Download ANALIZADOR DE OXIDOS DE NITROGENO (NO )

ANALIZADOR DE OXIDOS
DE NITROGENO (NOX)
MARCA: API
MODELO: 200A
El Modelo 200A es un Analizador de Oxidos de Nitrógeno, que mide la concentración
Oxido Nítrico (NO), Oxidos Totales de Nitrógeno (NOx) y por cálculo determina la
concentración de Dióxido de Nitrógeno (NO2). Utiliza como principio de funcionamento la
Quimiluminiscencia emitida por la reacción en fase gaseosa (GPT) del NO2 con el O3.
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
O3
NO
Si usted mezcla Ozono (O3) y Oxido Nítrico (NO) en fase gaseosa, todas las veces que
choque una molécula de (O3) con una molécula de (NO), se producirá una reacción
química que liberará una luz llamada “Quimiluminiscencia”.
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
O3 + NO → NO2 * + O2
Esta es una reaccion que se lleva a cabo en dos etapas: primero el Ozono y el NO se
combinan para formar una molecula de NO2 “excitada” y una molecula de Oxigeno (O2).
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
NO2 * → NO2 + h υ 1100 nm
Esta molecula de NO2 “excitada” rápidamente retorna a su estado normal de exitacion, liberando su
exceso de energia como un fotón (hv), cuya longitud de onda central es alrededor de 1100 nm. La
Intensidad de luz producida es directamente proporcional a la concentración del NO presente. Dicha
Intensidad es medida por un Tubo Fotomultiplicador (PMT)
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
NO2 * + M → NO2 + M*
Otra forma de que libere su energia es colisionando con otra molecula (M), no obstante en
este proceso no se liberaría ningún fotón. Para evitar la posibilidad de una colision, la
cámara de reaccion del Modelo 200A es mantenida bajo vacio.
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
3NO2 + Mo → 3NO + Mo O3
Para medir los Oxidos de Nitrógeno Totales (NOx), el Modelo 200A convierte todos los
Dióxidos de Nitrógeno (NO2) en Oxido Nítrico (NO), utilizando para este fin un
Convertidor Catalítico de Molibdeno. Ahora el Modelo 200A mide la concentración del
(NO) y de esta manera obtiene el valor de los Oxidos de Nitrógeno Totales (NOx).
Mediante una simple substracción el Modelo 200A calcúla la concentración de Dióxido de
Nitrógeno (NO2).
ESPECIFICACIONES
TECNICAS
Rangos:
Unidades:
Ruido del Zero:
Ruido del Span:
Límite Detectable mas bajo:
Desviación del Zero (24 h):
Desviación del Zero (7 d):
Desviación del Span (7 d):
Linealidad:
Precisión:
Tiempo de Retrazo:
Tiempo de Subida/Caida:
Flujo de Muestra:
En incrementos de 1ppb desde 50ppb
hasta 20,000ppb, rangos duales o auto
rango
Seleccionables ppb, ppm, µg/m3, mg/m3
< 0.2 ppb RMS (EPA)
< 0.5% lectura RMS (EPA) (arriba de 50
ppb)
< 0.4 ppb (EPA)
< 0.5 ppb
< 1.0 ppb
< 0.5 % F.S
Mejor que 1% F.S
0.5% lectura
<20 seg (EPA)
<60 seg al 95% (EPA)
500 scc/min. ± 10%
ESPECIFICACIONES
TECNICAS
Rango de Temperatura:
Rango de Humedad:
Coeficiente Temperatura:
Coeficiente Voltage:
Dimensiones (H x W x D):
Weight:
Suministro:
Condiciones Ambientales:
Salida Recorder/DAS:
Resolución Salida Análoga:
Salidas de Estado:
5 – 40°C
0-95% HR, No condensante
< 0.1 % por °C
< 0.1 % por V
7" x 17" x 23.6“ (178 mm x 432 mm x
610 mm)
43 lb (20 kg) con Bomba Externa
110V/60 Hz, 220V/50 Hz, 240 V/50
Hz 250 watts 230 V~, 50 Hz, 2.5A
Categoría de Instalación (Categoría
Sobrevoltaje) II. Grado de Polución 2
2.000 m altitud máxima
± 100 mV, ± 1 V, ± 5 V, ± 10 V (BiPolar), 0-20 o 4-20 mA loop de
