Monitorització de ferro i manganès en aigua potable


Els elements químics ferro i manganès

El manganès és present de forma natural en el sòl, les aigües superficials i subterrànies. El manganès és un co-factor important per a moltes classes d’enzims.

Els enzims són proteïnes que actuen com a catalitzadors biològics, que acceleren les reaccions químiques.
El manganès és un element dietètic essencial per als éssers humans. Tenen un paper important com a coenzim en diversos processos biològics, que inclouen el metabolisme de macro-nutrients, la formació d’ossos i els sistemes de defensa dels radicals lliures. El cos humà conté al voltant de 12 mg de manganès, principalment en els ossos.

El ferro és el primer metall més abundant en massa planetària, a causa que el planeta, en el seu nucli, concentra la major massa de ferro natiu, equivalent a un 70%. El cos d’un ésser humà adult conté aproximadament 4 grams (0,005% del pes corporal) de ferro, principalment en hemoglobina i mioglobina. Aquestes dues proteïnes juguen un paper essencial en el metabolisme dels vertebrats; el transport d’oxigen per la sang i l’emmagatzematge d’oxigen en els músculs respectivament. Per mantenir els nivells necessaris, el metabolisme del ferro humà requereix un mínim de ferro en la dieta.

 

Els riscos per a la salut de el ferro i el manganès

Els riscos per a la salut, de el ferro i el manganès, són petits. Però, hi ha riscos: principalment associats amb els bacteris que causen concentracions elevades de ferro a causa de la corrosió. La dosi letal de ferro per als éssers humans és de 200-250 mg / kg de pes corporal, la qual cosa provocaria una hemorràgia gastrointestinal extensa. La ingesta de ferro amb aigua potable és massa baixa com per plantejar problemes de salut. És això el que fa que la toxicitat per ferro sigui poc comuna. No obstant això, els òxids de ferro poden ser responsables de l’augment dels nivells d’arsènic.

Les fonts d’aigua, com l’aigua subterrània, sovint contenen ferro i manganès. El manganès sol estar present en concentracions molt més baixes que el ferro. El control del manganès i el ferro garanteix que l’aigua de l’aixeta no decolore ni tingui mal gust. Les reclamacions de clients, la conseqüent investigació i les mesures acordades poden ser molt costoses. El monitoratge de terbolesa pot generar alarmes en cas d’esdeveniments accidentals (avenços, tempestes, inundacions) o per tendències i monitoratge del producte final. S’han de realitzar més mesures específiques, per satisfer la satisfacció de client en quant a sabor, color o duresa.

 

Sobre l’aplicació: control de ferro i manganès en l’aigua potable.

A Xile, el límit de regulació local de ferro és de 0,3 ppm i de manganès de 0,1 ppm. Si els nivells estan per sobre d’aquests límits, s’aplicarien sancions crítiques. Per tant, els mesuraments es situen a la sortida de les plantes d’aigua potable i/o després de el sistema de filtració. Normalment, no hi ha un augment en el valor del ferro i el manganès en l’aigua superficial. Però, els pous d’aigua poden ser un problema ja que s’esperen valors més alts. El client és un dels principals proveïdors d’aigua potable de el sud de Xile.

La mesura principal per assegurar que els nivells estiguin per sota dels requisits legals, s’ha de fer després de sistema de filtració de les fonts d’aigua. Cada planta d’aigua potable té 3 fonts d’aigua però, en tots els casos, només 1 font d’aigua té problemes amb el ferro i el manganès. Per tant, només es controla individualment la font d’aigua amb alts nivells de ferro i manganès (vegeu el número 1 a la imatge a continuació).

A més, per garantir la qualitat, també es supervisa el punt de sortida (veure número 2). Aquest punt sempre ha de tenir nivells de ferro i manganès iguals o més baixos que els anteriors punts de mesurament.

 

La instal·lació de Swan Xile

Moltes plantes segueixen realitzant un mostreig manual al laboratori. Però en ésser discontinu pot causar retards en la detecció dels nivells de ferro i manganès. El client desitjava incrementar la seguretat de la qualitat. Per tant va canviar a monitorització en continu en línia amb l’analitzador Topaz Iron d’Éssers OL (empresa de el grup Swan).

 

Monitors Éssers OL Topaz Iron i Topaz Manganese en el lloc de el client per al monitoratge del producte final.

 

Posada en servei i lliurament dels monitors Topaz Iron i Topaz Manganès amb el client

 

Per a qualsevol consulta poden contactar amb SWAN ANALISIS IBERICA,
e-mail: comercial@swananalisis.es

Com optimitzar les prestacions dels bioreactors mitjançant controladors màssics.


Actualment ens trobem en una cursa contra-rellotge en el desenvolupament de noves vacunes contra malalties infeccioses. Al món biofarmacèutic, l’eficiència i productivitat tecnològica dels bioreactors és un punt clau en aquest desenvolupament.

Els bioreactors creen les condicions ambientals òptimes de temperatura, concentració de nutrients, pH, oxigen dissolt, … per a la fermentació i / o producció de cultius cel·lulars. .A major rendiment del cultiu cel·lular del bioreactor, major probabilitat d’aconseguir un producte de qualitat: Vacuna, fàrmac….

 

Funcionament d’un bioreactor

Hi ha dues variables fonamentals que influeixen directament en el funcionament d’un bioreactor, l’O2 dissolt i el pH. Les dues depenen directament d’un control precís i fiable del cabal de gas.

La quantitat d’O2 dissolt en el medi, ha de reduir-se o incrementar-se per injecció precisa d’O2 o de N2. Atès que l’O2 és relativament poc soluble en aigua, sol addicionar de forma constant la quantitat d’aire que permet mantenir una concentració d’O2 que afavoreixi el rendiment del bioreactor.

El pH de l’mig es regular habitualment per addició d’àcids i / o bases. En el cas de cultius cel·lulars, els àcids líquids podrien danyar les cèl·lules, en el seu lloc, habitualment l’acidificació es realitza per addició de CO2.

Per ajust del cabal de CO2, els fabricants de bioreactors han emprat tradicionalment rotàmetres amb vàlvula manual. Aquests sistemes tenen limitacions evidents, de manera que la tendència actual és substituir-los per controladors de cabal màssic digitals.

