Procedimiento de calibración para sensores del Sistema Portátil de Monitoreo de Emisiones (PEMS)

Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa

Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa Universidad Nacional Autónoma de México Antigua carretera a Pátzcuaro No. 8701, (443) 322-27-77 ext 42510

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Contenido Procedimiento de calibración para sensores ...................................................................... 1

1. Introducción ................................................................................................................... 1

2. Equipo y suministros requeridos .................................................................................... 1

3. Procedimiento de calibración de gas .............................................................................. 2

4. Procesamiento de Datos ................................................................................................ 5

5. Actualización del equipo y mantener registradas las constantes de calibración. ............. 5

6. Información adicional Sensor CO2 .................................................................................. 6

Índice de figuras Figura 1. Ventana Tera Term al momento de presionar el botón “reset” en el equipo. ...... 3 Figura 2. Ventana Tera Term al momento de calibrar CO2. ................................................. 4 Figura 3. Ventana Tera Term para una calibración exitosa de CO2. ..................................... 4

Índice de tablas Tabla 1. Calculo de la constante de CO............................................................................... 5

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Procedimiento de calibración para sensores

1. Introducción Es necesaria una calibración regular para mantener la alta precisión del sensor del equipo. Con el tiempo los equipos acumulan polvo y partículas en suspensión (PM), las constantes de calibración y los valores de fondo (background) cambian. Con el fin de minimizar el riesgo de grabación de datos inexactos se recomienda una frecuencia de calibración de al menos una vez al año.

La dispersión de luz en el sensor de partículas (PM) de la caja del sensor no necesita recalibración. El sensor de CO requiere un procedimiento de recalibración estándar, el cual se describe en las siguientes secciones. El sensor de CO2 se autocalibra, aunque ARC recomienda volver a normalizar el sensor cada vez que se realiza una calibración del sensor de CO. Este procedimiento de normalización del sensor de CO2 también se presenta.

2. Equipo y suministros requeridos Constante de calibración y registro de antecedentes de la constante: Crear y mantener una hoja impresa de las constantes de calibración en el sitio de pruebas de equipos. Actualizar la hoja con nuevas constantes y seguimiento de las tendencias en las constantes para evaluar el rendimiento del equipo.

Gases de calibración:

Gas Cal 1 0 ppm de CO 100 ppm de CO2 balance en aire

Gas Cal 2 100 ppm de CO 3000 ppm de CO2 balance en aire

Gas Cal 3 100% Nitrógeno ultra puro

Nota: Estos son ejemplos de concentraciones de calibración, otros tanques para calibrar pueden tener diferentes concentraciones.

Calibrar el medidor de caída de presión (el medidor de caída de presión del equipo puede ser utilizado para este propósito, aunque no es conveniente).

• Debe colocarse adecuadamente (se requiere posición vertical).

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• La aguja del medidor debe estar en posición vertical y marcar cero (por ejemplo: 2.5 pulgadas de agua sobre una escala de 5 pulgadas; 0 pulgadas de agua sobre una escala de -2.5 a 2.5 pulgadas).

• Se deja un puerto abierto y se conecta un accesorio tipo “T” al otro puerto. Esta conexión tipo “T” conecta el gas de calibración y los sensores del equipo. Esta disposición permite que la presión positiva del gas de calibración que se va a medir se iguale con respecto a la presión negativa proporcionada por la bomba del equipo. En otras palabras, el gas está siendo suministrado desde el tanque a la misma velocidad de flujo que está siendo aspirado por la bomba de vacío del equipo (caja de sensores). Cuando se aplica el gas de calibración a la caja de sensor, el regulador de tanque de gas de calibración debe ajustarse para el punto en el que el medidor de caída de presión es cero (aguja en posición vertical). Nota: Si se suministra una presión mayor en el manómetro, comprobar que el tapón de desfogue ubicado en la parte posterior del manómetro este cerrado. En caso contrario poner el tapón para nuevas calibraciones.