corriente
1 parte en 1024 del voltaje F.S
12 de opto-aislador
PANEL FRONTAL
• Switch de Encendido
• 3 status LED’s
• Teclado, 8
pushbuttons
• Display 2 Líneas, 40
caracteres
• 4 Campos: MODO,
MENU, MENSAJE,
CONCENTRACION
PANEL POSTERIOR
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Suministro de Energía
Ventilador
Venteo
Entrada Aire Zero
Entrada Gas Span
Entrada Muestra
Registro de Datos
DAS
Control Remoto
RS-232
Salidas de Estado
Auxiliares (DB-50)
SISTEMA NEUMATICO
• Filtro Entrada
• Convertidor de
Molibdeno
• Válvula Bypass
• Válvula de AutoZero
• Cámara de Reacción
• Filtro
• Secador
• Generador de Ozono
VISTA SUPERIOR INTERNA
- Filtro de Muestra
- Módulo Sensor
- Generador de Ozono
- IZS (Opcional)
- Convertidor de Molibdeno
- Sensor de Presión/Flujo
- Modulo Suministro
- Bomba (externa opcional)
- Tarjeta Madre (V-F y CPU)
O3 GEN
Rx
Para construir un analizador de NO, iniciamos con una pequeña cámara de reacción (Rx) y
un generador de Ozono (O3 GEN). El generador de Ozono trabaja rompiendo las
moléculas de oxígeno en el aire, utilizando para éste fin un campo eléctrico muy grande.
Algo de este oxigeno se transforma en ozono (O3). A este método de producción de
Ozono se le denomina método de descarga de corona.
SAMPLE (NO)
O3 GEN
Rx
P
Ahora agregamos una bomba (P) y una fuente de muestra……
CFO
CFO
SAMPLE (NO)
O3 GEN
Rx
P
Recuerde: Necesitamos que la cámara este bajo vacio. Entonces, para regular el flujo e
inducir una caida en la presion antes de la cámara de reaccion, adicionamos dos orificios
de flujo critico (CFO). Ahora la presión de la cámara de reaccion es reducida
aproximadamente hasta 5” Hg.
SAMPLE (NO)
O3 GEN
Rx
PMT
P
Cuando la muestra contiene NO, nosotros podemos medir la reaccion de
quimiluminiscencia resultante con un detector de sensible llamado Tubo
Fotomultiplicador (PMT).
SAMPLE (NO)
O3 GEN
Rx
F
PMT
P
TEC
Ahora colocamos un filtro optico (F) en frente del PMT para que así solo se detecten los
fotones debidos a la quimioluminiscencia (1100 nm). Tambien enfriamos el PMT con un
enfriador termo-electrico (TEC) para eliminar las interferencias debidas al ruido del PMT.
NO/NOx
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
Rx
F
PMT
P
TEC
Los NOx son la suma de dos gases: NO y NO2. Para medir NO2, periodicamente
pasamos la muestra a través de un convertidor de molibdeno (MOLY), calentado a 315°C.
Este convertidor convierte el NO2 de la muestra en NO, para que así pueda ser medido
utilizando el método de la quimiluminiscencia. El cambio entre medicion de NOx y
medición de NO es realizado mediante la vélvula NO/NOx.
AZV
NO/NOx
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
Rx
F
PMT
P
TEC
Ahora, introducimos una valvula Autozero (AZV). Esta válvula envía la muestra
periodicamenete hacia el exhaust. Durante ese tiempo, únicamente el Ozono entra a
cámara de reacción. La única señal que el analizador produce durante ese tiempo es
debido a las fuentes de ruido. Tomamos una medición de la salida del PMT, la
promediamos, y sustraemos ese promedio de las mediciones subsecuentes.
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
Rx
F
DRYER
PMT
F
P
TEC
Debido a que el ozonador de descarga de corona puede crear Acido Nitrico (HNO3) a partir del
Nitrogeno (N2) y del agua (H2O) presentes en el aire, colocamos un secador de membrana permeable
(DRYER) y un filtro (F) en la entrada del ozonador.