Avantatges dels controladors màssics.

En primer lloc, tant rotàmetres com controladors de Pressió diferencial, són sistemes volumètrics. Per tant, petites variacions de Pressió (P) i Temperatura (T) es tradueixen en un error significatiu en la mesura de cabal. Els instruments màssics, al contrari que els anteriors, són totalment independents de la P i la T, i no requereixen cap compensació.

D’altra banda, és evident que un control automàtic de cabal és crític per a un bon funcionament del bioreactor. Tot i els avantatges econòmics dels rotàmetres, aquests no disposen de cap senyal de sortida. Així doncs no permeten gestionar automàticament les variacions de les condicions requerides per a una operació òptima d’un bioreactor.

Altres aspectes importants són la mida del controlador màssic, i la seva versatilitat. Així per exemple, la capacitat de manejar diferents gasos (O2 i N2) amb un mateix equip és una prestació sempre interessant.

Finalment, en ambients de sales blanques, fenòmens de contaminació poden fer malbé lots de cultius, amb la consegüent minva de productivitat. Fer servir equips, menys sensibles a la contaminació, reduirà aquest risc.

Per concloure, cal indicar que els controladors màssics de cabal (MFC) Smart-Trak de l’empresa americana Serra Instruments, poden realitzar perfectament aquesta funció.

Característiques més importants dels SMART-Track:

  1. La tecnologia de mesura per dispersió tèrmica, dóna una mesura directa de l’cabal màssic. No es veu afectada per variacions de P i T
  2. El seu sistema de mesura tipus capil·lar, proporciona gran linealitat de mesura independentment de el gas mesurat. Gràcies al seu electrònica digital, l’equip es lliura calibrat per a 10 gasos diferents
  3. Prestacions de mesura “superiors”; exactitud +/- 1% fons escala (per a tots els gasos), repetibilitat +/- 0.2% f.e., i rangeabilidad de 50: 1
  4. Incorpora una vàlvula de control automàtica, sense fricció i d’acció directa. Per a un ajust ràpid i estable del cabal de gas entre el 2 i 100% de la franja de l’equip.
  5. Compacte en grandària, amb cos de mesura en acer inox 316 d’alta qualitat, i múltiples tipus de connexió a procés disponibles

 

Per a més informació poden contactar amb MATELCO, SA.
e-mail: instrumentacion@matelco.es.

Analitzadors làser i control de la combustió: mesuraments sense contacte


En la majoria d’indústries s’empren processos de combustió com a font de calor i energia. Amb aquesta finalitat, calderes, escalfadors i forns, cremen combustibles com gas natural, biogàs o fins i tot residus. A l’decidir sobre un nou sistema per al control de la combustió hem de tenir en compte els següents punts:

  1. Despesa d’inversió (CAPEX)
  2. Despeses de manteniment, operació (OPEX)
  3. Estalvi potencial de combustible
  4. Maximització de l’rendiment dels escalfadors
  5. Minimització de contaminants com els òxids de nitrogen (NOx)

 

Eficiència de la combustió

Una mirada a la teoria de la combustió mostra que el punt de funcionament ideal està en un règim lleugerament pobre, és a dir amb un excés d’aire. Una combustió pobra assegura que el combustible es cremi completament en totes les condicions. Sent així, es minimitza el potencial d’altes concentracions de monòxid de carboni (CO) i combustible no cremat, en els gasos de combustió. En cas contrari, es desaprofitaria combustible i podrien produir-se condicions de combustió insegures.

Originalment només s’utilitzava oxigen (O2) com a mesura de control i el punt d’operació era típicament entre el 5% i el 10% d’excés d’aire, el que significava una eficiència baixa i generació alta de NOx. Actualment, s’utilitzen mesuraments addicionals de CO per evitar operacions riques en combustible, i per proporcionar informació sobre el punt d’ajust de l’O2. Amb aquesta mesura addicional, el punt d’operació es pot reduir a un rang entre el 3% i el 6% d’excés d’aire.

 

Exemples

Com a exemple, escollim un CRACKER D’ETILÈ típic, de 200 MBTU per escalfador i hora. A l’reduir el punt de funcionament de l’7% d’excés d’aire a el 4%, a una taxa de cremat de l’85% a el 100%; l’estalvi anual de combustible és d’aproximadament $ 80.000 per escalfador (suposant 2,33 $ / MBTU). Això vol dir que per a un Cracker d’Etilè amb sis cel·les d’escalfament, l’estalvi de combustible combinat anual és de gairebé $ 500.000. A el mateix temps, l’emissió de NOx es reduiria al voltant d’un 33% a causa de el menor excés d’aire (figura 1)

Figura 1: Estalvi anual de combustible per calefactor en k $ (dreta, eix blau) i reducció de les emissions de NOx en% (esquerra, blocs grocs) per a diversos punts d’operació en relació amb un punt de funcionament de el 7%

 

Tecnologies d’optimització de la combustió

Amb el temps s’han desenvolupat diverses tecnologies diferents per optimitzar la combustió. La majoria d’elles s’han basat en sensors de mesura en un punt (sondes), que han d’estar en contacte físic amb el gas de l’procés. Les sondes d’Òxid de Zirconi (ZrO2) i els sensors electroquímics són actualment els més utilitzats. No obstant això, aquests sensors pateixen una ràpida degradació a causa de les dures condicions de procés; enverinament de l’catalitzador o inhibició si s’exposen a gasos reductors (per exemple, sofre). A més els sensors de combustibles (COE) no són específics per a CO, sinó que mesuren la suma de tots els gasos combustibles, és a dir, també mesuren l’hidrogen (H2) i els hidrocarburs.

En contraposició a aquests, l’Espectroscòpia d’Absorció Làser per Díode Modulable (TDLAS) realitza el mesurament sense contacte amb la mostra, per interacció de la llum làser i les molècules de gas. Els mesuraments es poden dur a terme directament en procés (in situ) a través de la càmera de combustió, obtenint així resultats representatius de tota la cambra, i no només d’un punt proper a la paret.

