Analítica del oxígeno

Transcripción

1 Analítica del oxígeno Soluciones para la medición del oxígeno in situ Resultados tangibles para sus procesos

2 Competencia de METTLER TOLEDO METTLER TOLEDO Compromiso con la innovación y la calidad Grupo METTLER TOLEDO Nuestra organización está especializada en proporcionar equipos de instrumentos de precisión y en servicios relacionados con clientes del sector industrial. Durante 2010, METTLER TOLEDO obtuvo unos ingresos aproximados de 2000 millones de dólares estadounidenses. La empresa cotiza en la bolsa de Nueva York desde Presencia en todo el mundo METTLER TOLEDO cuenta con una red mundial de distribución y con una plantilla de más de empleados. Proporcionamos apoyo a nuestros clientes ofreciéndoles soluciones globales para todas las fases de sus procesos de fabricación, desde la recepción del material, pasando por las diferentes fases de producción, con la medición del proceso en línea, hasta el control del embalaje, la logística y el envío. Los instrumentos de METTLER TOLEDO se utilizan en la investigación y el desarrollo, el control de procesos de fabricación y de la calidad. Los sectores farmacéuticos, biotécnico, químico, alimentario y cosmético son algunos de los principales usuarios. Innovación y calidad Nuestra empresa goza de una intachable reputación en cuanto a innovación demostrada con las inversiones en I+D, superiores a la media del sector. Una de nuestras principales prioridades es el cumplimiento de los más altos niveles de calidad, por lo que aplicamos un sistema de gestión total de la calidad tanto en lo que respecta a sus productos como a los procesos, especialmente a la hora de ayudar a nuestros clientes a cumplir las normativas internacionales. División de analítica de procesos Dentro del grupo METTLER TOLEDO, la división de Process Analytics se centra en las soluciones analíticas en línea para procesos industriales de fabricación. La división incluye dos unidades de negocio, Ingold y Thornton, ambas líderes internacionales en sus respectivos mercados y tecnologías. Representante (oficina principal) Representante (sucursal) Fabricación Organización de mercado (oficina principal) Organización de mercado (sucursal) 2

3 Líder en Process Analytics Ingold y Thornton tienen en su haber una larga lista de innovadoras soluciones de alta calidad para las aplicaciones analíticas de procesos altamente exigentes. Ingold fue fundada en 1948 por el Dr. Werner Ingold. En la actualidad, Ingold suministra la mayor gama de soluciones de medición analítica en línea para procesos industriales en los sectores químico, alimentario, biotecnológico y farmacéutico. Ingold ofrece sistemas para la medición de parámetros de ph / ORP (Redox), oxígeno disuelto (OD), CO 2 disuelto, conductividad y turbidez. Thornton Inc fue fundada en 1963 por el Dr. Richard Thornton, catedrático del MIT, y ha formado parte de la división de Process Analytics desde Thornton es líder en el mercado de la analítica del agua pura y ultrapura, con tecnología que se complementa con los sistemas de medición de procesos de Ingold. Medición analítica del oxígeno in situ: mida lo importante El control del nivel de oxígeno gaseoso a lo largo del proceso resulta clave para garantizar la seguridad del entorno, el personal y sus activos. Asimismo, los procesos que utilizan oxígeno como reactivo deben someterse a un estrecho control para mantenerse dentro de los límites de seguridad. Gracias a nuestra vasta experiencia en el sector de las soluciones para la medición de líquidos, hemos desarrollado sistemas para la medición del oxígeno que destacan por las siguientes características: medición in situ: nuestros sistemas están diseñados para realizar mediciones en línea, en el lugar que necesita. bajo coste de propiedad: rendimiento de medición excelente sin necesidad de un mantenimiento importante. resistencia y estabilidad a largo plazo: para su uso continuo en los entornos más exigentes. Con los amplios conocimientos en control de procesos y automatización que contamos en nuestro equipo mundial de especialistas en aplicaciones, podemos ayudarle con los siguientes aspectos: aumento de la fiabilidad del proceso optimización del rendimiento del producto reducción de los gastos de mantenimiento e inventario de piezas de repuesto M420 InPro 6850 ig M400 GPro 500 3

