UNION INCA. Instruments. Sistema de análise de gás para as indústrias de biogás e gás natural. Designmodularparasoluções emaplicaçõesespecíficas

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1 UNION Instruments Sistema análise gás para as indústrias biogás e gás natural Designmodularparasoluções emaplicaçõesespecíficas Tecnologiassensoresvariáveis: NDIR,célulaseletroquímicas, paramagnetismo,acústico Comousemtrocaponto mediçãoparagasessecosou úmidos(resfriadorgáspeltier) Oprocedimentopatenteado aumentaotempousodos sensoreseletroquímicos Barramentointernodispositivo cominterfacespadrãoparatodos osmódulos

2 - Design, componentes medição, modos operação Estaunidamediçãoposerconfiguradapara umsistemacompletoequipamentosemcaixaspara operaçãoemáreasinternas,externasoucomriscos explosão,bemcomocomousemresfriadorgás amostraoutrocapontomedição(figura2) Equipamentoscompactosconfiguradosparauma aplicaçãoespecífica Emplanejamento Usarcomgasessecoseinstalaçãointerna Comousemtrocapontomedição Usarcomgasesúmidoseinstalaçãointerna Comousemtrocapontomedição Usarcomgasessecoseinstalaçãoexterna Comousemtrocapontomedição (anteriormenteoutdoor) Usarcomgasesúmidoseinstalaçãoexterna Comousemtrocapontomedição (anteriormenteoutdoor) Emplanejamento Comoo3000,masparauso emáreasexplosivas(zona) Figura : Série equipamentos Design modular (fotonaprimeirapágina)éumsistemamodular, configuraçãoflexívelparaanálisegásmulti-componentenasindústriasbiogásegásnatural.oconceitodofoisenvolvidoparaseconstruirum sistemaanálisefeitosobmedidaparaumaaplicaçãoespecíficausandomódulospadrãoparaosuprimentoeprocessamentodogásamostra,sensores, controleeprocessamentodados.issoproporciona osmelhoresresultadospossíveisanálise,itens custootimizadosnaproduçãoeoperação,prazoscurtosfornecimentoefacilitaoreparoe/oureposição componentes.emcontrastecomisso,osequipamentosdasérie000jáestãoconfiguradospara uma aplicação específica (por ex., gás natural). A tecnologiamediçãoanálisegás(figura4)foi senvolvidacomoumaunidainpenntenaqual todososcomponentescomosensores,bombas,válvulaseoutrasestãoconectadosaosistemacontrole pormeioumbarramentodispositivointerno.o posicionamentodossensores(comomódulossensores)pendaaplicaçãoatual. Oconceitomodularlevaàfiniçãodiferentessériesequipamentosprojetadasparaaplicações especiais(figura). Ostalhesdoesquemafinaldoequipamentopom serespecificadosusandoumconfiguradorequipamentos ( Sem resfriador amostra gás Para instalação a interna 3000 Para a instalação a externa 5000 Tecnologia medição Para operação o em áreas explosivas 8000 Continuar nuar com configurador Sistema controle PM: Ponto(s) Medição Com resfriador amostra gás Para instalação ação interna 4000 Para instalação ação externa 6000 Figura 2: Esquema (sem o 000)

