Nos processos de tratamento térmico, o controlo da medição do hidrogénio constitui um parâmetro estratégico. Os fornos de tratamento térmico utilizados na metalurgia para recozimento, têmpera ou soldadura funcionam com misturas gasosas compostas principalmente por hidrogénio (H₂) e azoto (N₂).
Neste ambiente exigente, uma solução de análise adequada torna-se indispensável para garantir a qualidade, a segurança e a conformidade regulamentar.
A utilização de hidrogénio em fornos de tratamento térmico é rigorosamente regulamentada por requisitos normativos europeus e internacionais destinados a prevenir riscos de explosão e a proteger os operadores.
Por exemplo, a norma NF EN 746-3 relativa aos equipamentos térmicos industriais impõe requisitos específicos relativos à utilização de gases combustíveis, incluindo o hidrogénio. Em particular, define:
Estes requisitos garantem que a introdução de hidrogénio no forno seja realizada de acordo com procedimentos rigorosamente controlados, documentados e verificáveis.
Implicam igualmente que o operador garanta a rastreabilidade das concentrações, a conformidade dos instrumentos de medição e a formação do pessoal, a fim de manter um nível de segurança em conformidade com as obrigações regulamentares.
A medição de hidrogénio num forno de tratamento térmico enfrenta um ambiente particularmente extremo, com temperaturas que podem ultrapassar os 1000 °C, uma atmosfera carregada de poeiras e variações significativas de pressão. Estas condições tornam qualquer medição direta dificilmente viável a longo prazo, devido às solicitações térmicas e mecânicas a que os sensores estão sujeitos.
A estas limitações juntam-se as variações dinâmicas de concentração ao longo do ciclo térmico. Por exemplo, um ciclo pode começar com 100 % de H₂ e ser progressivamente diluído até aos 10 %, contribuindo o azoto para a estabilidade e a segurança do processo. A instrumentação deve, portanto, acompanhar estas transições com precisão, sem desvios nem tempos de resposta excessivos.
Por fim, a fiabilidade da medição depende da capacidade de recolher uma amostra estritamente representativa da atmosfera do forno, sem condensação nem alteração da composição.
A recolha e o acondicionamento da amostra permitem garantir que o gás analisado cumpre os limites de funcionamento do analisador, assegurando assim uma medição precisa, estável e verdadeiramente representativa da concentração de hidrogénio presente no forno.
O domínio desta cadeia de amostragem constitui, portanto, uma etapa determinante e leva naturalmente a privilegiar uma medição por sistema de extração, do tipo «cold dry», especificamente adaptado às exigências do processo.
Para dar resposta a estes desafios, a Fuji Electric implementa uma abordagem estruturada que assenta no estudo prévio do processo e, posteriormente, na integração de uma solução completa de análise de gases, adaptada ao forno.
Cada projeto começa com uma análise aprofundada dos parâmetros do processo: composição da matriz gasosa, intervalos de concentração de hidrogénio, condições termodinâmicas (temperatura, pressão) e restrições de instalação.
Esta fase de engenharia permite dimensionar a cadeia de amostragem, selecionar materiais compatíveis com o ambiente de alta temperatura e definir as modalidades de acondicionamento que garantam a representatividade metrológica.
O objetivo é conceber uma arquitetura de medição otimizada que garanta estabilidade, repetibilidade e robustez ao longo de todo o ciclo térmico.
A solução de análise baseia-se numa sonda de alta temperatura capaz de resistir a temperaturas até 1300 °C e de garantir uma recolha fiável no interior do forno. Inclui um filtro aquecido, bem como um sistema de sopro reverso (ar ou gás neutro) para ambientes com elevada concentração de poeira.
O gás recolhido é depois tratado por um sistema de condicionamento do tipo «cold dry», que inclui filtração fina, secagem e regulação do caudal. Esta etapa garante que a amostra cumpre rigorosamente os limites de funcionamento do analisador e mantém uma composição representativa da atmosfera real do forno.
A análise é realizada por um analisador de condutividade térmica ZAF, tecnologia de referência para a medição de hidrogénio, que oferece uma precisão de ±1 % e uma excelente repetibilidade, essenciais para o acompanhamento fiável das variações de concentração ao longo do processo.
Assim, graças a uma engenharia personalizada combinada com instrumentos de alto desempenho, a solução da Fuji Electric garante uma medição de hidrogénio fiável, contínua e perfeitamente adaptada às condições exigentes dos fornos de tratamento térmico industriais.
Ao optar pela solução da Fuji Electric para a medição de hidrogénio em fornos de tratamento térmico, beneficia de:
Conceção e testes realizados pelas nossas equipas técnicas
Montado em Clermont-Ferrand
colocação em funcionamento pelas nossas equipas técnicas
Medição estável e repetível
monitorização contínua de gases
AplicaçãoFaça o download da ficha de aplicação e descubra a solução para a medição de hidrogénio em processos de tratamento térmico!