 

Mesura sense contacte

A més, a l’realitzar-se la mesura sense contacte, els analitzadors no estan exposats a gasos corrosius i altes temperatures, i generalment no es requereix un sistema d’extracció de mostra complex amb un manteniment alt. Així mateix, les sondes de ZrO2 requereixen d’una recalibració mensual a causa de la degradació, a diferència dels analitzadors TDLAS que només es validen un cop a l’any.

L’analitzador TDLAS, no necessita un sistema d’extracció de mostra i el manteniment és molt menor, el que implica una important reducció en les despeses d’operació (OPEX) en comparació amb altres tecnologies. Així mateix, els analitzadors TDLAS són molt sensibles i selectius, de manera que s’aconsegueixen límits de detecció molt baixos sense interferència d’altres gasos d’el procés. Això vol dir que a diferència dels mesuraments de Coe, els analitzadors TDLAS mesuren el valor real de CO, el que condueix a una major optimització del punt d’operació.

 

Solucions d’anàlisi de la combustió

Una de les solucions de NEO Monitors per una anàlisi completa de la combustió serien dos analitzadors LaserGas ™ III in situ:

  1. Mesura de O2 i temperatura de l’procés
  2. Mesura de CO, metà (CH4) i vapor d’aigua (H2O).

 

 

Cada analitzador LaserGas ™ III consta d’un emissor i un receptor que estan muntats en costats diametralment oposats de la cambra de combustió. Els costos d’instal·lació de l’emissor-receptor són una mica més alts que els dels sensors de mesurament en un punt; els costos de manteniment significativament més baixos i una millor optimització de la combustió compensen això després d’un curt període de temps d’operació.

 

Càlculs d’estalvi de combustible

Si mirem de nou el càlcul de l’estalvi de combustible d’l’exemple anterior i també tenim en compte la diferència en CAPEX i OPEX entre els sensors de tipus mesurament puntual (ZrO2 i CO) i els analitzadors TDLAS, obtenim els beneficis totals de TDLAS per escalfador durant els primers cinc anys d’operació (Figura 2)

[Caption id = “attachment_3527” align = “aligncenter” width = “1126”]  Figura 2: Beneficis totals de l’TDLAS en k $ per escalfador durant els primers cinc anys de funcionament [/ caption]

 

Per a un Cracker d’Etilè amb sis escalfadors, els beneficis després de cinc anys operant són més de $ 2,7 milions.

Una altra solució proposada per NEO Monitors que permet reduir encara més els costos d’inversió (CAPEX) és amb el seu analitzador LaserGas ™ IQ2 .

Aquest analitzador combina les unitats de transmissor i receptor en una configuració de transductor únic. En aquest cas, s’utilitza un reflector per enviar el feix de tornada a el receptor de manera que el feix travessa dues vegades la mostra de gas monitoritzada. Es disposa a més d’una versió especial tipus sonda, el LaserGas ™ IQ2 Vulcan , especialment dissenyada per a la substitució de sondes ja instal·lades, d’altres fabricants. En aquest cas tan sols es requereix una sola brida per a la seva instal·lació, el que redueix els costos d’inversió a l’mínim, conservant la resta d’avantatges dels mesuraments dels analitzadors làser.

 

 

Altres avantatges

Altres avantatges d’utilitzar analitzadors LaserGas ™ per al control de la combustió, és que els aquests analitzadors poden mesurar també CH4, H2O i la temperatura de procés.

  • CH4. Durant la fase d’arrencada d’un procés de combustió, la informació sobre la concentració de CH4 és essencial per motius de seguretat, per prevenir explosions.
  • H2O. El mesurament d’H2O es poden utilitzar per detectar trencaments de tubs en calderes, i / o la conversió dels mesuraments de base humida a força seca, i així garantir la concordança amb la mesuraments proporcionades per sistemes d’anàlisi extractius típics (en base seca).
  • Temperatura. Un mesurament de temperatura de procés basada en TDLAS és la millor solució per a la compensació adequada de les mesures de concentració.

EN POQUES PARAULES: AMIDAMENTS SENSE CONTACTE SÓN EL FUTUR DE LA DETECCIÓ DE GASOS.

Reducción de despeses en la mesura de conductivitat àcida o catiònica


COSTOS D’OPERACIÓ DE LA SUBSTITUCIÓ DE LA RESINA TRADICIONAL VERSUS LA REGENERACIÓ AUTOMÀTICA DE RESINA EDI (Dispositiu d’Electro-desionització) DE L’ANALITZADOR AMI CACE.

L’anàlisi en línia de CACE (conductivitat després de l’intercanvi catiònic o també conductivitat àcida o catiònica) és el paràmetre més necessari per supervisar i controlar la qualitat de l’cicle aigua-vapor. Això val per qualsevol central tèrmica i el vapor de procés en plantes industrials.

Els punts típics de mesurament de conductivitat en els cicles d’aigua-vapor per IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam) inclouen: condensat, aigua d’alimentació, aigua de caldera, vapor i aigua de reposició.

La pràctica habitual ha estat la utilització d’intercanviadors catiònics a força de resina per a l’anàlisi de CACE. No obstant això, es consumeixen en funció de la mostra d’aigua, el pH de la mostra i el disseny de la columna de resina. Per tant, es requereix una manipulació humana freqüent i regular. Això va en contra de la filosofia de l’analítica en línia, que pretén operar de la manera més autònoma possible.

Depenent de la configuració i disposició de la planta, per exemple en una planta d’energia tipus cicle combinat (CTCC) amb 2 blocs configurats en 2-2-1 (2 turbines de gas alimentant 2 calderes tipus HRSG, que subministren a una turbina de vapor comuna) es necessiten al voltant d’un total de 24 analitzadors CACE, sense considerar un equip auxiliar.

Teoria i pràctica

En els Cicles combinats, amb tractament AVT (All Volatile Treatment) amb un pH al voltant de 9,7 i cabal de mostra de 8 litres per hora, la típica resina d’1 litre per analitzador es consumeix en unes 8 setmanes. No obstant això, aquest és un valor teòric. La pràctica mostra que per a la posada en marxa o el canvi de càrrega de les plantes, les impureses en el cicle ocasionen un consum de resina més ràpid. De manera que 4-6 setmanes semblen ser una taxa de consum més realista. Les centrals nuclears que funcionen amb un pH més alt tenen un major consum de resina. Així la necessitat de substitució o regeneració és encara més freqüent.

