Sistemas de analizadores de gases: desde el diseño hasta la operación

Para buscar la máxima eficiencia en los sistemas de analizadores de gases se debe realizar una evaluación deconstructiva de estos. Además de estudiar el sistema como una unidad, y no enfocarse sólo en la calidad del analizador, es necesario contemplar cada componente por separado, evaluando su funcionamiento individual y su interacción con el resto de componentes para el funcionamiento general.

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En este sentido, al adquirir un sistema de analizadores de gases o solo un componente específico, es determinante la selección de los materiales adecuados, el estudio de la ingeniería básica del conjunto o el método de medición que se emplee, entre otros factores.

¿Qué debemos considerar al adquirir nuevos sistemas de analizadores de gases?

Adquirir nuevos sistemas de analizadores de gases puede ser necesario por causas como las siguientes:

• Adaptación a cambios en las normativas legales que afectan las certificaciones de los analizadores.
• Intención de rediseñar, de manera completa o parcial, los sistemas para aumentar fiabilidad.
• Sustitución de alguno de los componentes debido a fallos críticos.
• Incremento de las capacidades de medición mediante el aumento de la cantidad de sistemas de analizadores de gases.

Sea por estas o algunas otras causas, es necesario entender que si bien el conjunto del sistema es importante, también lo es la individualidad de sus componentes. Los cuales también deben ser evaluados, de forma individual, para obtener un sistema integral que garantice una medición adecuada, certera y fiable en una corriente de emisiones de gases.

Factores clave en los sistemas de analizadores de gases

Existen distintos tipos de sistemas de analizadores de gases. Cada uno de estos con características, componentes y funcionamiento diferentes. Sin embargo, en líneas generales, hay una serie de factores que debemos vigilar para garantizar un correcto funcionamiento.

Los tres tipos de sistemas de analizadores son:

• Sistemas de analizadores de emisiones in- situ.
• Sistemas extractivos con medición directa (en caliente y sin eliminar humedad).
• Sistemas extractivos con medición en base seca.

De los cuales, hay que prestar atención a factores como:

1. Equipo de análisis
2. Eliminación de agua
3. Aspiración de la muestra
4. Temperatura de la tubería de transporte de la muestra
5. Sonda de aspiración

Equipo de análisis

El equipo de análisis es el principal componente de los sistemas de analizadores de gases. Existen multitud de marcas y modelos en el mercado y no todos son válidos para cualquier corriente de proceso. La selección entre un equipo u otro dependerá de la tipología integral del sistema analizador a implementar.

Aunque cada equipo de análisis puede ser muy diferente entre sí, hay aspectos en común que se deben tener en cuenta tanto para la adquisición como para su uso. Dichos aspectos aspectos van desde las certificaciones en cumplimiento con las normativas legales hasta los principios y rangos de medición según los parámetros a medir.

Eliminación de agua

Dependiendo de la situación, puede ser necesario el uso de mecanismos para la eliminación de agua de la muestra y para la retirada de condensados. En este contexto, se pueden utilizar sistemas con base en:

• Refrigeración mecánica
• Eliminación de humedad por efecto Peltier
• Enfriamiento de vortex
• Permeación

Una de las características más importantes a definir para todos los sistemas es su correcto dimensionamiento. Así, es necesario que dispongan de  una capacidad adecuada a los flujos de gas o a la cantidad de agua contenida en las muestras. Los fallos en su dimensionamiento ocasionan problemas de humedad que afectan a todo el sistema y a la medición.

Aspiración de la muestra

Los sistemas de analizadores de gases pueden contar con uno de los siguientes mecanismos de aspiración de la muestra:

• Bombas de membrana
• Bombas de diafragma
• Eductores o “bombas venturi”

El sistema completo de aspiración debe ser capaz de generar el vacío suficiente para extraer la muestra desde la chimenea e impulsarla a través de todo el sistema de analizadores, y además permitir cumplir con los tiempos máximos de respuesta admisibles para la obtención del valor de medición 

Temperatura de la tubería de transporte de muestra

La tubería de transporte de la muestra es un componente que no debe ser subestimado. Controlar su temperatura de calefacción permite:

• Evitar condensaciones en la muestra a lo largo de su transporte.
• Reducir la difusión de los gases desde el interior de la línea calefactada hacia la atmósfera.
• De igual manera, reducir la difusión de los gases desde la atmósfera hacia el interior de la línea calefactada.

En los sistemas de analizadores de gases suelen emplearse además líneas politubos, por ejemplo de material PTFE u otros para: transportar la muestra, introducir gas de calibración y realizar retrosoplados en la sonda de aspiración.

Sonda de aspiración

La sonda de aspiración es el primer componente de los sistemas de analizadores de gases que entra en contacto con la muestra. Por tal motivo, se debe prestar atención a factores como:

• Temperatura de calefacción.
• Elementos primarios de filtración.
• Materiales constructivos, los cuales podrán ser anticorrosivos según el lugar de instalación y de los gases a muestrear.

Otros factores de carácter operativo y legal en los sistemas de analizadores de gases

• Localización del punto de toma de muestra

Más allá del propio sistema de analizadores de gases, un factor muy importante que afecta el resultado de la medición es el punto de toma de la muestra. Para localizar el punto más adecuado, es necesario realizar un ensayo de homogeneidad que permita conocer las características de flujo homogéneo o estratificado. 

• Calibración y certificación final

La medición de gases es una actividad estrictamente regulada, pues existen normativas de obligado cumplimiento en todos los aspectos, desde relacionados con los componentes de los sistemas de analizadores de gases, hasta la ejecución de los procesos de tratamiento de las muestras y evaluación de resultados.

En este panorama, es necesario cumplir con la certificación final exigible a estos sistemas una vez finalizada la puesta en marcha. El proceso de certificación es desarrollado  por un laboratorio de ensayos externo, el cual actuará como una tercera parte independiente.

Este laboratorio debe contar con las acreditaciones necesarias que garanticen que sus procedimientos son 100% correctos, y se aplican conforme a norma. De esta forma se validará todo el proceso, obteniendo como resultado final las curvas de calibración del sistema.

Cualquier tipo de error en la certificación ocasionará incumplimientos de cara a las autoridades.

• Mantenimiento de los sistemas de analizadores de gases

En fase de operación normal, los sistemas de analizadores de gases deben ser sometidos a mantenimiento por un equipo experto, el cual debe aplicar los procedimientos específicos recomendados por el fabricante del sistema o de cada uno de los componentes.

El mantenimiento preventivo es tan importante como cualquiera de los demás procesos. Pues este se encarga de asegurar un funcionamiento futuro sin ningún tipo de incidente que afecte la medición de los gases.

En INERCO entendemos que para muchas empresas este tipo de actividades industriales puede ser algo complejo. Por ello, contamos con una amplia trayectoria y experiencia de apoyo a la industria española y europea en todo lo relacionado con la medición de gases. Además, ofrecemos un paquete completo de servicios, que abarca desde gestiones sobre permitting industrial hasta el desarrollo de proyectos completos de ingeniería a gran escala.