4 Soluciones en línea Mida el oxígeno in situ y deje de preocuparse por el eslabón más débil La medición extractiva resulta un desafío sin un acondicionamiento fiable del gas del proceso. METTLER TOLEDO ofrece sensores que se pueden instalar en línea, sin problemas de muestreo ni de acondicionamiento. Mediciones extractivas... El analizador de oxígeno extractivo solo puede alcanzar el nivel de calidad del eslabón más débil de la cadena. En procesos de seguridad clave, la fiabilidad del sistema es una de las principales prioridades. Comparación: medición extractiva frente a medición Entrada de la muestra Válvula Bomba Caudalímetro En el caso de los procesos que requieren un seguimiento continuo, todas las paradas imprevistas afectan directamente a la productividad. NOVEDAD Transmisor... que tienen un coste Los analizadores extractivos son sistemas complejos que funcionan de modo satisfactorio según sus componentes. Los problemas cotidianos son los siguientes: mantenimiento y reparación de los componentes obstrucción de la línea a causa de la condensación o el polvo tiempo de respuesta lento en líneas de muestreo largas Sensor polarográfico Analizador TDL Transmisor 10 razones de peso para pasarse a la medición en línea No es necesario el muestreo y acondicionamiento del gas: menos piezas, menos averías Mida directamente en la corriente de gas: mediciones más representativas Olvídese de tediosos mantenimien Calibración rápida y sencilla: Amortización rápida: habitualmente en menos de 6 mese 4

5 in situ Lavadora Filtro Refrigerador Analizador Medición extractiva Precio / rendimiento Mantenimiento Fiabilidad Medición in situ: lleve el sensor al proceso Fiable por su sencillez Precio / rendimiento Mantenimiento Fiabilidad 02 Salida de la muestra El muestreo y el acondicionamiento no son fáciles Las desventajas habituales de los sistemas extractivos son las siguientes: alto mantenimiento preventivo del sistema selección incorrecta de componentes para el tratamiento interrupciones del proceso prolongadas para el mantenimiento Con un analizador de oxígeno en línea montado directamente en el proceso, el muestreo y acondicionamiento del gas resultan obsoletos. Se obtienen valores de oxígeno representativos para mejorar la fiabilidad y la precisión del control de oxígeno. Mida lo importante Todas las tecnologías de medición de oxígeno de METTLER TOLEDO pueden tomar mediciones in situ, no necesitan muestreo ni acondicionamiento. Los sensores polarográficos con membrana son muy resistentes a la humedad y al polvo, son perfectos para las aplicaciones de inertización. Los analizadores con láser de diodo sintonizable (TDL) proporcionan la máxima fiabilidad y el tiempo de respuesta más rápido en las aplicaciones de seguridad y control de proceso. Visite el centro de competencias / o2-gas tos: Sensor resistente a la humedad: compatible con corrientes de gas húmedo Mantenimiento preventivo: con la tecnología incorporada ISM Instalación sencilla del sistema: aprobada para entornos peligrosos s Diseño robusto del sistema: para las aplicaciones más exigentes Sustitución del sensor sin paradas: Recalibración sin interrupción del proceso Mantenimiento sencillo: sin necesidad de conocimientos especializados 5

6 Control de procesos y seguridad Análisis de la corriente de gas para controlar el proceso con la última tecnología Para controlar el oxígeno en procesos exigentes con componentes potencialmente dañinos, es necesario estudiar minuciosamente todos los factores que afectan al rendimiento del analizador de oxígeno. Prevención de explosiones El analizador debe estar lo más cerca posible del proceso. En procesos con riesgo de explosión, es obligatorio que esté cerca para garantizar la seguridad. Es frecuente que los analizadores de oxígeno extractivos con sistemas de muestreo y acondicionamiento sofisticados no tomen mediciones precisas si no son objeto de un mantenimiento adecuado. Comparación para facilitarle la decisión Gastos del ciclo de vida de los sistemas extractivos frente a los instrumentos con láser de diodo sintonizable (TDL) 100 Sistemas extractivos 90 TDL (TDL = no Muestreo 10 muestreo) 0 Analizador Muestreo Ingeniería Formación Mantenimiento Ahorro de gastos Un ahorro de hasta un 60 % en gastos Sensores en línea y TDL Los analizadores de oxígeno con láser de diodo sintonizable (TDL) de METTLER TOLEDO reúnen lo mejor de ambos mundos: las mediciones fiables in situ y las funciones de un analizador de gas. Además, con el innovador diseño de sonda de METTLER TOLEDO, el esfuerzo de instalación y mantenimiento se reduce al mínimo. De hecho, en comparación con otros analizadores de tipo TDL con diseño de apilado transversal, operaciones tan tediosas como la alineación resultan innecesarias, lo cual reduce los gastos de instalación hasta en un 40 %. Los analizadores con láser de diodo sintonizable reducen enormemente los gastos del sistema durante toda su vida útil. Aplicaciones Control de seguridad Refinerías Antorchas Oxicloración en plantas de EDC Planta de VCM Sistemas de recuperación de vapor Unidades de FCC 6