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
SF
Rx
F
DRYER
PMT
F
D
P
TEC
Finalizamos el diseño basico del analizador con un filtro de PTFE de 5 micrones para la muestra (SF) a la
entrada, y un destructor especial catalitico de Ozono (D) a la salida, a fin de eliminar el exceso de Ozono
del analisis.
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
SF
Rx
O
P
T
I
O
N
SAMPLE
F
SPAN
DRYER
PMT
F
D
ZERO
P
TEC
API ofrece un par de válvulas de Span y Zero opcionales para el Modelo 200A. Estas le
permiten al analizador conectarse directamente al sistema de calibracion.
HVPS
Electrónicamente, comenzamos con el PMT. Primero, usted necesitara una fuente
de alto voltaje (HVPS) para encenderlo. Utilizamos una fuente especial de corriente
limitante para proteger el PMT, aun si esta expuesto a demasiada luz.
CPU
HVPS
P
V-to-F
La salida del PMT es una corriente muy pequeña. Amplificamos esta corriente y la
cambiamos a voltaje en el preamplificador (P). Luego, la señal es transformada en
una señal digital usando el circuito de voltaje a frecuencia (V-to-F). La señal
resultante es almacenada en la memoria del microprocesador (CPU).
SWITCHER
T
CPU
HVPS
P
V-to-F
Es necesario controlar de manera estricta la temperatura del PMT. El enfriador del PMT es operado
utilizando un interruptor (SWITCHER) para el suministro de energia. Un termistor (T) mide la
temperatura del PMT. La señal del termistor es digitalizada en el circuito V-to-F y enviada a la CPU,
la cual a su vez controla el interruptor para regular la temperatura del PMT. API regula esta
temperatura entre 5 y 10°C. Por esta razon no se puede formar hielo en la carcasa del PMT.
SWITCHER
T
SP
ST
CPU
BT
HVPS
P
V-to-F
El Modelo 200A corrige los cambios de temperatura en la muestra, al ser medidos
con el termistor (ST) y por cambios en la presión de la cámara de reacción, que son
medidos con el transductor (SP). Una medicion de temperatura interna del
instrumento es realizado con un termistor (BT). Esta es llamada Temperatura de la
caja.
H
SWITCHER
T
ST
SP
CPU
BT
RT
HVPS
V-to-F
P
MFT
DP
El Modelo 200A tiene una cámara de reacción la cual es estabilizada a una temperatura de
50°C, mediante el uso de un calentador (H) que es controlado por la CPU y cuya temperatura
de control es medida por un termistor (RT). El flujo de ozono es medido por medio de un
transductor de flujo de masa (MFT), el flujo de la muestra es medido por medio de un
transductor de presion diferencial (DP) posicionado a través del orificio de flujo critico.
KYPD
RS232
CPU
CC-IN
El analizador tiene varias formas de comunicarse con el mundo exterior. Usted
puede ingresar comandos a la CPU por medio del teclado (KYPD), el puerto RS232,
o mediante entradas de contacto cerradas (CC-IN).
KYPD
DSPLY
RS232
RS232
CPU
I/O
CC-IN
ANALOG
El analizador puede arrojar diferentes clases de informacion por medio del display
(DSPLY), RS232, conector de entrada/salida digital (I/O), y tres salidas analogas
(ANALOG).
D-to-A
D-to-A
CPU
D-to-A
D-to-A
Las salidas análogas son de voltaje (o corriente) proporcional a la concentración de
NO, NO2, o NOx. La CPU envia los valores calculados de los convertidores Digital
a Análogo (D-to-A). Estos convertidores son muy estables y pueden ser
configurados y calibrados por el usuario.
+ -
D-to-A
NO
NO2
D-to-A
CPU
NOx
D-to-A
Test
D-to-A
Las salidas análogas son paralelas para que de este modo usted pueda enviar la señal
simultaneamente a un registrador de tipo carta, un datalogger o un PLC. Ellas
aparecen como terminales de tipo tornillo en el panel posterior del analizador. La
otra salida (TEST) se reserva para una salida de prueba a seleccion del usuario.
Model 200A
Felicitaciones! Ahora usted sabe lo basico sobre
Quimiluminiscencia de NO-NO2-NOx Modelo 200A.
el
Analizador por