Control de la corrosión con fosfato en el agua potable


Introducción

Los metales de la tubería, tienden a oxidarse cuando entran en contacto con el oxigeno disuelto del agua. Este hecho da como resultado la formación de óxidos metálicos estables. La corrosión en los sistemas de distribución de agua puede afectar la salud de los consumidores, los costos y la estética del agua tratada. Los sistemas más antiguos pueden incluir soldaduras a base de plomo que deben protegerse para evitar concentraciones elevadas de plomo. De hecho, así está regulado por la Directiva (UE) 2020/2184 del Parlamento Europeo a 5 ug/l, ya que es muy perjudicial para la salud.

A menudo se emplean inhibidores de la corrosión tales como fosfatos inorgánicos en forma de polifosfatos, ortofosfatos, fosfatos vítreos y fosfatos bimetálicos. La adición de fosfatos puede formar una capa de protección en la tubería y contener la corrosión. Para garantizar, una dosificación correcta de fosfato que permita tener un control adecuado de la corrosión se requiere una monitorización con un analizador confiable. También se consigue así una reducción de los costes operativos.

 

Control de la corrosión con Fosfato.

El Fosfato se usa comúnmente para minimizar la corrosión en los sistemas de distribución de agua potable. Nos referimos aquí a tuberías de agua potable residenciales, comerciales e industriales. El fosfato también sirve para reducir la corrosión por plomo y para cumplir con los estándares de la administración. Para lograr la pasivación de sistemas nuevos o no tratados previamente, el fosfato generalmente se dosifica a > 3,0 mg/L como ortofosfato. La dosis típica de mantenimiento para garantizar el control de la corrosión es de 0,5 a 1,5 mg/L.

 

Monitoreo del tratamiento con Fosfato.

Es necesario monitorizar la concentración de fosfato para asegurar un control adecuado de la corrosión. La monitorización manual es posible. Sin embargo, para evitar la infradosificación o la sobrealimentación durante los períodos de flujo fluctuante del sistema, es ventajoso el monitoreo continuo. El control de la dosificación de fosfato con un analizador en línea permite:

  • Minimizar la corrosión para cumplir con los requisitos normativos
  • Reducir los costes de los productos químicos añadidos

 

El gráfico anterior muestra una infradosificación de fosfato (línea azul) mientras que el caudal aumenta con el sistema de alimentación manual. Los resultados son un mayor riesgo de corrosión en la red de distribución y una mayor concentración de plomo en el agua potable. Un sistema continuo con alimentación automática permite el mantenimiento de un punto de ajuste deseado independientemente de la fluctuación del caudal.

Una medición automática del fosfato proporciona toda la información necesaria. Así resulta sencillo llevar un control adecuado del inhibidor de corrosión para minimizar la corrosión y el costo.

 

NUESTRA SOLUCIÓN: Analizador AMI Phosphate II

Analizador en línea, de la empresa suiza SWAN ANALYTICAL INSTRUMENTS, para la medición automática y continua de ortofosfatos disueltos. Ideal para monitorizar y controlar el proceso de dosificación de fosfato. Rango de medida: 0,01 a 10 ppm PO4

Su cámara de rebose y el fotómetro de flujo contínuo eliminan los problemas de recubrimiento y obstrucción. El módulo de limpieza opcional reduce los esfuerzos de mantenimiento.

Las funciones de vigilancia integradas generan alarmas si la medición no es válida. Los problemas habituales son falta de flujo, depósitos de reactivos vacíos, funcionalidad de válvula y fotómetro.

No hay pérdida de datos tras un fallo de la alimentación. Todos los datos se guardan en una memoria permanente. Dispone de protección contra sobretensiones de entradas y salidas, y separación galvánica de entradas de medición y de salidas analógicas. El analizador está comprobado de fábrica y listo para ser instalado y funcionar.

Analizador de gas en tiempo real para mejorar el funcionamiento de los buques de gas natural licuado


En el mercado hay diferentes tecnologías disponibles para medir la calidad del gas natural licuado para aplicaciones de gases de evaporación. Tradicionalmente se han utilizado cromatógrafos de gases para medir la composición del gas y su poder calorífico. Estos sistemas necesitan calibración/gases portadores y requieren de operación manual durante la navegación.

Los armadores han expresado interés en tecnologías alternativas. Tecnologías que permitan reducir tanto el coste del análisis como la manipulación manual a bordo de los buques. Evidentemente, manteniendo o mejorando la precisión de las mediciones de la calidad del gas.

Tecnología de analizador de gases Tunable

El analizador de gas mide la composición del gas mediante espectroscopia de absorción infrarroja. Cada componente de gas tiene una “huella digital” infrarroja única. Una pequeña corriente de gas del tubo de combustible del gas de evaporación se extrae mediante una sonda de muestra. A continuació, se introduce en el analizador de gas.