7 Serie GPro 500: sensor in situ práctico con funciones de analizador Láser de diodo con referencia incorporada PENDING C US PENDING Adaptaciones del proceso modular PENDING Boquilla de purga Láser y detectores en un solo cabezal del sensor Camino óptico plegado para ofrecer una mayor precisión Diseño robusto de la sonda para un uso in situ Interfaz de usuario práctica El versátil transmisor M400, incluido en la serie GPro 500 de METTLER TOLEDO, facilita la configuración del sistema y permite realizar diagnósticos avanzados. TTM Time to Maintenance DLI Dynamic Lifetime Indicator Tiempo para el mantenimiento: valoración en tiempo real de la calidad del camino óptico. Indicador de vida útil dinámico: indica la duración prevista del láser del diodo. Ventajas inmediatas Instalación monobrida Medición in situ Fácil de instalar Bajo coste de propiedad Diseño compacto Prácticamente sin mantenimiento Interfaz de usuario intuitiva Bajo consumo de gas purgador 7

8 Inertización Control en línea de la inertización Sin muestreo, solo mediciones Contener el riesgo de explosión en los procesos con disolventes inflamables y productos potencialmente explosivos es una de las principales prioridades de todos los sectores. Los sensores polarográficos de oxígeno ofrecen una visión excelente de los niveles de oxígeno del proceso con un coste de propiedad bajo. Oxígeno indeseado La clave de la inertización es evitar posibles situaciones peligrosas en cualquier momento manteniendo el nivel de oxígeno por debajo de la concentración límite de oxígeno (CLO) tras la deducción de un factor de seguridad. Habitualmente, las condiciones inertes se obtienen controlando el flujo y / o aplicando una sobrepresión baja en un depósito. En cualquier caso, este método no proporciona ningún dato sobre la concentración de oxígeno, lo que resulta especialmente importante durante el llenado y vaciado de los depósitos. Además, un descenso de la temperatura ambiente puede provocar que el depósito «inspire» aire con el fin de evitar que se derrumbe. Conozca el contenido Por tanto, la medición del oxígeno supone una parte más del sistema de inertización. En la práctica, la ubicación donde se realiza la medición es crucial para los valores representativos de oxígeno, ya que no siempre hay una distribución homogénea del oxígeno en los volúmenes que se van a inertizar y pueden darse «concentraciones» de este. Concentración de oxígeno en % vol Límite de intervención superior Límite de intervención inferior El control del oxígeno garantiza que se produzcan condiciones inertes. Con la medición extractiva, no siempre se identifican estas «concentraciones». Además, las líneas de muestreo largas causan una demora innecesaria en la medición. Ejemplos de aplicaciones con éxito: Seguimiento de centrífugas y separadores Sistemas de molienda Cristalizadores Inertización de cajas de guantes Control de la atmósfera de torres de pulverización Concentración límite de oxígeno (CLO) Margen de seguridad

9 La verdad sobre el oxígeno en sus procesos Los sensores polarográficos en línea son preferibles a los sistemas extractivos, ya que permiten realizar lecturas de oxígeno en los casos donde hay riesgo de explosión, sin los problemas que plantean las largas líneas de muestreo y los prolongados tiempos de respuesta innecesarios. Ventajas inmediatas Mida el oxígeno donde realmente importa: en el proceso Mantenimiento en tan solo dos minutos sin interrumpir el proceso No se producen interferencias de disolventes Mejor control del proceso gracias al control de bucle cerrado del oxígeno Tecnología digital para unas señales y diagnósticos precisos InPro 6850 i Nuevo enfoque en la inertización La disponibilidad de soluciones polarográficas fiables abre nuevos horizontes para el control de la inertización rápido y mejorado. Los sistemas de bucle cerrado con sensor en línea, el analizador con controlador PID integrado y los límites superior e inferior allanan el camino a nuevos sistemas autónomos de inertización. Además, la medición del oxígeno permite gestionar eficientemente el consumo de gas en la inertización. Al combinarlo con la medición de la sobrepresión, el control del oxígeno ofrece una seguridad óptima del equipo. InTrac 777 e M420 Con el sistema Tri-Lock patentado para cajas InTrac, el sensor se puede retirar con seguridad de la corriente de gas del proceso en cualquier momento, sin interrumpir este último. 9

