Tecnologías para análisis de gases
Cromatografía de gases FID y RGD
La cromatografía es una técnica de separación que permite analizar muestras complejas en fase gaseosa. El proceso implica que se inyecte una pequeña cantidad de la muestra a separar en una corriente de gas inerte a elevada temperatura, esta corriente atraviesa una columna cromatográfica donde se separan los diferentes componentes del gas analizado bien sea por un mecanismo de partición, adsorción o de ambos, luego estos componentes separados salen de la columna y se exponen a un sistema de detección.
Uno de los detectores más comúnmente utilizado es el de ionización de llama (FID, Flame Ionization Detector). Es selectivo hacia los compuestos con enlaces C-H. Ofrecen una elevada sensibilidad, gran estabilidad y un rango dinámico lineal elevado.
Otro detector utilizado es del reducción de gas (RGA, Reduction Gas detector) su uso principal es en detectar gas reductores como hidrógeno y CO incluso en niveles de ppb. Comparado con un detector FID puede ser hasta 10 veces más sensible a hidrocarburos no saturados y es virtualmente insensible a hidrocarburos saturados.
Utilizada en los analizadores de pureza de gases donde se quiere identificar trazas de contaminantes en la industria de producción de gases, fabricantes de semiconductores, seguridad personal e investigación y desarrollo
Modelos: ta3000, ta5000, ta7000, MGB1000
Cromatografía de gases TCD
La cromatografía es una técnica de separación que permite analizar muestras complejas en fase gaseosa. El proceso implica que se inyecte una pequeña cantidad de la muestra a separar en una corriente de gas inerte a elevada temperatura, esta corriente atraviesa una columna cromatográfica donde se separan los diferentes componentes del gas analizado bien sea por un mecanismo de partición, adsorción o de ambos, luego estos componentes separados salen de la columna y se exponen a un sistema de detección.
En este caso se utiliza un detector de conductividad térmica (TCD, Thermal Conductivity Detector). Responde a la diferencia de conductividad térmica existente entre el gas portador puro y el gas portador mezclado con alguna otra substancia, la magnitud de la respuesta dependerá de la diferencia de conductividad térmica entre ambos casos. Es de utilización universal y no destructivo, por lo general se utiliza para el análisis de hidrocarburos ligeros.
Utilizadas en cromatógrafos portátiles para determinación de poder calorífico de gas natural
Modelo: 292B
Desactivación fluorescente (Quenching Fluorescence)
El proceso de desactivación se refiere básicamente al proceso por el cual decrece la intensidad de fluorescencia de una sustancia dada como consecuencia de estados excitados, transferencia de energía, formación de complejos o colisiones moleculares. Este efecto se utiliza para la construcción de sensores denominados óptodos. Esta tecnología se utiliza eficientemente para la medición de concentración de oxígeno en gases y líquidos, para ello se emite un haz de luz azul a través de una fibra óptica cuyo extremo ha sido recubierto con un complejo de Rutenio, cuando la luz incide en el complejo de rutenio este fluoresce en color rojo y los fotos consecuencia de la fluorescencia viajan de regreso a través de la fibra óptica hasta un detector. Si hay moléculas de oxígeno en presencia con el complejo de rutenio entonces se reduce la señal de fluorescencia. La diferencia de la señal es proporcional al contenido de oxígeno.
Modelo: 4401OXY
Electroquímica
Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de generar energía ante la presencia de un determinado gas. La celda básicamente es una cápsula rellena con un electrolito acuoso (de acuerdo con el espécimen a detectar) en el que están presentes dos electrodos, ánodo y cátodo. La cápsula está sellada con una membrana permeable a través de la cual el gas a detectar se puede difundir llegando al cátodo donde se presenta un reacción química en la cual se liberan iones OH, estos iones migran hasta el ánodo a través del electrolito creando una corriente eléctrica proporcional a la presencia de gas bajo análisis. Esta tecnología es una de las utilizadas para el análisis de gases de emisión (CO, O2, NO, NO2, NOX) y en sistemas de prevención de incendios en molinos y silos de carbón.
Modelos: FGA 900, Mill Watch, Silo Watch
Espectrometría de masa (Mass Spectrometer)
Es una técnica de análisis cuantitativo y cualitativo basada en la obtención iones a partir de moléculas en fase gaseosa, una vez obtenidos estos iones se separan de acuerdo con su masa y su carga y finalmente se detectan por medio de un dispositivo adecuado. La introducción de la muestra se realiza gracias a una bomba turbo molecular, luego se produce la ionización de las moléculas mediante el impacto de electrones, los iones se separan mediante un filtro de masas cuadra polar y finalmente se cuantifican utilizando una celda de Faraday y un multiplicador. El espectrómetro de masa provee una respuesta mucho más rápida que los métodos convencionales como cromatógrafos, NIR o FTIR, puede analizar hasta 32 componentes comparados a los 3 o 4 de otras tecnologías y permite hasta 16 diferentes líneas de muestreo. Aplicaciones típicas para estos equipos son monitoreo de BTEX y VOC, monitoreo de gases en altos hornos y otras.