Al iluminar la muestra de gas con luz infrarroja en varias longitudes de onda, el analizador nos muestra su “huella”. Determina la presencia, así como la concentración de los componentes de gas individuales. El principio de medición se ilustra en la figura 1. Un componente clave en el analizador es un filtro (patentado) micro-electro-mecánico (MEMS). Este filtro es ampliamente sintonizable y capaz de escanear la longitud de onda de la luz infrarroja continuamente en un ancho de banda amplio. El escaneo amplio permite identificar y cuantificar todos los componentes de gas de interés y minimiza la interferencia cruzada.

Además, la rápida respuesta del filtro MEMS permite medir los cambios dinámicos de la mezcla. Incluso cuando se toman muestras de volúmenes de gas relativamente pequeños.

Figura 1. Principio de medición del analizador de gas natural de Tunable

Mejor conocimiento de los datos para una mejor comprensión del consumo de combustible

Algunos transportistas de gas natural licuado han instalado analizadores de gas para medir la calidad del gas de evaporación que se consume como combustible durante la navegación. Por lo general, el propietario del buque y el fletador acuerdan tasas fijas de evaporación y consumo de combustible como parte de su contrato de flete/transporte.

Sin embargo, el consumo y el valor real de gas se ven afectados por la mezcla de gas real suministrada durante el viaje y pueden diferir de las esperadas. Al tener acceso a análisis de gas en línea del combustible real consumido durante la navegación, el propietario del buque y el fletador obtienen datos exactos que podrían beneficiar y alterar sus acuerdos comerciales.

Prueba de campo a escala real en FSRU Höegh Galleon

Höegh LNG y Tunable empezaron a cooperar tecnologicamente en 2018. El objetivo era probar, a bordo del FSRU (*) Höegh Galleon, una tecnología de analizador de gases que requiere menos soporte manual, utilizando el analizador óptico de gases Tunable para medir la calidad del gas de evaporación. Un cromatógrafo de gases estándar y el analizador de gases Tunable se instalaron en paralelo para verificar y comparar el rendimiento de las dos tecnologías.

Para ambas tecnologías, el gas de evaporación se extraía mediante una sonda de muestreo idéntica. Se introducía en el sistema de sus respectivos analizadores de gases. En la figura 2 se muestra una imagen del analizador de gas Tunable instalado en el galeón FSRU Höegh.

Figura 2. Analizador de gas instalado en FSRU Höegh Galleon

 

(*) FSRU = Floating Storage Regasification Unit = Unidad Flotante de Almacenamiento y Regasificación

Experiencia de las pruebas de campo a gran escala

Ambos analizadores han estado en funcionamiento desde septiembre de 2019. Desde entonces han medido continuamente la calidad del gas y el poder calorífico del gas de evaporación. Durante este período, el analizador Tunable ha estado en funcionamiento continuamente proporcionando poder calorífico C1 – C5 + N2 + como se puede ver en la figura 3.

Figura 3 Salida de datos C1-C5 + N2 del analizador sintonizable de FSRU Höegh Galleon junio-septiembre 2021

 

Para analizar los datos más detalladamente, hemos mostrado en la figura 4 un mes de funcionamiento con datos de ambos instrumentos. En este resumen vemos que ambos instrumentos proporcionan una lectura de datos similar. Durante el viaje de regreso antes de la próxima carga, el tanque de gas natural licuado se rocía con metano para mantener la temperatura del tanque. Esta operación es identificada por el analizador Tunable como se puede ver en la línea roja.

Figura 4 . Lectura de metano de FSRU Höegh Galleon de abril a mayo de 2020

 

El objetivo de la prueba a escala real, además de demostrar lecturas consistentes a largo plazo, ha sido obtener experiencia operativa del sistema después de su uso en alta mar. Desde su puesta en marcha en septiembre de 2019 hasta hoy, el analizador Tunable ha estado en funcionamiento continuo sin problemas operativos.

Análisis de resultados

Durante este período, el sistema ha funcionado sin necesidad de apoyo manual. Además, dado que el sistema no necesita ninguna calibración/ botellas de gas de transporte para operar. Se han evitado así problemas logísticos adicionales para la tripulación del barco. La monitorización remota del estado y el servicio se han probado con éxito a través de datalink durante las operaciones, eliminando la necesidad de personal de servicio a bordo.

La experiencia sobre la instalación es que el sistema es pequeño y con un peso de menos de 30 kg para el sistema de analizador completo. Además puede colgarse fácilmente en la pared cerca de la ubicación de la sonda de muestra.

Otro beneficio confirmado por la prueba es que el sistema de analizador de gas ha proporcionado mediciones continuas del flujo de gas.  De esta manera proporciona respuestas de datos rápidas a los cambios operativos en la calidad del gas. Al tratarse de una medición continua, el sistema es menos sensible a la distancia entre la sonda de muestreo y el analizador. Esto permite utilizar los datos para mejorar el funcionamiento de los motores.

Análisis en tiempo real para mejorar el funcionamiento de los buques de gas natural licuado

Muchos armadores están buscando combustibles alternativos para reducir su huella de GEI (gas de efecto invernadero). Por esta razón, vemos un aumento sustancial en los buques propulsados por gas natural licuado. Las variaciones en la calidad del gas, particularmente cuando se combina el gas de evaporación forzado y el natural, hace que sea difícil operar los motores a una carga óptima. Al obtener un mejor conocimiento de la calidad del gas que entra en el motor, es posible mejorar su eficiencia.