3 Figura 3: Exemplos tipos sensores Tipos sensores (T número) Ossensorestambémapresentamumaconcepçãomodular.ElespermitemterminaraconcentraçãodoscomponentesgasososCH4,CO2,O2,H2S,eH2, bemcomoansidadogás,daqualsepoobter valorescaracterísticoscomoíndicewobbe,por caloríficoeoutros. Emummódulosensor,váriossensorespomser combinados,pondoserusadosparaterminarvariantesestruturapreferidas(combinaçãocomponentesgasososefaixamedição).estestipos sensores sãoindicadoscom"t número",eforamsenvolvidosparaaplicaçõesespecíficascomoaanálise biogásougásnatural;vejaafigura3. Paratalhesarespeitodossensores,consulteapáginaseguinte. Modos operação Deacordocomafunção,umequipamentooferece diferentesmodosoperação.osmotivosdissosão Depuração dos tectores eletroquímicos com ar paraaumentarsuavidaútil Alternânciaentreváriospontosmedição Proteçãopeçasmóveis,porex.,dasbombas Operação contínua em ciclos Operaçãoonlineconformescritaacima,mascom umamediçãoemintervalos,porex.,5minutos, porcausadoprocessamentointercalarpuração ardossensoresparaoscondicionar.usadapara medirh2seh2comsensoreseletroquímicosouem geralparapreservarpeçasmóveiscomoasbombas. Emtarefasmediçãoespecialmentecruciais,oprocedimentopatenteadoμPulsetambéméusado,aumentandoaindamaisotempooperação,afaixa medição,eaprecisãodamediçãodossensores. Operação com troca ponto medição Trocasequencialdatecnologiamediçãoemdiferentesfluxosgásamostra;porex.,emgrupos fermentadoresemusinasbiogáscomdiversassaídasouemdispositivosalerta. Operação semi-contínua Medição vários fluxos gás amostra como acima, mas com um "fluxo guia" preferencial. Uma trocaparaoutrosfluxosaserativadaexternamente (porex.,viaprofibus)éfeita,porexemplo,seocorreremirregularidasnofluxoguiaeestasprecisemser resolvidas,bemcomoparafinscontrole. Operação contínua (online) ModooperaçãoparamedirCH4,CO,CO2 ec2+por meiodondirbemcomoo2pelotectorparamagnéticooueletroquímicosemtrocanopontomedição.devidoaossensoresseremusadosnestemodo, umprocessopuraçãointermediárianãoénecessário;issoresultaemumaoperaçãoon-line Unida do NDIR 2 Bomba para gás processo 3 Unida µpulse com sensores eletroquímicos 4 Bomba para gás puração 5 Resfriador gás para bomba drenagem automática 6 Unida fonte energia (certificado por UL / CSA) 7 Interface PROFIBUS 8 Interface Ethernet (para serviço remoto) 9 Módulo entrada/saída (I/O) 0 Unida central com relógio em tempo real e memória em cartão SD (opção) Figura 4: Tecnologia análise

4 - Detectores e sensores Sensores no sign modular Ostectores sãoosverdairosreceptorescomponente-seletivoscomfonteluz(emprocedimentos ópticos),câmaramedição,filtroeelementosensível. Ossensores sãomódulos,queconsistememum ouváriostectoresbemcomocircuitosememória,por ex.,paradadoscalibração. Osmódulossensoresforamsenvolvidoseprécalibrados para faixas medição e componentes especiais,oucombinaçõesdosmesmos.assim,para integrá-losaumequipamento,alémdainstalação mecânica, é preciso apenas conectar o módulo comumpluguepormeiodobarramentodispositivo (figura6)aosistemacontrole.esteprocedimento simplesémuitoútilparareparosetambémemcaso alteraçõesnosensorporcausaidaousgaste. Paraosequipamentos,estãodisponíveissensorescomdiferentesprocedimentostecçãofísica ouquímica;vejaafigura5eacaixatexto. Calibração multi-ponto dos sensores Calibrar significamediredocumentarsviossistemáticosuminstrumentomediçãoumvalor"correto"sobcertascondiçõeslimite.parainstrumentos análisegás,gasescalibraçãosãousadospara esteobjetivo,easespecificaçõesconcentraçãostessãoconsiradascomo"corretas". Ossensoressãosemprecalibradosantesdaentrega,eosresultadossãosalvosdiretamentenomódulodosensorcomocurvascalibração. Porincluirváriospontosmediçãoaolongodafaixa medição,aformastascurvascalibraçãosão especificadascomprecisão,oquefacilitagranmente pós-calibraçõesmaistar.ooferecepós-calibraçãosimpleseeconômicacomarambiente parach4,c2+,h2seh2 acimazero bemcomo parao2 acimadafaixa. Osgasescalibraçãonecessáriosparaaoperação dos equipamentos geralmente são fornecidos pelousuário. Procedimento tecção NDIR Célula eletroquímica Paramagnetismo Acústico Figura 5: Procedimentos tecção Componentesgasososoupropriedasgasosasintificáveis CH 4,CO 2,CO,C 2 + O 2,H 2 S,H 2 O 2 Densidarelativa Sensores NDIR AtecnologiaNDIR(InfravermelhoNãoDispersivo)utilizaaspropriedasabsorventesdosgasesparaaradiaçãoluzno comprimentoondainfravermelho.filtrosaquadosselecionamumaradiaçãodoespectroumafonteluzquemostra umcomportamentotípicoabsorçãodogásemquestão.essaradiaçãopassaporumacélulamediçãocheiagás amostra.aatenuaçãodaradiaçãoqueocorrenesteprocessomostraograuconcentraçãodogás.detectorestérmicos (porex.,termopilhas)sãousadoscomoevidênciaradiação. Sensores eletroquímicos Muitosgasesreagemcomoutrassubstânciassobcondiçõesespecíficas.Seareaçãocausaaliberaçãoelétrons,eportanto umacorrentemensurável,oarranjocorresponnteéchamadocélulaeletroquímica.elaconsisteempelomenosdois eletrodosqueagemcataliticamenteconectadosporummeiocondutoreletricida(eletrólito)eumcircuito.nabordado eletrodo,gáseeletrólito,háumareaçãoquegeraumacorrente,esuaamperagemmostraograuconcentraçãodogás. Observação:vidoacondiçõesdoprocesso,ossensoreseletroquímicostêmumavidaútillimitada. Sensores paramagnéticos Diferentedamaioriadosgases,ooxigênioéparamagnéticoeportanto,éatraídoporumcampomagnético.Aforçaresultante dooxigênioemumcampomagnéticoserveparaanalisaraconcentraçãooxigênionogás.estaforçaémedidaeregistrada, porex.,porgerarummovimentogiratório,econvertidaemumsinalproporcionalaoconteúdooxigênio. Sensores acústicos (para medição nsida) Amediçãoacústicansidausaoimpactoumgásamostranaamplituoscilaçãoumaondasonorainduzida.Aamplitudosomtectadapelotransdutorpressãopendiretamentedansidadogásamostra.Uma câmarareferênciacomarambienteaumentaaprecisãodamedição.