 

 

En l’exemple anterior es van aconseguir estalvis anuals de més de 37.000$. La renovació dels analitzadors existents per un analitzador CACE s’amortitza ràpidament.

 

 

 

 

 

SWAN AMI CACE

Conductivitat abans i després de l’intercanvi catiònic amb un mòdul EDI per a la regeneració automàtica i contínua de la resina.
Estalvia costos operatius i mesura amb més seguretat per obtenir dades fiables constantment.
Càlcul automàtic i visualització de la concentració de l’agent alcalinitzant i de l’pH (directiva VGB 450L).

Monitorització continuada de:

• Conductivitat específica
• Conductivitat àcida
• Valor del pH o agent alcalinitzant

No es requereixen columnes de resina costoses:
Sense Intercanvi de Resina.
No necessita manteniment.
Sense productes químics.

Ús d’un calorímetre per mesurar el poder calorífic de les torxes


En l’àmbit industrial, és vital un bon disseny de torxes per permetre la màxima destrucció de “gasos residuals”. Un bon disseny garanteix les mínimes emissions perjudicials a l’atmosfera. Al seu torn un disseny i funcionament eficients, permetrà reduir els costos d’operació.

Els gasos residuals, enviats a la torxa per a la seva destrucció, poden provenir de diferents punts de l’procés. Per tant, és vital una correcta monitorització de la seva poder calorífic. Per assegurar la màxima eficiència en la seva combustió. A més permetrà determinar si aquest gas es pot utilitzar com a combustible per si mateix, o si requerirà enriquiment amb un combustible auxiliar.

Els calorímetres de micro-combustió proporcionen una mesura directa de l’Poder calorífic. El gas de mostra, pre-barrejat amb un gas combustible, s’incinera en l’equip. Això provoca una variació de temperatura, la qual és proporcional a l’Poder calorífic. D’aquesta manera l’analitzador proporciona una mesura directa de l’Poder calorífic.

El nostre analitzador CalorVal, de l’empresa americana Control Instruments, pertany a aquesta categoria d’analitzadors. Robust i fiable, el seu disseny i fabricació han estat testejats en nombroses instal·lacions. Aquest analitzador és capaç de suportar les rigoroses condicions ambientals requerides en aquest tipus d’aplicacions. És per tant la solució òptima per al control de l’Poder calorífic en torxes.

Instal·lació simple, ràpida resposta

El CalorVal és un analitzador lleuger i compacte. Adequat per a muntatge directe en camp, al costat de el punt de mesura. No necessita muntatge en caseta d’analitzadors. Pel que permet prescindir de llargues línies escalfades per al transport de mostra, bombes de presa de mostra i sistemes de condicionament. Es redueix per tant el temps de resposta (menys de 4 segons), permetent un ajust ràpid de l’cabal de combustible auxiliar de la torxa quan sigui necessari.

 

Mínim manteniment

El seu particular disseny, amb càmera de mesura i sistema de mostreig totalment escalfats, evita la possible condensació de vapor d’aigua i de hidrocarburs pesats menys volàtils. Altrament aquests podrien perdre, ocasionat imprecisions en la mesura. A més la presència de condensats podria comportar problemes de manteniment. Aquesta característica, unida a la seva simple però eficient sistema de mostreig per aspiració Venturi, sense bomba ni parts mòbils, permet reduir al manteniment de l’equip a l’mínim possible.

Mesura directa, amb resposta universal

La tecnologia pròpia de Control Instruments aplicada a l’CalorVal, permet mesurar el poder calorífic d’una gran varietat de gasos. Malgrat que l’equip hagi estat calibrat per a un gas particular, proporciona una excel·lent calibratge creuada per a molts altres gasos, amb errors de mesura mínims a l’variar la composició de la mostra.

El CalorVal proporciona una resposta uniforme per a un ampli rang de gasos i vapors combustibles. Incloent hidrocarburs pesats, monòxid de carboni i hidrogen, així com molts altres compostos presents habitualment en gasos residuals.

Si necessita resoldre qualsevol dubte o consulta que pugui tenir sobre l’analitzador de gasos, només ha d’omplir el formulari de la nostra web i un dels nostres experts contactarà amb vostè el més aviat possible.

El detector automàtic del nivell de mantell de llots


El detector automàtic del nivell de mantell de llots és un Sistema de mesura òptic, sense parts mòbils, robust i fiable

AVANTATGES

Optimitzar el consum d’energia.
Automatització del bombament del fang. En lloc de bombar a hores fixes, bombi quan realment sigui necessari.

Optimitzi l’eliminació d’aigua per reduir el costós processament addicional (premses de banda, digestors, centrifugadores, etc.)
Maximitzar automàticament la densitat de la capa de llots, evitant bombar grans volums de fang a l’bombar aigua innecessàriament.

Mantenir la profunditat de fang preferida.
Automatitzant el control de la capa de fangs. Amb aquest analitzador de nivell d’interfície s’evita desbordaments i problemes de procés.

Reduir el desgast de les bombes. Bombar només quan sigui necessari.

Maximitzar el temps i l’energia de l’operador.
S’instal·la ràpida i fàcilment, sense necessitat de calibrar. Simplifiqui l’operació amb un instrument de mesura de nivell durador.

Reduir el cost de la dosificació química en el sistema de flotació DAF o CAF
Optimitzi l’ajust del procés de precipitat floculant (floc) i el control de la dosi de coagulant.

APLICACIONS

En plantes municipals de tractament d’aigües (ETAP) i aigües residuals municipals i industrials (EDAR).