Al proporcionar datos en tiempo real, el analizador de gas Tunable permite operar motores con una carga más alta cuando se utiliza combustible con variaciones en la calidad del gas. Así los operadores de buques pueden tener un nivel de carga más alto en un motor antes de que se inicie el siguiente sin riesgo de picado de bielas.

Esto se traduce en un ahorro directo en el consumo de combustible. Esto es así ya que el motor funcionará con una mayor eficiencia. Y también reduce las horas de funcionamiento de los motores. Además del ahorro directo de combustible y la reducción de los costes de mantenimiento de los motores, el armador se beneficiará de una reducción de las emisiones totales de gases del buque.

Conclusión

La prueba de campo demostró que el analizador de gases Tunable midió con éxito las mezclas de gases de acuerdo con las especificaciones requeridas para los transportistas de gas natural licuado. Los beneficios para los armadores son que obtienen lecturas in situ sin demora y sin consumo de gas de calibración.

Los analizadores requieren menos soporte. Esto implica costes de operación y mantenimiento significativamente más bajos; en comparación con las tecnologías alternativas.

La prueba también ha demostrado que la tecnología es muy adecuada para la futura exploración de análisis de flujo de datos de múltiples gases para la optimización dinámica del motor.

Filtros Ópticos Modulables analizadores de gas de alta precisión de Tunable AS


Los Filtros Ópticos Modulables de la empresa Noruega Tunable AS son la última incorporación a nuestro catálogo de productos para análisis de gases. Estos analizadores de gas pueden medir múltiples gases simultáneamente. Además son altamente sensibles, pequeños, robustos y se pueden adaptar a una amplia gama de aplicaciones.

El corazón de su equipo es un Filtro Óptico Modulable patentado, que combina la más novedosa nanotecnología y microtecnología (MEMS) con la más que contrastada espectroscopia IR. Gracias a esta combinación permite análisis multigas en tiempo real, de forma rápida, fiable y precisa y sin mantenimiento.

El modelo T1000, su analizador de Gas Natural, permite medir:
De C1 a C5,
CO2, y N2,
Poder Calorífico, Número de Metano e Índice de Wobbe,

Prestaciones similares a las de un cromatógrafo, pero sin los inconvenientes asociados a éstos (costes de operación, tiempo de respuesta, mantenimiento, sin botellas de calibración, etc)

EL modelo T2500, su analizador CEMS especialmente diseñado para el control de emisiones en barcos, el análisis del gas de ebullición (BOG), entre muchas otras y permite medida simultánea de CO, CO2, NO. NO2, CH4 y SO2

Para más información pueden contactar con MATELCO, SA.

Matelco y Adiquímica colaboran en un importante proyecto de una refinería.


https://www.adiquimica.cat/

Hace unos meses que Matelco y Adiquímica colaboraron en un proyecto en una importante refinería.

El objetivo de Adiquimica es optimizar el funcionamiento de calderas de vapor. Con dicha optimización, se ahorran importantes cantidades de agua, vapor y costes asociados (como es el consumo de gas).

Matelco ha tenido la ocasión, en este proyecto, de poner su experiencia en analizadores de calidad de agua del ciclo agua-vapor a disposición del proyecto. Los analizadores de Swan Analytical Instruments están diseñados específicamente para este tipo de agua.

✅ Desde la implementación de esta solución por parte de Adiquímica: los ahorros en agua, vapor y gas han sido muy importantes.

✅ Los analizadores de agua Swan Analytical: están trabajando como el primer día, ayudando a que los ahorros sean posibles

Caso de éxito: medida de conductividad ácida sin mantenimiento


La medida en contínuo de la conductividad específica y ácida es de vital importancia. Asegura la calidad del vapor generado, la disponibilidad de la planta y la prevención de daños durante la operación de las plantas de energía.

Cómo ya analizamos en detalle en el artículo “REDUCCIÓN DE COSTES EN LA MEDIDA DE CONDUCTIVIDAD ÁCIDA O CATIÓNICA” las tareas de sustitución y regeneración de las resinas de intercambio catiónico repercuten de forma negativa en los costes de planta, en la disponibilidad de la medida, en la seguridad de los trabajadores y en el medio ambiente.

Con el objetivo de solucionar todos estos inconvenientes SWAN Analytical Instruments, desarrolló el analizador AMI CACE. El equipo dispone de un sistema muy novedoso de auto-regeneración de resina por electrodesionización EDI.

 

Imagen 1. Situación del analizador AMI CACE en el bastidor de analizadores

 

Resultados con el analizador AMI CACE

En su política de mejora contínua la Central de Ciclo Combinado de Amorebieta (Bizkaia Energía) hace más de un año incorporó en su SWAS (Img. 1) un analizador AMI CACE para la medida de conductividad ácida y específica en muestra de Vapor de Baja Presión. El resultado en palabras del Responsable Químico de planta Roberto Martín:

“Dado el elevado pH de la muestra, es muy alta la cantidad de NH4 que deben de absorber las resinas. Con el nuevo equipo, se agradece mucho el no tener que estar cambiándolas a diario, sobre todo en periodos en los que se produce con los 2 grupos a la vez.”