3. Procedimiento de calibración de gas 1. Compruebe que el indicador de presión se encuentre en cero (vertical). 2. Conecte el equipo al ordenador y ejecute la macro “Logger” para iniciar el registro

de datos. Cuando se indiqué, introduzca un nombre de archivo que incluya:

a) ¿Qué está calibrando (Gas/CO)? b) ¿Qué equipo está calibrando (20XX)? c) Fecha del día de calibración.

Ejemplo: Para una calibración del sensor CO con el equipo 2036 el 21 de febrero de 2014, un nombre de archivo apropiado podría ser: calCOSbox2036on02.21.14.csv

Deje que la caja del sensor funcione durante al menos 10 minutos para estabilizar los sensores.

3. Conecte la salida del gas de calibración a la conexión tipo “T” y la salida de muestra de la conexión tipo “T” del manómetro al equipo.

4. Cierre la válvula de los reguladores. Abra totalmente las válvulas de los tanques durante la calibración.

5. Abra la válvula del regulador con el gas de calibración 1. Percibirá que algo de gas está saliendo de la manguera hacia el manómetro. Ajuste el regulador en el tanque para que la aguja del manómetro mantenga cerca de cero. Es posible que tenga que ajustar el regulador a lo largo de la calibración.

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6. Ejecute el gas de calibración 1 por 500 segundos o hasta que el CO y el sensor de CO2 tengan una salida estable y plana. Se puede observar la respuesta de los sensores con Livegraph.

7. Cuando la respuesta se estabilice, conecte la manguera del gas de calibración 2 y abra la válvula del regulador del gas de calibración 2 y compruebe que el gas está fluyendo por la manguera. Ajuste el regulador de gas de calibración 2 de modo que la aguja del manómetro permanezca en cero. Es posible que tenga que ajustar el regulador a lo largo de la calibración.

8. Ejecute el gas de calibración 2 por 500 segundos o hasta que los sensores de CO y CO2 tengan una respuesta estable y plana. A continuación, cierre la válvula reguladora del gas de calibración 2 y desconecte el tubo de gas de calibración de la conexión tipo ”T”.

9. Ejecute el gas de calibración 3 (nitrógeno ultra puro) durante 500 segundos o hasta que el sensor de CO2 tenga una respuesta estable y plana.

10. Mientras que el gas de calibración 3 se está ejecutando, salga de Livegraph cerrando la ventana Plot, y asegúrese de que la ventana Tera Term esté abierta. Pulse el botón “reset” en el equipo y se observará lo siguiente:

Figura 1. Ventana Tera Term al momento de presionar el botón “reset” en el equipo.

La ventana Tera Term indica que escriba la palabra “cal” y presione “enter”. Esto pone la caja del sensor en el modo de calibración, y le permite modificar las constantes de calibración para el sensor de CO2. A continuación Tera Term mostrara la siguiente ventana:

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Figura 2. Ventana Tera Term al momento de calibrar CO2.

Escriba "4" y presione “enter” para entrar en modo de interacción con el sensor de CO2. A continuación escriba el siguiente comando: "U\r\n" seguido de “enter”.

El equipo devolverá una cadena de números que empiezan con la una "U" mayúscula. Se trata de una calibración exitosa de CO2. Después apague el equipo.

Figura 3. Ventana Tera Term para una calibración exitosa de CO2.

11. Ahora que ha terminado la calibración, encienda de nuevo el equipo y deje que el aire ambiente recorra la caja de sensores durante unos 15 minutos para purgar el gas de calibración de los sensores.

12. Antes de cerrar los tanques, tome nota de la presión del tanque. El momento de pedir un nuevo tanque es cuando la presión ha bajado a aproximadamente 200 psi. Ya cerradas la válvulas de los tanques, abra las válvulas de los reguladores para despejar la presión.

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4. Procesamiento de Datos 1. Abra el archivo de calibración csv. 2. Guarde el archivo como un archivo de Excel. Si usted está planeando hacer muchas

calibraciones, es posible que desee almacenar los archivos de calibración en un lugar separado de su ordenador con fines de organización.