  • Clarificadores primaris i secundaris
  • Clarificadors / separadors de plaques inclinades (Lamellars)
  • Tancs de flotació per aire dissolt (DAF) o per aire de cavitació (CAF)
  • Decantació de tancs / decantació de control.
  • Extracció de minerals com ferro, zinc, coure …
  • Procés industrial + clarificació d’aigües residuals com en la indústria paperera, químiques …
  • Reactor seqüencial per lots (SBR)
  • Tancs de sedimentació

CARACTERÍSTIQUES

El feix de llum LED ajusta automàticament la seva intensitat per detectar la cobertura de llots i els nivells d’interfície del sobrenedant en fangs primaris o secundaris, o en flòculs lleugers

  • La detecció de la interfície del nivell de fang no està distorsionada per les parets corbes dels tancs amb lamel·les autodiagnòstic avançat
  • Raigs infrarojos d’intensitat ultra alta
  • Control automàtic de la intensitat del feix
  • Sortida lineal 4-20 mA amb profunditat de nivell d’interfície de fang
  • Relés de punt d’ajust de la profunditat de la capa de fang alta i baixa

Consulta’ns qualsevol dubte sobre el funcionament d’aquest analitzador i el nostre equip d’experts en analítica d’aigües l’assessorarà tècnicament. Enviï el seu email des de la secció contacte.

Analitzador in situ IQ² Vulcan (TDLS)


L’analitzador LaserGas IQ², de la signatura noruega NEO Monitors, és el primer analitzador làser TDLAS multiparamètric del mercat . És capaç d’analitzar fins a 4 gasos (CO, O2, CH4 i H2O) i la temperatura amb un mateix equip.

D’aquesta manera podríem controlar mitjançant un mateix equip la combustió (O2 i CO) i simultàniament disposar d’alarma per fallada de cremadors (augment de CH4) i / o trencament de tubs en calderes (augment d’H2O)

L’instrument està basat en l’absorció de la radiació infraroja per les molècules de gas (TDLAS). Se selecciona una línia d’absorció en la banda de l’IR en la qual només el gas a mesurar tingui absorció, eliminant d’aquesta manera possibles interferències degudes a altres compostos presents a la mostra.

La seva nova configuració amb emissor i receptor integrats en la mateixa carcassa facilita el muntatge de l’equip. Està disponible a més de configuració amb sonda d’inserció (Vulcan), en versió per a mesura a través de conducte (X-stack) i de “camí obert” (Open Path)

Rangs de mesura miním / màxim:

CO: 0-100 ppm fins a 10,000 ppm * m amb limiti detec./precisión = 3 ppm
O2: 0-2% fins a 25% amb límit detecció / precisió = 0,05% vol
CH4: 0-1% fins a 5% amb límit detecció / precisió = 0,01% vol

  • Longitud del camí òptic: 1 m
  • Màxima Temperatura del gas: 850ºC
  • Alta sensibilitat i precisió
  • No interferència amb altres gasos continguts a la mostra
  • temps de resposta ràpid

Aplicacions:

  • Anàlisi de combustió.
  • Calderes
  • Forns de procés
  • Precipitadors electrostàtics
  • Recuperació de gasos residuals VCM (clorur de vinil monòmer)
  • Reformador de gas

Si necessita resoldre qualsevol dubte o consulta que pugui tenir sobre l’analitzador de gasos, només ha d’enviar un correu electrònic des de la secció contacte i un dels nostres experts contactarà amb vostè el més aviat possible.

Nova representada de Matelco per Espanya i Portugal


Detector nivel manto de lodos

Matelco amplia els seus productes, amb la gamma de detectors del nivell del mantell de fangs de l’empresa canadenca Markland Specialty Engineering Ltd. (https://www.sludgecontrols.com).

La importància d’un bon control del nivell del mantell de fangs ens permet, bombejar el fang quan és necessari. Evitem així desbordaments i excés d’aigua.

Estem encantats de poder incorporar aquests productes al nostre catàleg. Ens permeten aportar noves solucions al control automàtic o al manual dels fangs.

Per a més informació contacteu amb MATELCO, S.A tel. 93.66.55.553 , o per correu des de la secció contacte.

Mesura de terbolesa com a tendència per als productes de la corrosió en el cicle aigua-vapor


Monitorització dels productes corrosius

Lukas Staub, Michael Rziha i Marc Lendi. VGB PowerTech 3 | 2019

Visualitza aquí l’article original (en anglès): Turbidity measurement as trend monitor for particulate corrosion products”

El monitoratge dels productes corrosius és essencial per determinar l’efectivitat del tractament químic del cicle aigua-vapor. Avui dia, la determinació de la tendència per als productes de corrosió en les centrals tèrmiques és encara més important. Això és degut a la quantitat de centrals tèrmiques que existeixen com a resultat del major ús de fonts d’energia renovables a les xarxes.

La determinació exacta i completa dels productes de corrosió, que estan gairebé sempre presents com partícules no dissoltes, només es pot realitzar mitjançant mètodes d’anàlisi complexos i que requereixen molt de temps. Si ens fixem en les centrals tèrmiques modernes, aquests mètodes manuals i analítics són bastant inadequats a causa del poc temps i de la forta oscil·lació. Això fa que no es puguin seguir (pics) d’una manera completa i satisfactòria. Encara que aquests processos no poden ser reemplaçats completament per sistemes de mesurament en línia.

Per altra banda, alguns paràmetres es poden monitoritzar en línia, marcant tendències i sent d’utilitat. Les possibilitats tècniques i els límits del mesurament de la terbolesa s’analitzen com una tendència per a productes corrosius.

 

Introducció al mesurament de terbolesa.

La dispersió de la llum és un fenomen físic, de summa importància, per a la comprensió de la terbolesa. La teoria de la dispersió de la llum és força complicada, ja que la dispersió depèn de diferents paràmetres físics:

  • Mida de la partícula, la forma i les seves propietats dielèctriques (absorció, refracció …),
  • Espectre de la longitud d’ona i la polarització del feix de llum il·luminant,
  • Direcció de la il·luminació i detecció.

La partícules molt més petites que la longitud d’ona dispersen la llum simètricament al voltant del feix de llum. Principalment en direcció cap a endavant i cap enrere. Les partícules de grandària comparable a la longitud d’ona i les partícules més grans dispersen predominantment en direcció cap a endavant. Així, com més gran és la partícula, més intensa és.