“Instalamos el equipo en la muestra más crítica del ciclo agua-vapor en lo referente a concentración de NH4. Tras un año en uso, el equipo cumple adecuadamente con su función”

 

Funcionamiento del analizador AMI CACE

Desde un punto de vista técnico el estado de la resina, que ha sido regenerada de forma automática por el propio analizador, y por tanto sin necesidad de intervención humana, sigue siendo bueno más de 1 año después de su puesta en servicio (Img.2).

 

Imagen 2: se puede observar que el tiempo de funcionamiento es de 1 año y 19 días.

 

Este hecho queda constatado por el valor de voltaje del módulo EDI; 4079 mV, considerándose correcto entre 3000 y 8000 mV (Img.3).

 

Imagen 3: Voltaje actual 4079mV.

 

Esta resina va a poder ser auto-regenerada todavía durante muchos más ciclos sin necesidad de intervención alguna por parte de operarios de planta.

Dado los altos valores de pH en el punto de muestreo el tiempo para agotamiento de las resinas existentes era especialmente corto, llegando a realizarse cambios de resina diarios.

Cada cambio de resina implicaba:

  1. Desmontar y acumular resina agotada de varios equipos (10 litros).
  2. Regenerarla en laboratorio con ácido.
  3. Enjuagarla debidamente y volverla a montar en el instrumento.

 

Ventajas de los analizadores AMI CACE

La instalación de analizadores AMI CACE permiten optimizar la operativa de mantenimiento en unas 8 horas a la semana. No era así con los tradicionales de conductividad ácida. Anteriormente estas horas se dedicaban a la regeneración de resina. También se reduce la exposición de los operarios a los productos químicos altamente peligrosos empleados durante la regeneración.

En cada cambio de resina agotada por resina regenerada, el analizador tradicional requiere una media de 1 hora para adaptación y/o enjuague de la resina, hasta conseguir mediciones de proceso reales.

Durante todo este tiempo, o bien se opera la planta sin control en tiempo real de la conductividad ácida, o bien se retrasa la entrada de vapor a turbinas, si el cambio coincide con un arranque de planta.

La disponibilidad de la medida para el analizador Ami CACE es total e inmediata. Así este problema desaparece por completo con el nuevo analizador.

Coclusiones:

1) Con analizadores tradicionales:

  • Los frecuentes cambios de resina exigen un mantenimiento importante sobre los analizadores de conductividad ácida, entorno a 100 horas anuales.
  • La regeneración de resinas ocupa al cliente entorno a 416 horas anuales.
  • La regeneración de resinas implica exponer al técnico a sustancias peligrosas (ácido fuerte).
  • Cada cambio de resina implica un retraso en la disponibilidad de medidas fiables, de promedio 1 hora por cada equipo.

2) NUESTRA SOLUCIÓN, con el analizador AMI CACE:

  • No se requiere cambio de resina, pues ésta se auto-regenera de forma totalmente automática y autónoma por el propio analizador.
  • El personal de mantenimiento y de laboratorio disponen de un tiempo extra, que antes ocupaban en mantener el analizador y regenerar resina.
  • La disponibilidad de la medida con los analizadores Ami CACE es ahora total e inmediata, permitiendo asegurar una calidad óptima del vapor utilizado para la producción de energía.

Para más información contactar con MATELCO, SA en comercial@matelco.es

Analizador Lasergas II SP para Horno Básico de Oxígeno BOF


En un horno de oxígeno básico, el hierro fundido rico en carbono (arrabio) se convierte en acero insuflando oxígeno a través de una lanza montada en la parte superior a velocidades supersónicas en el hierro fundido. Ésto reduce el contenido de carbono de la aleación y lo convierte en acero bajo en carbono.

Debido a la alta competitividad de la industria es primordial lograr el control del proceso para garantizar una eficiencia óptima, maximizando la calidad del producto y seguridad del proceso y minimizando el consumo de energía.

PROCESO

La oxidación del carbono durante el proceso de conversión de oxígeno es de vital importancia para reducir el nivel de carbono y otras impurezas.

Cuando el oxígeno se insufla sobre el metal fundido, como resultado de la reacción, aumenta la temperatura y se producen una gran cantidad de gases de CO y CO2, que causan agitación del metal y la escoria.

Aquí la capa de escoria juega un papel importante en la unión del carbono y otras impurezas y ayuda a eliminar el hidrógeno, nitrógeno y parte de las inclusiones no metálicas del metal.

Por lo tanto, realizar un seguimiento de concentración de CO es un indicador clave para determinar cuándo el proceso de fusión y la descarbonización ha llegado a su punto final.
Medir el nivel de O2 ayuda al operador a controlar el flujo de oxígeno hacia el fundido.

