9060

1 - INTRODUÇÃO

O sensor Teledyne 9060, fabricado pela empresa Norte Americana Teledyne Analytical Instruments, que é uma companhia líder mundial no segmento de analisadores de líquidos e gases, é representado no Brasil pela empresa Eckert Ltda, com sua sede na cidade de Curitiba. O preço praticado no Brasil é de R$ 12144,00.

O princícpio de funcionamento deste sensor consiste em medir a variação da pressão parcial de O2 através do revestimento de platina depositada sobre óxido de zircônio, conforme ilustrado na figura abaixo.

Figura 1 - Funcionamento do Teledyne 9060 - 2?

A cerâmica de óxido de zircônio quando aquecida a uma temperatura superior a 600 ºC conduz eletricidade. Quando as concentrações de O2 são diferentes entre os eletrodos de platina temos a formação de DDP (diferença de potencial). O mV gerado é proporcional à diferença de concentração de O2 entre os eletrodos de platina. Essa reação está ilustrada abaixo:

2.0 - ESPECIFICAÇÕES

3.0 - APLICAÇÕES





Monitoramento de emissões - CEMs

Em caldeiras ou fornos onde são queimados combustíveis, é importante o monitoramento da eficiência da queima.

O O2 é o principal componente que dever ser analisado para obter um rendimento ótimo da queima.

Algumas possibilidades de combustão:

1- Condição 1 - Combustão ideal – maior rendimento (utilizando ar atmosférico)

Reação do CH4 (metano): C + 2 x O2 + H4 + N2= CO2 + 2x H2O + N2 + ENERGIA

2- Condição 2 - Combustão com excesso de ar:

Reação C + 2 x O2 + H4 + N2 + fator de excesso de O2 e N2 = CO2 + 2x H2O + N2 + fator de excesso de O2+N2 +ENERGIA

Notar que nesta reação temos perda de ENERGIA `devido o excesso de ar, pois os mesmos não participam da reação e “rouba calor ou melhor ENERGIA” da reação. Desta maneira para se obter a mesma temperatura da condição 1 é necessário aumentar a quantidade de combustível, logo o custo do fornecimento de vapor é maior (gasto desnecessário).

3- Condição 3 - Combustão com deficiência de ar:

Reação C + O2 + H4 + N2 = CO + H2O + N2 +ENERGIA

Notar que nesta reação não temos a reação completa do carbono, ou seja C para CO2.

Desta maneira parte do combustível está sendo jogado fora, por conseguinte, perda de rendimento e aumento no custo do fornecimento de vapor.

4- Condição 4 – Combustão real, com pequeno excesso de ar.





Mesma reação da condição 1 porém com o mínimo de excesso de ar.

Controle de caldeira

Existem inúmeras maneira de otimizar a queima em uma caldeira, uma maneira simples e bastante usual é a seguinte:

1-Instalação de um analisador IN SITU. O ponto de medição não pode sofrer a entrada de ar falso, é lógico.

2- O analisador de O2 controla a entrada de ar para os queimadores. O controlador irá somente controlar a abertura e fechamento do ar para os queimadores, totalmente independente do que possa variar nos controles da caldeira como temperatura pressão do vapor etc O controlador controla apenas o valor de O2 digitado no set point do mesmo.

3- Através de um analisador de CO o set point do controlador de O2 é ajustado, ou seja o valor ideal para o set point do valor de O2 é determinado no aparecimento de CO no gás de combustão. O set point é regulado normalmente a 2 a 5 % do valor de O2 quando do surgimento do CO nos gases de combustão.

Exemplo: Quando é necessário aumentar o combustível devido ao aumento da carga do vapor fornecido, o valor de O2 diminui, devido ao aumento de carbono, então o controlar aciona a abertura do damping para aumentar o valor de O2 para o set point determinado.

Com a diminuição da carga de vapor ocorre ao contrário do descrito acima.

O analisador de CO normalmente é intertravado com outros controles da caldeira

Figura 2 - Sensor Teledyne 9060 - 2?

4.0 - VANTAGENS

A grande vantagem do sensor 9060 é que ele não precisa ser calibrado, pois a cada 3 segundos ocorre a correção da impedância da célula de óxido de zircônio.

A impedância da célula de óxido de zircônio varia em função de:

1- Desgaste do revestimento de platina

2- Sujeira depositada sobre a célula.

3- Fatiga da cerâmica de óxido de zircônio.

4- Desvio da temperatura de controle da célula.

Os itens citados acima acarretam desvio de calibração do analisador.

Desta maneira podemos concluir que com a correção automática da impedância não temos desvio de calibração no analisador.







5.0 - DESVANTAGENS

A temperatura de operação do sensor é a grande desvantagem do aparelho, pois as sondas de O2 por princípio de óxido de zircônio têm temperatura controlada em +/- 650ºC (dependendo do fabricante) e não existe sistema de resfriamento. Desta maneira, temperatura da amostra superior ao valor do controle (650 ºC) o analisador deixa de funcionar. A opção encontrada pelos fornecedores foi a de retirar a sonda do fluxo principal de amostra. Através de um adaptador, conforme figura abaixo .

Figura 3 - Extensor para altas temperaturas -2?

6.0 - CONCLUSÃO

A instalação deste sensor em processos industriais que envolvem a queima de gases é de extrema importância, tanto na questão econômica, pois proporciona expressiva economia do combustível, quanto na questão ambiental, pois um processo de combustão eficiente diminui a emissão de poluentes. Sua principal vantagem é a calibração automática, e sua principal desvatagem é a temperatur de operação.







7.0 - REFERÊNCIAS

1? Teledyne Instruments, Home Page do Fabricante, 2008,

http://www.teledyne-ai.com/profile.asp, acesso em mar/2008.

2? Teledyne Instruments, Especificações do sensor 9060, 2008, http://www.teledyne-ai.com/manuals/man_9060.pdf, acesso em mar/2008.

3? Eckert Representações Comerciais, 2008, http://www.eckert.com.br , acesso em mar/2008.