La dependència de la mida de partícula és menys pronunciada en un angle de 90º respecte al feix incident. A més, la intensitat de la llum dispersada depèn de la longitud d’ona i de la mida de partícula. Com més petita és la partícula, més eficientment dispersa la llum de longitud d’ona més curta. Les propietats dielèctriques de les partícules, és a dir, la refracció i absorció del feix de llum incident, també influeixen en la intensitat de la llum dispersada.

En general, com més gran sigui la diferència de l’índex de refracció de la partícula respecte de l’índex de refracció de l’aigua, més intensa serà la dispersió. Ja que si les partícules estan acolorides i també absorbeixen llum en el rang de longitud d’ona del feix, la intensitat de la llum dispersada s’atenua.

 

Mètodes normatius

Una conseqüència de la dependència de la terbolesa en diferents paràmetres és que la terbolesa només es pot utilitzar com a propietat característica d’una mostra si el mètode de mesurament està estandarditzat. Per a fins de presentació d’informes, segons el requerit en la producció d’aigua potable, l’EPA i la ISO van establir els Mètodes Estàndard EPA 180.1 i ISO 7027 respectivament. Tots dos mètodes estàndard defineixen en detall com s’ha de dissenyar el turbidímetre, així com les unitats de terbolesa (NTU FNU i FAU respectivament).

Al costat d’aquestes dues configuracions de disseny estàndard, hi ha mètodes alternatius aprovats, com el GLI-Method-2 o el Turbiwell de SWAN LED blanc-Method-1. Comú a tots aquests mètodes és el principi de mesura nefelomètrica: la llum dispersada es detecta en un angle de 90 ° respecte al feix de llum incident. (Figura 1)

 

Fig. 1. Disseny no regulat (esquerra); disseny compatible amb ISO i USEPA (dreta).

Si tenim en compte aplicacions en les quals no es requereixi seguir un mètode de mesura estandarditzat, el disseny amb mesura a diversos angles és àmpliament utilitzat. El senyal de llum dispersada de 90 graus es divideix en llum transmesa cap endavant i / o cap enrere, respectivament. L’avantatge d’aquest disseny és la seva capacitat per cancel·lar efectes no desitjats a causa del embrutiment de l’òptica o mostres acolorides.

 

Sensibilitat del turbidímetre

La sensibilitat d’un turbidímetre depèn del seu disseny específic i del mètode de mesurament. La corba de sensibilitat es determina mesurant una sèrie de solucions estàndard de formacina de diferents concentracions.

Cada tipus d’analitzador té la seva pròpia corba de sensibilitat. El gràfic de la figura 2 mostra les corbes de sensibilitat mitjana normalitzades per a dos mesuradors de terbolesa amb un disseny diferent.

 

Fig. 2. Corbes de sensibilitat de dos turbidímetres amb diferents dissenys. Disseny no regulat (vermell) i regulat segons ISO o USEPA (blau)

La relació entre la terbolesa i el senyal no és lineal; està determinada per un polinomi.
A causa d’això,tots els instruments fabricats d’un determinat tipus han de construir-se i ajustar-se de la forma més idèntica possible. Llavors, si les corbes de sensibilitat individuals tenen la mateixa forma, només poden diferir per un factor de proporcionalitat: el factor de calibratge.

 

Aplicació en aigua potable.

El mesurament de la terbolesa és un paràmetre important en la indústria de l’aigua potable. Afecta tant l’acceptabilitat de l’aigua per als consumidors, com la selecció i l’eficiència dels processos de tractament. En particular l’eficiència de la desinfecció amb clor ja que influeix en la demanda de clor i protegeix els microorganismes. També pot estimular el creixement de bacteris quan el clor lliure disminueix.

Les dues pautes més importants pel que fa al mesurament de la terbolesa nefelomètrica de l’aigua potable s’enumeren a la taula 1.

 

Taula 1. Comparació de dues regulacions diferents de mesura de la terbolesa.

 

Regulacions

Les dues regulacions defineixen la formacina com un estàndard primari. La formacina és un polímer insoluble en aigua de color blanc. La seva dispersió es manté estable durant molt de temps. La principal diferència entre la USEPA i la norma ISO és la font de llum.

USEPA defineix un llum de tungstè (llum blanca) i la norma ISO una font de llum infraroja a 860 nm. Les dues fonts de llum tenen els seus avantatges. La sensibilitat als residus blanquinosos a l’aigua és millor amb el llum de tungstè. Però pateix biaixos a causa del color de la solució. La discussió de les diferents fonts de llum utilitzades en els mesuradors de terbolesa es torna molt important quan canvia l’aplicació. En la indústria d’aigua potable, les impureses que s’esperen mesurar són blanques com les partícules.

Per tant, té sentit calibrar i verificar aquests instruments amb un polímer de color blanc d’aspecte similar. Però, què passa si aquests instruments s’utilitzen en el cicle d’aigua-vapor per detectar productes corrosius?

Aquestes partícules òbviament difereixen en el seu color, forma i distribució de mida de les impureses de l’aigua potable. En el següent capítol, es registra un seguit de proves per mostrar el potencial dels diferents dissenys de mesuradors de terbolesa amb partícules d’òxid de ferro.

 

Mesura de la terbolesa de la pols d’òxid de ferro

Els productes corrosius en el cicle d’aigua-vapor poden tenir moltes formes. Els principals cristalls químics formats són magnetita i hematita. En els següents experiments, només es va utilitzar magnetita, pols d’òxid de ferro (II, III) en diferents mides de partícules.

 

Influència de la font de llum.

En el primer experiment, es va inserir pols d’òxid de ferro (II, III) amb una mida mitjana de 1 micres a la mostra. La resposta es va mesurar amb dos mesuradors de terbolesa de la mateixa disseny. Els dos instruments només difereixen en la seva font de llum. A la Figura 3, la línia negra va ser la resposta d’un analitzador amb una font de llum tipus llum de tungstè. La línia vermella va ser la mesura d’una font de llum a 860 nm.

 

Fig. 3. Injecció de pols d’òxid de ferro (II, III) (grandària de partícula promig: 1 micres) amb una concentració de 50 ppb com el total de partícules de ferro. La resposta es va mesurar amb mesuradors de terbolesa similars però amb una font de llum diferent.