 

Fig.1 . Horno de oxígeno básico

 

DATOS TÍPICOS DEL PROCESO

Concentraciones:
O2 = 0 – 2 %
CO = 50 – 55 %
CO2 = 10 – 20 %
Temperatura: 60 – 90°C
Presión: atmosférica
Longitud del camino óptico: 1 – 2,5 metros

OBJETIVO

Mediciones precisas para realizar un seguimiento del proceso de descarbonización, maximizar la calidad del producto, minimizar el consumo de energía para mantener el control del proceso en la alimentación de oxígeno.

• Optimizar el consumo de oxígeno
• Mejora de la calidad del producto
• Mejor control del proceso para determinar el punto final del proceso de fusión
• Mejora de la seguridad
• Aumento de la productividad

NUESTRA SOLUCIÓN

El analizador de la empresa Noruega NEO Monitors, LaserGas™ II SP, es un equipo bien probado en la industria del acero y es la solución adecuada para el control de proceso optimizado. El diseño de vanguardia y la funcionalidad innovadora aseguran que el instrumento ofrezca
fiabilidad y durabilidad inigualables en una solución compacta

LaserGas™ II SP

• Medir directamente en el proceso (In-Situ)
• Larga vida útil
• No hay necesidad de sistemas de muestreo
• Tiempo de respuesta rápido (típico 5s)
• Bajo costo de mantenimiento
• Configuración estándar O2 y CO
• ATEX/IECEx Zona 1 & 2, CSA Clase 1 & 2

 

BENEFICIOS

• Alta sensibilidad
• Técnica de medición probada
• Sin consumibles
• Altamente fiable
• Fácil de instalar y operar

 

Para más información contactar con MATELCO, SA en comercial@matelco.es

Monitorización de hierro y manganeso en agua potable


Los elementos químicos hierro y manganeso

El manganeso está presente de forma natural en el suelo, las aguas superficiales y subterráneas. El manganeso es un cofactor importante para muchas clases de enzimas.

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos, que aceleran las reacciones químicas.
El manganeso es un elemento dietético esencial para los seres humanos debido a su papel como coenzima en varios procesos biológicos, que incluyen el metabolismo de macronutrientes, la formación de huesos y los sistemas de defensa de los radicales libres. El cuerpo humano contiene alrededor de 12 mg de manganeso, principalmente en los huesos.

El hierro es el primer metal más abundante en masa planetaria, debido a que el planeta, en su núcleo, concentra la mayor masa de hierro nativo, equivalente a un 70 %. El cuerpo de un ser humano adulto contiene aproximadamente 4 gramos (0,005% del peso corporal) de hierro, principalmente en hemoglobina y mioglobina. Estas dos proteínas juegan un papel esencial en el metabolismo de los vertebrados; el transporte de oxígeno por la sangre y el almacenamiento de oxígeno en los músculos respectivamente. Para mantener los niveles necesarios, el metabolismo del hierro humano requiere un mínimo de hierro en la dieta.

 

Los riesgos para la salud del hierro y el manganeso

Los riesgos para la salud, del hierro y el manganeso, son pequeños; sin embargo, existen riesgos asociados con las bacterias que causan concentraciones elevadas de hierro debido a la corrosión. La dosis letal de hierro para los seres humanos es de 200-250 mg/kg de peso corporal, lo que provocaría una hemorragia gastrointestinal extensa. La ingesta de hierro con agua potable es demasiado baja como para plantear problemas de salud, lo que hace que la toxicidad por hierro sea poco común. No obstante, los óxidos de hierro pueden ser responsables del aumento de los niveles de arsénico.

Las fuentes de agua, como el agua subterránea, a menudo contienen hierro y manganeso. El manganeso suele estar presente en concentraciones mucho más bajas que el hierro. El control del manganeso y el hierro garantiza que el agua del grifo no se decolore ni tenga mal sabor. Las reclamaciones de clientes, la subsecuente investigación y las medidas acordadas pueden ser muy costosas. El monitoreo de turbidez puede generar alarmas en caso de eventos accidentales (avances, tormentas, inundaciones) o por tendencias y monitoreo del producto final. Se deben realizar más mediciones específicas, para satisfacer la satisfacción del cliente en cuanto a sabor, color o dureza.

 

Acerca de la aplicación: control de hierro y manganeso en el agua potable.

En Chile, el límite de regulación local de hierro es de 0,3 ppm y de manganeso de 0,1 ppm. Si los niveles están por encima de estos límites, se aplicarían sanciones críticas. Por lo tanto, las mediciones se ubican en la salida de las plantas de agua potable y/o después del sistema de filtración. Normalmente, no hay un aumento en el valor del hierro y el manganeso en el agua superficial, sin embargo, los pozos de agua pueden ser un problema ya que se esperan valores más altos. El cliente es uno de los principales proveedores de agua potable del sur de Chile.

La medida principal para asegurar que los niveles estén por debajo de los requisitos legales, debe realizarse después del sistema de filtración de las fuentes de agua. Cada planta de agua potable tiene 3 fuentes de agua pero, en todos los casos, solo 1 fuente de agua tiene problemas con el hierro y el manganeso. Por lo tanto, solo se monitorea individualmente la fuente de agua con altos niveles de hierro y manganeso (vea el número 1 en la imagen a continuación).