10 SSoluciones de medición en línea Inertización y almacenamiento Intertización y Almacenamiento para proteger de forma eficaz su producto En el control de la inertización de gas en un recipiente únicamente con presión y flujo, la concentración de oxígeno efectiva se presupone, pero nunca se conoce. Así, se inyecta nitrógeno adicional para garantizar una inertización adecuada. La medición del oxígeno en el interior del recipiente puede cambiar esta situación. Menos oxígeno y más rendimiento Si la oxidación es perjudicial para el producto, la inertización de depósitos durante las fases intermedias del proceso y el almacenamiento final es necesaria. La técnica habitual para afrontar esta tarea incluye la medición de la sobrepresión de la cámara de aire y / o del flujo de gas inerte. Basarse en estos parámetros indirectos para el control de la inertización, sin embargo, conlleva inconvenientes notables: No se cuantifica la presencia de oxígeno en el depósito, lo que puede implicar un producto de salida heterogéneo. Para asegurarse de que no se llega a esta situación, se bombea gas inerte adicional para garantizar una inertización correcta, lo que implica un consumo de gas superior. Si no se está midiendo la concentración de oxígeno en gases inertes provenientes de distintas fuentes, no resulta seguro mezclarlos: no presuponga que el «nitrógeno puro» es puro. Volumen de gas inerte inyectado Comparación de métodos de inertización Consumo de gas de inertización Ahorros que no se esperaban Ahorro del 30 % Ahorro del 70 % Con presión Volumen temporizad Medición de oxígeno En una aplicación de inertización habitual, el uso de la medición de oxígeno en línea puede ayudarle a reducir los gastos hasta en un 70 %. «Identificar posibles mejoras en los gastos forma parte de nuestras actividades diarias. Con los sistemas amperométricos de medición del oxígeno no solo hemos descubierto oportunidades de ahorro sustancial en el proceso, sino que también lo hemos mejorado con un mayor control, lo que ha resultado ser un factor determinante para la calidad.» Qué dicen los clientes oluciones de medición en línea Extracto de un testimonio original de un cliente. 10

11 Inertización eficiente Con la medición del oxígeno en línea, se reducen al mínimo los gastos asociados al gas inerte. Dado que los sensores polarográficos son resistentes al polvo, la humedad y numerosos gases interferentes, se pueden insertar en línea para obtener valores precisos y fiables. Ventajas inmediatas Instalación en línea directa Alta disponibilidad operativa gracias al concepto de mantenimiento en dos minutos Calibración en aire únicamente para brindar un coste de propiedad bajo Amplia cobertura de aplicaciones gracias a las innumerables opciones de configuración Alto intervalo dinámico desde 50 ppm de aire InPro 6850 i InFit 761 M700 Funcionamiento de los sensores polarográficos El sensor de oxígeno se separa del gas de muestra mediante una membrana. Esta membrana es permeable al oxígeno, pero impide que otros componentes perjudiciales afecten a la medición. En el cátodo, se mide el oxígeno electroquímicamente como una corriente para calcular la presión parcial del oxígeno. Cátodo e _ e _ Electrolito electrolitos Silicona La salida de corriente es proporcional a la concentración de oxígeno (derecha). Con el fin de obtener esta relación totalmente lineal en todo el intervalo de medición del 0 al 100 % de oxígeno, se aplica una tensión de polarización de 675 mv entre el ánodo y el cátodo (izquierda). Corriente del sensor (na) % de nitrógeno 21 % de oxígeno 100 % de oxígeno E (voltios) PTFE Corriente del sensor (na) R2 = 0,9983 Malla de acero % de vol. de O 2 11

12 Centro de competencias de oxígeno Las últimas noticias sobre aplicaciones y productos Visítenos en línea para obtener más libros blancos, notas de aplicación, vídeos explicativos y nuestra lista de los próximos cursos on-line. c Para obtener más información Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker 15 CH-8902 Urdorf Teléfono Sujeto a modificaciones técnicas. 01/2012 Mettler-Toledo AG Impreso en Suiza