La quantitat de pols d’òxid de ferro (II, III) injectat va ser de 50 ppb del total del ferro particulat.

L’ús d’una font de llum amb una longitud d’ona de 860 nm suposa clarament un enorme avantatge per la detecció de partícules de color negre. Per a la mateixa mostra, la resposta per a les dues fonts de llum va ser 0.181 FNU (860 nm) i de 0.054 FNU (llum de tungstè) respectivament.

 

Diferents fonts de llum segons regulacions

A causa de les diferents regulacions sobre l’aigua potable, els analitzadors també poden equipar-se amb diferents fonts de llum. Aquest fet pot portar a una falsa conclusió:

“[…] Atès que les partícules d’òxid metàl·lic generalment són fosques, absorbeixen en lloc de reflectir la llum, de manera que la nefelometria no és un mètode preferit per a aquesta aplicació […]” [2]

L’afirmació anterior és verdadera si s’utilitza un analitzador amb un llum de tungstè. Però amb una font de llum infraroja, el color de la partícula no té la mateixa influència. Les dades experimentals recolzen aquesta teoria.

Per al mesurament de la pols d’òxid de ferro negre (II, III), només és adequada una longitud d’ona segons la norma ISO 7027 (860 nm).

 

Disseny mono o multi-detector (angle de mesura)

Es van comparar dos analitzadors de terbolesa amb font de llum de 860 nm però dissenys diferents.

La resposta del de disseny d’un sol detector (a 90º) va ser més gran. Però el senyal va ser més sorollosa que amb l’analitzador de múltiples detectors (a diferents a angles).

La capacitat del model amb disseny amb diversos detectors per cancel·lar efectes no desitjats a causa de mostres acolorides és un avantatge per al mesurament de pols d’òxid de ferro (II, III). Però el benefici comparat amb la influència de la font de llum és mínim. (Figura 4)

 

Fig. 4. Injecció de pols d’òxid de ferro (II, III) (grandària de partícula promig: 1 micres) amb una concentració de 50 ppb com ferro en partícules total. La resposta es va mesurar amb dos mesuradors de terbolesa. Utilitzant una font de llum de 860 nm però amb dissenys diferents (vermell = 1 detector, verd = múltiples detectors).

 

Influència del tamany de partícula.

La pols d’òxid de ferro (II; III) està disponible comercialment en diverses qualitats i formes. Dos productes es van dispersar en ampolles separades amb concentracions similars de ferro. En una ampolla, la pols tenia una distribució de mida de partícula mitjana de 0,95 micres. Per a la segona ampolla, la pols tenia partícules que no superaven els 50 nm.

La Figura 5 mostra les dues solucions patró- la diferència de terbolesa de les solucions són clarament distingibles.

 

 

Correlació de terbolesa i mesurament del producte corrosiu particulat.

A les potabilitzadores, la qualitat de l’aigua potable es defineix respecte a les unitats nefelométricas de formacina. És la unitat estàndard de terbolesa pel que fa al calibratge amb formacina. Malgrat mostrar una tendència sobre la terbolesa, aquesta unitat no té ús per al cicle aigua-vapor. És per això que hi ha un gran interès en transferir el terme abstracte de terbolesa a una concentració concreta. La majoria de les vegades, el terme de terbolesa es correlaciona amb la concentració de ferro en la mostra.

 

Límit de detecció i distribució de la mida de les partícules.

La Figura 5 demostrar les diferents terboleses que es poden obtenir per a les solucions patró amb la mateixa concentració de ferro. Per tant, la distribució de la mida de partícula juga un paper important per a la correlació de la terbolesa amb la concentració de ferro.

O en altres paraules: només si la distribució de la mida de partícula d’una mostra roman constant al llarg del temps, es pot establir una correlació. Una altra conseqüència d’això és el fet que la correlació ha de ser sobre mostra real, en camp. Una correlació de terbolesa amb ferro en camp de la mostra A no cal que coincideixi amb la correlació de la mostra B.

Un bon exemple de com la mida de partícula influeix en aquesta correlació és el límit de detecció mesurat amb dos tipus de pols d’òxid de ferro (II, III) de diferent mida de partícula. D’acord amb la relació senyal-soroll, es va obtenir el límit de detecció [6]. Per la pols d’òxid de ferro (II, III) si la mida de la partícula és de 1 micres, es podria arribar a un límit de detecció de 0.5 ppb de Fe. Si es repeteix l’experiment amb la mateixa substància, però amb una mida de partícula dins del rang de nanòmetres, es pot arribar a un límit de detecció de 15 ppb de Fe (Taula 2)

 

Taula. 2. Límit de detecció del mesurament de terbolesa pel que fa a la distribució de la mida de partícula. Basada en dades experimentals amb pols d’òxid de ferro (II, III).

Si es compara la precisió dels mesuradors de terbolesa, un límit de detecció establert per a una “concentració de ferro” és totalment inútil si no s’està indicant la mida de partícula.

 

Mètodes comparatius.

D’acord amb la guia tècnica de IAPWS “Mostreig i anàlisi de productes de corrosió per a plantes de cicle combinat i fòssil”, es defineixen tres termes pel que fa a “productes de corrosió” (Figura 6): [1]

 

Fig. 6. Definició de diferents termes segons [1].

  • Productes de corrosió dissolts: forma ionitzada. Aquesta fracció no es detecta amb el mesurament de terbolesa.
  • Producte de corrosió particulats: productes de corrosió en suspensió. Aquesta fracció es detecta amb mesurament de terbolesa.
  • Productes de corrosió total: la suma dels productes de corrosió dissolts i particulats.

Depèn de la mostra escollida i del mètode analític, si s’està mesurant la totalitat dels productes corrosius o només una fracció del producte de corrosió particulat.