Además, para garantizar la calidad, también se supervisa el punto de salida (ver número 2). Este punto siempre debe tener niveles de hierro y manganeso iguales o más bajos que los anteriores puntos de medición.

 

La instalación de Swan Chile

Muchas plantas siguen realizando un muestreo manual en el laboratorio, al ser discontinuo puede causar retrasos en la detección de los niveles de hierro y manganeso. El cliente deseaba incrementar la seguridad de la calidad y por lo tanto cambió a monitorización en continuo en línea con el analizador Topaz Iron de Seres OL (empresa del grupo Swan).

 

Monitores Seres OL Topaz Iron y Topaz Manganese en el sitio del cliente para el monitoreo del producto final.

 

Puesta en servicio y entrega de los monitores Topaz Iron y Topaz Manganeso con el cliente

Para cualquier consulta pueden contactar con SWAN ANALISIS IBERICA,
e-mail: comercial@swananalisis.es

Cómo optimizar las prestaciones de los biorreactores mediante controladores másicos.


Actualmente nos encontramos en una carrera contra-reloj en el desarrollo de nuevas vacunas contra enfermedades infecciosas. En el mundo Biofarmaceútico, la eficiencia y productividad tecnológica de los biorreactores es un punto clave en este desarrollo.

Los biorreactores crean las condiciones ambientales óptimas de temperatura, concentración de nutrientes, pH, oxígeno disuelto, … para la fermentación y/o producción de cultivos celulares. A mayor rendimiento del cultivo celular del biorreactor, mayor probabilidad de conseguir un producto de calidad: Vacuna, farmaco….

 

Funcionamiento de un biorreactor

Hay dos variables fundamentales que influyen directamente en el funcionamiento de un biorreactor, el O2 disuelto y el pH. Ambas dependen directamente de un control preciso y fiable del caudal de gas.

La cantidad de O2 disuelto en el medio, debe reducirse o incrementase por inyección precisa de O2 o de N2. Dado que el O2 es relativamente poco soluble en agua, suele adicionarse de forma constante la cantidad de aire que permite mantener una concentración de O2 que favorezca el rendimiento del biorreactor.

El pH del medio se regular habitualmente por adición de ácidos y/o bases. En el caso de cultivos celulares, los ácidos líquidos podrían dañar las células, en su lugar, habitualmente la acidificación se realiza por adición de CO2 .

Para ajuste del caudal de CO2, los fabricantes de biorreactores han empleado tradicionalmente rotámetros con válvula manual . Estos sistemas tienen limitaciones evidentes, por lo que la tendencia actual es substituirlos por controladores de caudal másico digitales.

 

Ventajas de los controladores másicos.

En primer lugar, tanto rotámetros como controladores de Presión diferencial, son sistemas volumétricos. Por lo tanto, pequeñas variaciones de Presión (P) y Tempreatura (T) se traducen en un error significativo en la medida de caudal. Los instrumentos másicos, al contrario que los anteriores, son totalmente independientes de la P y la T, y no requieren compensación alguna.

Por otro lado, es evidente que un control automático de caudal es crítico para un buen funcionamiento del biorreactor. A pesar de las ventajas económicas de los rotámetros, éstos no disponen de ninguna señal de salida que les permita manejar automáticamente las variaciones de las condiciones requeridas para una operación óptima de un biorreactor.

Otros aspectos importantes son el tamaño del controlador másico, y su versatilidad. Así por ejemplo, la capacidad de manejar distintos gases (O2 y N2) con un mismo equipo es una prestación siempre interesante.

Finalmente, en ambientes de salas blancas, fenómenos de contaminación pueden echar a perder lotes de cultivos, con la consiguiente merma de productividad. Emplear equipos, menos sensibles a la contaminación, reducirá este riesgo.

Podemos concluir, indicar que los controladores másicos de caudal (MFC) Smart-Trak de la empresa americana Sierra Instruments ,pueden realizar perfectamente dicha función.

 

Caracteristicas más importantes de los SMART-Track:

  1. La tecnología de medida por dispersión térmica, da una medida directa del caudal másico, no afectada por variaciones de P y T
  2. Su sistema de medida tipo capilar, proporciona gran linealidad de medida independientemente del gas medido. Gracias a su electrónica digital, el equipo se entrega calibrado para 10 gases distintos
  3. Prestaciones de medida “superiores”; exactitud +/- 1% fondo escala (para todos los gases), repetibilidad +/-0.2% f.e., y rangeabilidad de 50:1
  4. Incorpora una válvula de control automática, sin fricción y de acción directa, para un ajuste rápido y estable del caudal de gas entre el 2 y 100% del rango del equipo.
  5. Compacto en tamaño, con cuerpo de medida en acero inox 316 de alta calidad, y múltiples tipos de conexión a proceso disponibles

 

Para más información pueden contactar con MATELCO, SA.
e-mail: instrumentacion@matelco.es.