5 - Controle e operação Sistema controle (sistema operacional tempo real) Osistemacontroleébaseadoemumsistemaoperacionaltemporealembarcado.Emtermoscomunicação,todososcomponentesestãoconectadospelo princípiomaster/slaveaobarramentointernodispositivo,quetambémcontrolaafonteenergia(figura 6).Ocontroledaventoinhagarantequeosistema análisesejasupridoenergiaefuncionesomentesea ventoinhaestiverfuncionando.omódulocomunicaçãoofereceapossibilidaorientadaaofuturoimplementar não apenas uma interface RS-232, mas tambémasinterfacesetherneteusb. Outravantagemdoconceitobarramentoestánofato queemumasubstituiçãoouinstalaçãocomponentesadicionaiséprecisoapenasligarouconectarum plugue. Configurações com o Ctrl Paratodosostiposconfiguraçõeseparaanálise erros, o software para PC Ctrl (Windows) é usadoemumcomputadorexternoviars232,usbou TCP. Ctrpossibilita Configuraçõescalibraçãoeciclosmemória Especificaçãotiposcalibraçãoeoperação Definiçãoparâmetrosdassaídasanalógicas Leituraevisualizaçãodadosmedição Para manutenção remota baseada na internet, o acessoremotoaoctrlépossível,porex.,para consultasmensagensstatus. USB Ethernet RS232 Módulo Sistema comunicação controle (Master) HMI Ventoinha da caixa Fonte energia 4-20 ma Controle da ventoinha Módulo I/O Sensor Sensor NDIR NDIR 2 Resfriador Peltier Pneumática puração Sensor Paramagn. Sensor Sensor 2 Contatos relé Bomba para ar Bomba para medição gás Troca do ponto medição Sensor 3 Figura 6: Componentes no barramento dispositivo Operação Opaineldooperadorestáfixocomoumasóunidano sistemacontroleounafrentedacaixadoequipamento.aoperaçãoéfeitapormeioumteclado membranaprojetadointencionalmenteparasersimples, fácilusareauto-explicativo. Afigura7mostraoselementosoperação(-3e5) bemcomooelementoexibiçãouniversal(4),que poseralternadoparadiferentesvalores. Porseconcentrarnasfunçõesrealmentenecessárias, osequipamentospomserusadoscomsegurançaatémesmoporpessoascommenosexperiência. Estãodisponíveisversõesemdiferentesidiomas(alemão,inglês,italiano,espanhol). Osistemaoperaçãoposerprotegidocomsenha contraacessonãoautorizado Exibiçãodosvaloresatuaisousalvosmedidospelosensor Exibiçãodocanalmediçãoatual Exibiçãodosvaloresmedidossalvos(osúltimos00valores) Exibiçãostatusecanal,bemcomovaloresopcionais medidoscomotemperaturaoupressão. Navegaçãopelaestruturadomenu Figura 7: Painel controle e mostradores

