplicaciones navales | Analizador multigás NDIR para aplicaciones marítimas | Hasta 4 gases de entre NO, SO₂, CO₂, CO y CH₄, además de O₂ | De 0–5 % vol. a 0–100 % vol. de O₂. Escala invertida disponible para la medición exclusiva de O₂ | De 10 a 30 segundos, incluida la renovación de la muestra | Integración en rack en un sistema de análisis marino con acondicionamiento de gas | Monitorización de los gases de escape de los buques, corrección de las emisiones y control de la combustión a bordo |
| Analizador de gases portátil por infrarrojos con muestreo - ZSVF | Analizador multigás NDIR con muestreo | Hasta 4 gases entre NOx, SO₂, CO₂, CO y CH₄, además de O₂ | De 0–5 % vol. a 0–25 % vol. de O₂ | ≤ 50 segundos desde la introducción de la muestra | Bomba, filtros y control de caudal integrados. Sonda fija o portátil, según el uso. | Medidas temporales, controles in situ, puesta en marcha, investigación y vigilancia continua con un sistema de muestreo compacto |
| Analizador de gases portátil por infrarrojos - ZSVS | Analizador portátil de gases múltiples NDIR | Hasta 3 gases entre CO₂, CO y CH₄, además de O₂ | Entre el 0 % y el 5 %, entre el 0 % y el 10 % o entre el 0 % y el 25 % vol. de O₂ | ≤ 50 segundos | Bomba, filtro y caudalímetro integrados | Mediciones portátiles, controles puntuales, puesta en marcha y diagnóstico de procesos |
Elegir un analizador de oxígeno paramagnético no consiste únicamente en definir un rango de medición. También hay que tener en cuenta el número de componentes, la composición del gas, las condiciones de muestreo, el tiempo de respuesta, el entorno de instalación y los medios de comunicación.
Fuji Electric France ayuda a las empresas industriales a seleccionar analizadores específicos o multigás, a diseñar sistemas de muestreo y a integrar armarios completos de análisis de gases.
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