ANALIZADOR DE DIOXIDO DE AZUFRE (SO2)

MARCA: API

MODELO: 100A

El Modelo 100A es un Analizador de Dióxido de Azufre, que funciona midiendo la Florescencia que producen las moléculas de SO2 al absorber luz UV. Es controlado por microprocesador y posee capacidad de registro de datos gracias a su memoria interna. Los datos almacenados pueden ser fácilmente extraidos a través de su puerto RS-232.

La molécula de SO2 produce Fluorescencia (relativamente libre de interferencias) mientras absorbe luz UV en el rango de 190 a 230 nm. Las Interferencias debidas a Aromáticos Polinucleares son removidas por un “Kiker”.

La luz producida por una Lampara de UV se filtra a través de un filtro de bandas de 214 nm y exita las moléculas de SO2 produciendo fluorescencia, la cual es medida por un PMT.

PRINCIPIO DE OPERACION

)1(*212 SOhvSO aI→+

( )( )[ ] )2(exp1 20 SOaxII a −−=

)3(* 222 hvSOSO KF +→)4()( 2SOKF =

La Intensidad de la luz de excitación en cualquier punto del sistema está dada por la ecuación (1), I0

es la intensidad de la luz UV, a es el coeficiente de absorción del SO2, x la longitud del recorrido y

(SO2) la concentración de SO2. SO2* es una molécula de SO

2en estado de excitación.

PRINCIPIO DE OPERACION

)3(* 222 hvSOSO KF +→)4()( 2SOKF =

)1(*212 SOhvSO aI→+

( )( )[ ] )2(exp1 20 SOaxII a −−=

ESPECIFICACIONES TECNICASRangos:

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 rangoSeleccionables 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.SMejor que 1% F.S0.5% lectura<20 seg (EPA)<100 seg al 95% (EPA)650 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°C0-95% HR, No condensante< 0.1 % por °C< 0.05 % por V7" x 17" x 23.6“ (178 mm x 432 mm x 610 mm)45 lb (20.5 kg) con Bomba Externa110V/60 Hz, 220V/50 Hz, 240 V/50 Hz 250 watts 230 V~, 50 Hz, 2.5ACategoría de Instalación (Categoría Sobrevoltaje) II. Grado de Polución 22.000 m altitud máxima± 100 mV, ± 1 V, ± 5 V, ± 10 V (Bi-Polar), 0-20 o 4-20 mA loop de corriente1 parte en 1024 del voltaje F.S12 de opto-aislador

PANEL FRONTAL

• Switch de Encendido

• 3 status LED’s

• Teclado, 8 pushbuttons

• Display 2 Líneas, 40caracteres

• 4 Campos: MODO, MENU, MENSAJE, CONCENTRACION

PANEL POSTERIOR• Suministro de Energía

• Venti lador

• Venteo

• Entrada Aire Zero

• Entrada Gas Span

• Entrada Muestra

• Registro de Datos

• DAS

• Control

• RS-232

• Salidas de Estado Auxil iares (DB-50)

SISTEMA NEUMATICO

• Filtro Entrada

• Kicker• Celda de Reacción

• Bomba

• Orificio de Flujo Crítico

VISTA SUPERIOR INTERNA

- Filtro de Muestra

- Scrubber (Opcional)

- IZS (Opcional)

- Sensor de Presión/Flujo

- Detector

- Fuente UV

- Modulo Suministro

- Bomba (externa opcional)

- Tarjeta Madre (V-F y CPU)

AB

C

D

Iniciamos con una lampara UV (A), un lente colimatante (B), una camara de reacción(muestreo) (C), y un detector de referencia (D). El rayo de luz pasa a traves de la camarade muestreo. El detector mide la intensidad de la luz.

Ahora adicionamos un filtro UV para que el rayo este solamente compuesto de luz con una longitud de onda de 214 nm.

Ahora agregamos una bomba para succionar la muestra a traves de la camara.

Si ponemos algo de SO2 en la camara , siempre que un fotón de 214 nm golpee una molecula de SO2, esta emitirá fluoresencia en la longitud de onda de 330 nm.

SO2

Agregando un filtro de 330 nm (F), un lente de enfoque (L) y un tubo detectorfotomultiplicador (PMT), podemos detectar la fluorescencia …. Ahora ya tenemos unanalizador.