Analizadores láser y control de la combustión: mediciones sin contacto


En la mayoría de industrias se emplean procesos de combustión como fuente de calor y energía. Con esta finalidad, calderas, calentadores y hornos, queman combustibles como gas natural, biogás o incluso residuos. Al decidir sobre un nuevo sistema para el control de la combustión hemos de tener en cuenta los siguientes puntos:

  1. Gasto de inversión (CAPEX)
  2. Gastos de mantenimiento, operación (OPEX)
  3. Ahorro potencial de combustible
  4. Maximización del rendimiento de los calentadores
  5. Minimización de contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx)

 

Eficiencia de la combustión

Una mirada a la teoría de la combustión muestra que el punto de funcionamiento ideal está en un régimen ligeramente pobre, es decir con un exceso de aire. Una combustión pobre asegura que el combustible se queme completamente en todas las condiciones. Siendo así, se minimiza el potencial de altas concentraciones de monóxido de carbono (CO) y combustible no quemado, en los gases de combustión. De lo contrario, se desperdiciaría combustible y podrían producirse condiciones de combustión inseguras.

Originalmente solo se utilizaba oxígeno (O2) como medida de control y el punto de operación era típicamente entre el 5 % y el 10 % de exceso de aire, lo que significaba una eficiencia baja y generación alta de NOx. Actualmente, se utilizan mediciones adicionales de CO para evitar operaciones ricas en combustible, y para proporcionar información sobre el punto de ajuste del O2. Con esta medición adicional, el punto de operación se puede reducir a un rango entre el 3 % y el 6 % de exceso de aire.

 

Ejemplos

Como ejemplo, escogemos un CRACKER DE ETILENO típico, de 200 MBTU por calentador y hora. Al reducir el punto de funcionamiento del 7 % de exceso de aire al 4 %, a una tasa de quemado del 85% al 100%; el ahorro anual de combustible es de aproximadamente $80.000 por calentador (suponiendo 2,33 $/MBTU). Eso significa que para un Cracker de Etileno con seis celdas de calentamiento, el ahorro de combustible combinado anual es de casi $500.000. Al mismo tiempo, la emisión de NOx se reduciría alrededor de un 33% debido al menor exceso de aire (figura 1)

Figura 1: Ahorro anual de combustible por calefactor en k$ (derecha, eje azul) y reducción de las emisiones de NOx en % (izquierda, bloques amarillos) para diversos puntos de operación en relación con un punto de funcionamiento del 7%

 

Tecnologías de optimización de la combustión

Con el tiempo se han desarrollado varias tecnologías diferentes para optimizar la combustión. La mayoría de ellas se han basado en sensores de medida en un punto (sondas), que deben de estar en contacto físico con el gas del proceso. Las sondas de Óxido de Zirconio (ZrO2) y los sensores electroquímicos son actualmente los más utilizados. Sin embargo, estos sensores sufren una rápida degradación debido a las duras condiciones de proceso; envenenamiento del catalizador o inhibición si se exponen a gases reductores (por ejemplo, azufre). Además los sensores de combustibles (COe) no son específicos para CO, sino que miden la suma de todos los gases combustibles, es decir, también miden el hidrógeno (H2) y los hidrocarburos.

En contraposición a éstos, la Espectroscopia de Absorción Láser por Diodo Modulable (TDLAS) realiza la medición sin contacto con la muestra, por interacción de la luz láser y las moléculas de gas. Las mediciones pueden llevarse a cabo directamente en proceso (in situ) a través de la cámara de combustión, obteniendo así resultados representativos de toda la cámara, y no solo de un punto cercano a la pared.

 

Medición sin contacto

Además, al realizarse la medición sin contacto, los analizadores no están expuestos a gases corrosivos y altas temperaturas, y generalmente no se requiere un sistema de extracción de muestra complejo con un mantenimiento alto. Asimismo, las sondas de ZrO2 requieren de una recalibración mensual debido a la degradación, a diferencia de los analizadores TDLAS que solo se validan una vez al año.

El analizador TDLAS, no precisa un sistema de extracción de muestra y el mantenimiento es mucho menor, lo que implica una importante reducción en los gastos de operación (OPEX) en comparación con otras tecnologías. Asimismo, los analizadores TDLAS son muy sensibles y selectivos, por lo que se logran límites de detección muy bajos sin interferencia de otros gases del proceso. Esto significa que a diferencia de las mediciones de COe, los analizadores TDLAS miden el valor real de CO, lo que conduce a una mayor optimización del punto de operación.

 

Soluciones de análisis de la combustión

Una de las soluciones de NEO Monitors para un análisis completo de la combustión serían dos analizadores LaserGas™ III in situ:

  1. Medición de O2 y temperatura del proceso
  2. Medición de CO, metano (CH4) y vapor de agua (H2O).

 

 

Cada analizador LaserGas™ III consta de un emisor y un receptor que están montados en lados diametralmente opuestos de la cámara de combustión. Los costes de instalación del emisor-receptor son algo más altos que los de los sensores de medición en un punto; los costos de mantenimiento significativamente más bajos y una mejor optimización de la combustión compensan esto después de un corto período de tiempo de operación.