3. A la derecha de la última columna de datos, crear una tabla con las siguientes columnas:

Tabla 1. Calculo de la constante de CO

Columna/Fila J K L M

4 CO Tiempo de inicio (segundos)

Tiempo de fin (segundos)

5 Gas 1 (ppm) = CO ppm en Gas 1 (Ex.0)

6 Gas 1 (logunits)

=promedio (CO de Gas 1)

Inicio (seg) del promedio del gas 1

Fin (seg) del promedio del gas 1

7 Gas 2 (ppm) =CO ppm en Gas 2 (Ex. 100)

8 Gas 2 (logunits)

= promedio (CO del gas 2)

Inicio del promedio del gas 2 (seg).

Fin del promedio del gas 2 (seg).

9 Span (ppm) =K7-K5

10 Span (logunits) =K8-K6

11 Constante calibración (ppm/logunits) =K9/K10

12 CO cero (logunits) =K6

4. Crear un gráfico de dispersión de los datos en la columna A (segundos) y la columna del CO.

5. Localice los períodos de prueba cuando el equipo detecta al Gas 1 y Gas 2. 6. Registre las horas de inicio y final de estos periodos en las celdas correspondientes

de las columnas L y M. 7. Con estos tiempos de inicio y fin, crear valores promedio de CO (de la columna B)

en las celdas apropiadas en la columna K. 8. Ponga las celdas K11 y K12 en negritas. Son la constante de calibración y CO cero

respectivamente.

5. Actualización del equipo y mantener registradas las constantes de calibración. Las constantes de calibración se almacenan en el cerebro de la caja de sensores que está en el equipo (DAQ), igual que los traslados de origen. Introduzca la información de CO que se ha calculado en la parte anterior del sensor DAQ para completar la calibración de gas.

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1. Conecte el ordenador al equipo con Terra Term. 2. Encienda el equipo y teclee "cal" cuando se le pida. 3. En el menú principal introduzca “2” para el menú de calibración. 4. Introduzca “0” para el canal de CO, a continuación cambie el valor de la constante

de CO con el nuevo valor. 5. Pulse “enter” para volver al menú principal. 6. Escriba “3” para el offset del menú principal. 7. Registre el valor anterior de CO. Calcule el nuevo offset sustrayendo el cero offset

de la calibración del anterior cero offset.

Nuevo cero offset (logunits) = Anterior cero offset (logunits) – cero offset de calibración (logunits)

Nuevo cero offset (logunits) = nuevo número para ingresar en DAQ.

Anterior cero offset (logunits) = número actualmente almacenado en DAQ.

Cero offset de la calibración (logunits)) = celda K12 cuando el sensor de CO se expuso a 0 ppm de CO.

8. Seleccione el canal de CO e introduzca el nuevo valor. 9. Apague el equipo, luego vuelva a encenderlo. Escriba "log" para empezar el flujo

de datos e inspeccionar el archivo para asegurarse de que la constante de calibración CO se actualizó correctamente. Inspeccione los datos de CO para asegurarse de que está leyendo alrededor de 0, que indica que el offset se ha actualizado correctamente.

6. Información adicional Sensor CO2 Calibración CO2: El sensor de CO2 emite unidades de ppm y de acuerdo con la manufacturera del sensor no necesita ser calibrado. Si se hacen cambios en el cero offset del CO2 o valores de calibración, deben ser hechos en comunicación directa con el sensor de CO2 para cambiar los parámetros almacenados en el cerebro de sensor de CO2, como en el paso 7. Para más información sobre la calibración de CO2, por favor consulte la documentación proporcionada por el fabricante del sensor. En concreto, se recomienda el documento titulado Sección "AN0114_2_CO2S-PPMUserGuide.pdf" 5.1 o 5.2. Se recomienda ajustar el cero del sensor de CO2 siguiendo las instrucciones del documento antes mencionado.