Modelos: ProLine, ProMaxion
Espectroscopia de absorción por diodo láser sintonizable (TDLAS)
Esta tecnología se basa en el bien conocido principio de la espectroscopia, técnicas de detección muy sensibles y diodos láser avanzados unidos a fibras ópticas desarrolladas por la industria de las telecomunicaciones. El principio es sencillo: una molécula de gas absorbe energía a una longitud de onda específica dentro del espectro electromagnético mientras que a una longitud de onda ligeramente diferente no lo hace, considerando esto, si se emite un haz de luz en una longitud de onda a la cual la molécula objeto de interés absorbe energía, esta se puede cuantificar de acuerdo con la diferencia de amplitud entre la energía transmitida y la energía que la muestra de gas deja pasar.
Se utiliza en la detección de componentes sencillos como O2, CO, CO2, NH3 y otros dentro de corrientes de gases industriales o gas natural
Modelos: 5100, 5100HD, 5100P
Espejo enfriado (Chilled Mirror)
Se aplica para determinar el punto en el cual un componente determinado de un gas empieza a condensarse desde su fase gaseosa. Este punto, o mejor la temperatura a la cual se produce este fenómeno se conoce como punto de rocío. La técnica emplead parte del enfriamiento de una superficie metálica pulida a una temperatura tal que al condensarse una gota sobre este espejo está se encuentra en equilibrio con su correspondiente presión de vapor encima de la superficie. Existen dos versiones de equipos que operan con el principio de espejo enfriado, una manual y otra automática. En la manual el operador mismo reduce la temperatura mediante la aplicación de un gas que gracias al efecto Joules-Thompson reduce la temperatura en la superficie del espejo. El operador visualmente detecta cuando se forma la primera gota producto de la condensación y en ese momento mide la temperatura de la superficie para determinar el punto de rocío. En la versión automática un enfriador tipo peltier reduce la temperatura del espejo y un sensor óptico detecta la formación de la primera gota.
Es el estándar para la determinación del punto de rocío de hidrocarburos en aplicaciones de gas natural o el punto de rocío de H2S en sistemas de combustión que utilizan carbón o crudos pesados como combustible.
Modelos: 241CEII, Chanscope II, Lancom 200, 440, Bureau of Mines dew point tester
Fotometría por Ultravioleta / Luz visible
En esta tecnología un haz de luz ultravioleta se pasa a través de una celda de medición que contiene el gas sujeto a análisis. La longitud de onda del haz de luz se selecciona para que el componente que se desea cuantificar la absorba significativamente, por otra parte una longitud de onda de referencia se selecciona de manera que no sea absorbida por dicho componente. La concentración del componente es proporcional al logaritmo de la relación entre la respuesta a la longitud de onda de referencia y la respuesta a la longitud de onda de medición.
La fotometría por ultravioleta / luz visible ofrece una significativa ventaja sobre otras tecnologías que podrían analizar el mismo espécimen y es que no requiere condicionamiento de la muestra por lo que es considerada HOT/WET es decir que puede analizar una muestra caliente sin necesidad de remover el agua el gas de muestra.
Modelo: IPS-4, 4000,910, 914, 919,920, 930, 931, 932, 933, 9900RM
Fuentes de iones (Analizadores de gases residuales)
Analizadores para aplicaciones de gases residuales con tres versiones disponibles: fuente de iones cerrada, fuentes de iones abierta y fuente de iones de conductancia limitada. Permiten realizar medición en tres rangos distintos de unidades atómicas de masa: 1-100, 1-200 y 1-300 bien sea utilizando celdas de Faraday o multiplicador de electrones.
Modelos:
Gravimetría
El principio de operación es bastante sencillo pero no por ello menos eficiente que otros costosos y complejos analizadores. El instrumento dispone de dos cámaras cilíndricas herméticas cada una don conexiones de entrada y salidas independientes. En cada cámara hay un impulsor y una rueda de impulso ambas con paletas axiales. Estas ruedas están montadas en ejes separados, uno frente al otro pero sin contacto. Un motor eléctrico y una correa de transmisión giran los impulsores a la misma velocidad y en la misma dirección, los impulsores succionan un flujo continuo de gas de muestra a la cámara superior y uno de aire de referencia en la cámara inferior haciendo girar el gas y el aire contra los álabes de las correspondientes ruedas de impulso lo cual hace que se creen torque en las ruedas de impulso proporcionales a la densidad del gas y del aire. La relación entre los dos torques representa la densidad del gas divida la densidad del aire por lo que se puede obtener directamente la gravedad específica del gas
Empleada en equipos portátiles para determinación de la gravedad específica de un gas o una mezcla de gases con el fin de evaluar su calidad. Es una herramienta necesaria en perforación de pozos para evaluar en sitio el gas obtenido
Modelo: Ranarex
Infrarrojos
Tecnología para medición de CO en gases de combustión y de múltiples constituyentes en espectrometría fotométrica integrada. Una radiación infrarroja es emitida a través de una muestra del gas que se desea analizar, cuando está radiación está en la longitud de onda adecuada para la especie buscada se presenta una diferencia entre la energía emitida y la recibida que es proporcional a la concentración del gas.
Para medición de CO en gases de combustión existe una versión que permite realizar el análisis a través de toda la sección transversal de la chimenea (across-the-stack). En este caso un emisor se instala sobre una mirilla practicada en la chimenea o ducto y un receptor se localiza en posición diametralmente opuesta.
Modelos: FGA900, FGA930, IPS-4, 9100CO