 

Cálculos de ahorro de combustible

Si miramos de nuevo el cálculo del ahorro de combustible del ejemplo anterior y también tenemos en cuenta la diferencia en CAPEX y OPEX entre los sensores de tipo medición puntual (ZrO2 y CO) y los analizadores TDLAS, obtenemos los beneficios totales de TDLAS por calentador durante los primeros cinco años de operación (Figura 2)

Figura 2: Beneficios totales del TDLAS en k$ por calentador durante los primeros cinco años de funcionamiento

 

Para un Cracker de Etileno con seis calentadores, los beneficios después de cinco años operando son más de $2.7 millones.

Otra solución propuesta por NEO Monitors que permite reducir aún más los costes de inversión (CAPEX) es con su analizador LaserGas™ iQ2.

Este analizador combina las unidades de transmisor y receptor en una configuración de transductor único. En este caso, se utiliza un reflector para enviar el haz de vuelta al receptor de modo que el haz atraviesa dos veces la muestra de gas monitorizada. Se dispone además de una versión especial tipo sonda, el LaserGas™ iQ2 Vulcan, especialmente diseñada para la sustitución de sondas ya instaladas, de otros fabricantes. En este caso tan solo se requiere una sola brida para su instalación, lo que reduce los costes de inversión al mínimo, conservando el resto de ventajas de las mediciones de los analizadores láser.

 

 

Otras ventajas

Otras ventajas de utilizar analizadores LaserGas™ para el control de la combustión, es que los estos analizadores pueden medir también CH4, H2O y la temperatura de proceso.

  • CH4. Durante la fase de arranque de un proceso de combustión, la información sobre la concentración de CH4 es esencial por motivos de seguridad, para prevenir explosiones.
  • H2O. La medición de H2O se pueden utilizar para detectar roturas de tubos en calderas, y/o la conversión de las mediciones de base húmeda a base seca, y así garantizar la concordancia con la mediciones proporcionadas por sistemas de análisis extractivos típicos (en base seca).
  • Temperatura. Una medición de temperatura de proceso basada en TDLAS es la mejor solución para la compensación adecuada de las medidas de concentración.

EN POCAS PALABRAS: LAS MEDICIONES SIN CONTACTO SON EL FUTURO DE LA DETECCIÓN DE GASES.

Reducción de costes en la medida de conductividad ácida o catiónica


COSTES DE OPERACIÓN DE LA SUSTITUCIÓN DE LA RESINA TRADICIONAL VERSUS LA REGENERACIÓN AUTOMÁTICA DE RESINA EDI (Dispositivo de Electro-desionización) DEL ANALIZADOR AMI CACE.

El análisis en línea de CACE (conductividad después del intercambio catiónico o también conductividad ácida o catiónica) es el parámetro más necesario para supervisar y controlar la calidad del ciclo agua-vapor de cualquier central térmica y el vapor de proceso en plantas industriales.

Los puntos típicos de medición de conductividad en los ciclos de agua-vapor por IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam) incluyen; condensado, agua de alimentación, agua de caldera, vapor y agua de reposición.

La práctica habitual ha sido la utilización de intercambiadores catiónicos a base de resina para el análisis de CACE, que sin embargo, se consumen en función de la muestra de agua, el pH de la muestra y el diseño de la columna de resina. Por lo tanto, se requiere una manipulación humana frecuente y regular. Esto va en contra de la filosofía de la analítica en línea, que pretende operar de la manera más autónoma posible.

Dependiendo de la configuración y disposición de la planta, por ejemplo en una planta de energía tipo ciclo combinado (CTCC) con 2 bloques configurados en 2-2-1 (2 turbinas de gas alimentando 2 calderas tipo HRSG, que suministran a una turbina de vapor común) se necesitan alrededor de un total de 24 analizadores CACE, sin considerar un equipo auxiliar.

Teoría y práctica

En los Ciclos combinados, con tratamiento AVT (All Volatile Treatment) con un pH de alrededor de 9,7 y caudal de muestra de 8 litros por hora, la típica resina de 1 litro por analizador se consume en unas 8 semanas. Sin embargo, este es un valor teórico. La práctica muestra que para la puesta en marcha o el cambio de carga de las plantas, las impurezas en el ciclo ocasionan un consumo de resina más rápido, de modo que 4-6 semanas parecen ser una tasa de consumo más realista. Las centrales nucleares que funcionan con un pH más alto tienen un mayor consumo de resina y la necesidad de sustitución o regeneración es aún más frecuente.

 

 

En el ejemplo anterior se consiguieron ahorros anuales de más de 37.000$. La renovación de los analizadores existentes por un analizador CACE se amortiza rápidamente.

 

 

 

 

 

SWAN AMI CACE

Conductividad antes y después del intercambio catiónico con un módulo EDI para la regeneración automática y continua de la resina.
Ahorra costes operativos y mide con mayor seguridad para obtener datos confiables constantemente.
Cálculo automático y visualización de la concentración del agente alcalinizante y del pH (directiva VGB 450L).

Monitoreo continuo de:

• Conductividad específica
• Conductividad ácida
• Valor del pH o agente alcalinizante

No se requieren columnas de resina costosas:
Sin Intercambio de Resina.
No necesita Mantenimiento.
Sin productos Químicos.

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