Amb el mostreig habitual de productes de corrosió, els sòlids suspesos es recullen – retenen – capten amb una malla. Aquesta fracció es defineix com “productes de corrosió particulada”. Tot el que traspassa la malla es defineix com la fracció “dissolta”. D’això es dedueix que els productes de corrosió “dissolts” inclouen totes les partícules que passen a través del filtre. Però amb el mesurament de la terbolesa, fins i tot es detecten sòlids en el rang de nanòmetres. En conseqüència, si la fracció del producte de corrosió dissolta és insignificant en comparació amb la fracció del producte de corrosió particulat, la terbolesa es pot correlacionar amb la totalitat dels productes corrosius.

 

Consells útils per a una correlació entre terbolesa-ferro / coure.

Si una mesura de terbolesa es correlaciona amb una concentració de ferro / coure, s’han de tenir en compte els següents consells:

  • La mostra manual o la mostra del producte corrosiu s’han d’obtenir del mateix punt que s’extreu la mostra l’analitzador de terbolesa
  • Es requereixen condicions estables.
  • El mètode comparatiu per a l’anàlisi de ferro / coure ha de tenir un límit de detecció apropiat
  • Només si la fracció de “ferro / coure dissolt” és insignificant, la terbolesa es pot correlacionar amb el “producte de corrosió total”
  • La relació entre la terbolesa i la concentració de ferro / coure és només lineal en una petita part de la concentració

 

Plantes amb funcionament cíclic i ferro total.

En els anomenats “bons temps” la majoria de les Plantes es gestionaven amb una càrrega base. O almenys amb molt poques variacions de càrrega, les anàlisis de ferro total només se sol·licitaven màx. 1 cop al dia. O com a molt 3 vegades per setmana a causa de que no s’esperaven ni es produïen fortes fluctuacions. No obstant això, la situació va canviar per complet en desaparèixer les plantes amb càrrega base, per això la importància de tenir un coneixement detallat de la tendència del ferro total.

Les condicions estables aconsellades en totes les guies actuals no s’aconsegueixen en plantes amb una operació flexible. I prendre mostres manualment per realitzar una anàlisi i avaluació, és pràcticament impossible. Això és per que les plantes disposen de poc personal químic que disposi del temps i els equips necessaris per a realitzar les anàlisis al laboratori. D’altra banda, sense aquestes tendències i dades, desenvolupar una estratègia de manteniment és impossible. Això pot ocasionar danys importants i d’elevat cost com el desgast en les vàlvules de control, l’impacte i l’erosió de partícules, i problemes en dipòsits .., etc.

Si tenim en compte també les concentracions experimentades de ferro total durant aquests esdeveniments (aconseguint un màxim de fins a x mg / kg!), els mètodes analítics necessaris en el rang inferior de mg / kg són certament innecessaris i no es requereix una precisió tan elevada .

 

Necessitat de mesures precises

Els mètodes d’aproximació com la monitorització en línia de la terbolesa poden servir d’ajuda. Tot i que, cal indicar clarament que aquests mètodes no poden reemplaçar en absolut una anàlisi adequada. Ja que la conversió de la terbolesa a concentració sempre tindrà un error significatiu. Per tant, no s’ha d’utilitzar aquesta mesura per reemplaçar una anàlisi adequada. No obstant això, com a mesura de tendències i per tenir una estimació dels nivells de concentració aproximats (pocs mg / kg, o alguns 100 mg / kg, etc.), la mesura de terbolesa pot ser una eina de gran ajuda. Servirà per indicar on s’alliberen els productes corrosius i com es distribueixen.

 

Casos d’estudi

Els 2 gràfics de la Figura 7 mostren l’ús de la terbolesa en línia en diferents ubicacions i situacions.

 

Fig. 7. Fluctuació dels productes corrosius a l’aigua d’alimentació causada per la gran variació de la càrrega.

Els valors assolits i mostrats a la Figura 8 es van aconseguir gràcies a un programa de mesures en paral·lel, amb òptimes mostres recollides. Com es va esmentar anteriorment, els valors individuals poden diferir lleugerament. Però a nivell general la tendència sempre va ser concordant.

 

Fig. 8. Terbolesa (com Fe) durant l’arrencada

Aquestes tendències també demostren clarament que confiar únicament en mostres obtingudes en condicions de càrrega estable pot portar a conclusions falses. En altres paraules: això pot influir en l’operari, donant-li una falsa seguretat.

 

Conclusió.

El mesurament de la terbolesa és un bon mètode per al monitoratge de tendències de productes corrosius particulats en el cicle aigua-vapor.

L’analitzador ha d’estar equipat amb una font de llum d’acord amb la normativa ISO 7027 (860 nm).

La correlació de la terbolesa amb el ferro / coure depèn de diverses propietats de la partícula. Com ara, la mida de partícula i la seva distribució. Aquestes propietats són particulars per a cada planta i poden canviar amb el temps. Per tant, el mesurament de la terbolesa no pot reemplaçar una anàlisi acurat. Atès que la conversió de la terbolesa a concentració sempre tindrà un error significatiu.

No obstant això, si prenem aquestes dades com a anàlisi de tendència i per a una estimació dels nivells de concentració aproximats (pocs mg / kg, o alguns 100 mg / kg, etc.), la mesura de terbolesa en línia pot ser una eina útil. Ja que ens indica on es troben els productes corrosius i com aquests es distribueixen. Això finalment ens servirà de suport per a les estratègies d’operació i manteniment en cada planta.

Jornada sobre anàlisi de gasos i riscos derivats de fuites amb l’empresa ADOS; el nostre nou partner


ADOS: noves solucions d’anàlisi, control de gasos i riscos derivats de les fuites.

Aquesta setmana hem tingut el plaer de compartir amb el nostre nou partner, l’empresa alemanya ADOS (https://www.ados.de) una jornada molt interessant. Va estar centrada en l’anàlisi de gasos i dels riscos derivats de fuites de gasos potencialment perillosos en ambient. La importància d’un bon control ens permetrà, amb suficient antelació, detectar aquests gasos i evitar riscos innecessaris. Estem encantats de poder incorporar els seus productes al nostre catàleg. Per que aporten noves solucions que minimitzen els riscos derivats de l’emissió de gasos, i ajuden a protegir les persones i millorar el medi ambient.

Per a més informació contactar amb MATELCO, S.A tel. 93.66.55.553 , o per correu des de la secció contacte.

1 2 3