SO2

PMT

F

L

Cuando usted enfria un PMT, este genera menos ruido. Entonces colocamos un enfriador Termoelectrico (C) para reducir la temperatura del PMT alrededor de 7°C.

SO2

F

C

Con el fin de eliminar todas las otras fuentes de ruido en el analizador, introducimos unObturador Oscuro (S). Cuando el obturador se abre, la luz pasa a traves de la celda de reacción.

SO2

S

Cuando el Obturador se cierra, no se origina ninguna fluoresencia y la unica salida se debe a las señales electrónicas y ópticas no relacionadas con la fluorecencia del SO2. Este intervalo de oscuridad es sustraido de las mediciones subsecuentes.

SO2

S

Las lamparas UV no son perfectamente estables. Para contabilizar su leve inestabilidad, elanalizador mide el cociente entre la intensidad de corriente de la lampara (D) y su valorcalibrado (C). A esto le llamamos cociente de la Lampara. El valor final de la concentracion es la salida del PMT (P) (dividida por 2), multiplicada por el cociente de la lampara (antes mencionado), menos la luz dispersa (S) y el intervalo de oscuridad (O).

SO2

P/2

D

P(D/C)/2- (S+O)

P

1/2

Electronicamente, empecemos con el PMT. Primero usted necesitara una fuente depoder de alto voltaje (HVPS) para encenderlo. Nosotros usamos una fuente decorriente limitante especial, para proteger el PMT aun cuando este es expuesto amucha luz.

HVPS

La salida del PMT es una corriente muy pequeña. Amplificamos esta corriente y lacambiamos a voltaje en el preamplificador (P). Desde alli la señal es transformadaen una señal digital usando el circuito de voltaje para fecuencia (V- F). La señal resultante es almacenada en la memoria del microprocesador (CPU).

HVPS

PV-to-F

CPU

Es necesario controlar la temperatura del PMT muy estrictamente. El enfriador del PMT es operado utilizando un interruptor de encendido (Switcher). Un termistor (T) mide la temperaturadel PMT. La señal del termistor es digitalizada en la tarjeta de Voltaje Frecuencia (V-F) y enviada a la CPU, la cual controla el interruptor para retgular la temperatura del PMT. APIregula esta temperatura entre 5 – 10°C. Por lo que no se puede formar hielo en la carcasa del PMT.

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

T

El modelo 100A corrige por cambios en la temperatura de la muestra, la cual es medida por un termisor (ST) y la presion de la muestra, medida por un transductor de presion (SP).También se efectúa una medición de la temperatura interna del instrumento mediante eltermistor (BT). Esta es llamada la temperatura de la caja.

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

TST SP

BT

La señal del detector de referencia (REF) es tambien amplificada por el preamplificador (P) y digitalizada para que la CPU pueda hacer el cálculo del cociente de la lámpara.

Adicionalmente, el modelo 100A tiene una cámara de reacción en la cual se establece una temperatura de 50°C mediante el uso de un calentador (H), el cual es controlado por la CPU. La temperatura de la Cámara de Reacción es medida por un temisor (RT).

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

TST SP

BT

REF

RT

H

Finalmente, el Obturador (SHUTTER) es controlado con base en el tiempo (una vez cada 30 minutos) por la CPU.

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

TST SP

BT

REF

RT

H

SHUTTER

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 por entradas de contacto cerrado (CC-IN).

CPU

KYPD

RS232

CC-IN

El analizador puede sacar diferentes clases de informacion por medio del display (DSPLY), RS232, el conector de entrada y salida digital (I/O), y tres salidas analogas (ANALOG).

CPU

KYPD

RS232

CC-IN

DSPLY

RS232

I/O

ANALOG

Las salidas analogas son voltage (o corriente) el cual es proporcional a laconcentracion del SO2. La CPU envia su valor calculado a los convertidoresDigital-Analogo (D-to-A). Estos convertidores son muy estables y pueden serconfigurados y tambien calibrados por el usuario.

D-to-A

D-to-A

D-to-A

CPU

Las salidas analogas son paralelas para que usted pueda simultaneamente enviar laseñal a un registrador de tipo carta, a un datalogger o a un PLC. Estas parecen teminales de tornillo en el panel tracero del analizador. Los dos sets son para rangos diferentes de SO2. El otro set (Test) es reservada para una prueba de salida a laseleccion del usuario.

+ -

SO2 (High)

D-to-A

D-to-A

D-to-A

CPU SO2(Low)

Test

Neumaticamente, el recorrido del flujo en el Modelo 100A inicia con un filtro paramaterial particulado de 5 micrones (F), la muestra pasa a través de la Cámara de Reacción (Rx) y finaliza con el exhaust de una pequeña bomba interna.

Rx Cell

F

PUMP

La rata de fllujo real (650 cc/min) es regulada por un orificio de fllujo critico (CO).Este flujo es medido por un transductor de flujo de masa (FL). La temperatura de la muestra (T) es tambien medida en la salida de la celda de reaccion, y la presionde la camara de reacción (P).

Rx Cell

F

PUMP

TFL

CO

P

Debido a que los hidrocarburos tambien emiten fluorescencia nosotros necesitamos una forma de eliminarlos de la muestra. Para hacer esto, el Modelo 100A emplea una membrana permeable “Kicker” la cual remueve los hidrocarburos pero deja las moleculas de SO2. Los hidorcarburos son entonces removidos por la bomba.

Rx Cell

F

PUMP

T CO

KICKER

700 cc/min

@ 30” Hg

700 cc/min.

@ 7” Hg

FL

P

API ofrece un par de valvulas en PTFE para Span y Zero controladas por la CPU.Estas le permiten al usuario conectar su calibrador directamente en el intrumento y de esta manera tener chequeos temporizados automááticos del zero y del span delinstrumento.

Rx Cell

F

PUMP

T CO

KICKER

SAMPLE

SPAN

ZERO

OPTION

FL

P

API ofrece una fuente interna de Zero y Span (IZS), que consiste de un depurador de carbono activado (SCRUB), un horno de tubo de permeacion (PERM), y un bypasspara evitar que el SO2 se acumule en el tubo de permeacion. De nuevo, un par devalvulas PTFE permiten la seleccion entre muestreo Span o Zero.

Rx Cell

F

PUMP

T CO

KICKER

SAMPLE

SPAN

ZERO

BYPASS

50 cc/min

PERM

SCRUB

FL

P

Felicitaciones! Ahora usted sabe lo basico sobre el Analizador de SO2 por fluorescencia UV Modelo 100A, pero sabia usted…..

Model 100A

Modelo 101AH2S

Pero sabía usted que si agregamos un depurador de SO2 (SCRUB) y un catalizadorde molibdeno, calentado alrededor de 315°C (MOLY), podemos convertir el Acido Sulfidrico (H2S) en la muestra en SO2. Ahora tenemos un analizador que es especificamente para sulfuro de hidrogeno…. Este es el modelo 101A. Este conserva todas las caracteristicas y el desempeño del Modelo 100A. Aunque elconvertidor “Moly” es mostrado como un dispositivo externo (grafica superior), enrealidad es una parte interna del instrumento.

Model 101ASCRUB

MOLY

Modelo 102ATRS

Model 102A

SCRUB OVEN

800 C

Otra modificacion del Modelo 100A es el Analizador de Sulfuros Reducidos Totales Modelo 102A, el cual utiliza un horno (OVEN) de 800°C en lugar del convertidor Moly. Un controlador de temperatura fija la temperatura del horno. El depurador, elhorno y el controlador estan ubicados en un gabinete separado.

SO2 de Alto Rango

Hay un problema cuando usted trata de operar un analizador SO2 de nivel ambiental en altosniveles (> 20 ppm): Las moleculas de SO2 en la parte delantera de la camara de reaccion (F)absorbe la luz de 214 nm, y debido a su concentracion causan “sombra” a las moleculas en la parte trasera de la celda (B). Esto causa problemas de no linealidad en el analisis.

SO2

F B

SO2 de Alto Rango

El Modelo 100AH resuelve este problema poniendo el detector de referencia (D) antes de lacamara de reaccion, usando un divisor de rayo de luz (BS). Tambien introducimos un orificio deflujo critico (CO) en la entrada de la muestra, ubicando la celda de reaccion bajo un vacio,reduciendo la densidad del gas que esta siendo analizado.

SO2

CO

BS

D