6 - Dados técnicos ) Peso [kg] Dimensões (LxAxP) [cm] 48x33x25 68x65x25 20x0x44 80x65x25 20x0x44 60x48x34 Grau proteção IP IP40 IP43 IP54 IP20 IP54 IP54 ) Lugar instalação interno externo interno externo interno Temperatura operação 5-45 C C 5-45 C C 5-45 C Resfriador gás Bomba connsado Bomba mangueira ou bomba jato 2) Entradas gás processo - 2 2) - 0 2) - 2 2) Entradas gás calibração - 2 2) - 2 2) Entradas gás puração Protetor contra chamas Alimentação Ex G IIC VAC, 50/60 Hz Consumo máximo energia 80 VA 00 VA 500 VA 250 VA 500 VA 00 VA Temperatura armazenagem Aprovação CSA (opcional) C Aprovação EX 4-20mA, RS-232, contatos relé, Ethernet (TCP/IP), Interfaces 2) Profibus-DP, Modbus-TCP, Modbus-RTU, Profinet Componente gasoso CH 4 CH 4 CH 4 CO 2 CO 2 C 2 + Componentes medição 3) Faixa medição Precisão medição Procedimento medição 0-00 Vol.-% ± % FS 4) (± Vol.-%) NDIR 0-5 Vol.-% ± 3% FS 4) (± 0,5 Vol.-%) NDIR 0 - Vol.-% ± 5% FS 4) (± 0,05 Vol.-%) NDIR 0-00 Vol.-% ± % FS 4) (± Vol.-%) NDIR 0-0 Vol.-% ±,5% FS 4) (± 0,5 Vol.-%) NDIR 0-20 Vol% ± 2,5% FS 4) (± 0,50 Vol.-%) NDIR ppm (Pulse) 500 ppm: ±30 ppm >500 ppm: ±5% v. MW 5) ppm (Pulse) 25 ppm: ± 3 ppm > 25 ppm: ± 5% v. MW 5) ppm ± 3% FS 4) ppm 000 ppm: ±30 ppm >000 ppm: ±3% v. MW 5) 0-00 ppm ± 3 ppm 0-50 ppm ±,5 ppm H ppm ± 5% FS 4) O Vol.-% ± 0, Vol% a ponto zero ±0, Vol% por 0 C ±3% d. VM 5), paramagnético SG (nsida relativa) SG (nsida relativa) Hi (por calorífico) Wi (Índice Wobbe) 0,2-2,2 ± % FS 4) Acústico 0,5-0,8 ± 3% FS 4) calculado 6) 8 -,5 kwh/m 0-4,3 kwh/m ±,5% FS 4) ± 2% FS 4) calculado 6) calculado 6) ) Nãoseaplicaàunidacontrole9 (instalaçãonogabinetecontrole) 2) penndodaversão 3) outrosmediantesolicitação 4) "FS":(FullScale)Escalaintegral-dovalorfinaldafaixamedição 5) "d.vm":dovalormedido 6) componentesmedidosanteriormente Figura 8: Dados técnicos

7 - Aplicação Aplicações multifuncionais Instrumentosesistemasparaanálisegássãonecessáriosemmuitasáreasdaindústriaprocessose gás.umaaplicaçãoespecialéaterminaçãoda composiçãogasescombustíveisconformeexigida noscamposdogásnatural,biogás,bio-metano,gás líquido,gásalto-forno,gáspobre,gásaterrosanitário,eoutros.parataisaplicações,oéespecialmente aquado. Isso não significa que os equipamentosnãopossamserusadosparaoutrasaplicaçõestambém,squeatarefaestejarelacionada aos componentes gasosos que o conseguetectar(ch4,co,co2,c2+,h2s,h2)ecorrespondaàfaixamedição. em uma usina biogás Aprincipalaplicaçãodoénageraçãoeprocessamento biogás. O tem a solução para as muitastarefasmediçãoemumausinabiogás(figuras9a),graçasaseumoloflexívelcomgeralmenteapenasumoudoisinstrumentos. OfezdaUNIONInstrumentshojeumdosfornecedorestecnologiaanálisemaisbemsucedidos daindústriabiogás. Silage m Fermentador Fermentador Fermentador Tocha 2 Limpeza do gás (carbono ativado) 3 Motor a gás 4 Processamento biogás 5 Fornecimento bio-metano 7 6 Condicionament o do biogás Linha gás natural Figura 9: Uso do em uma usina biogás Figura 0: Instalação do Ponto medição 2 Posição e aplicação Nos fermentadores, a composição do biogás cru (muito úmido!)éterminadaemdiferentespontos.issofornece informaçõesimportantessobreofluxodoprocesso. Naentradaparaatocha,acomposiçãogeralmenteoscilante dogásúmidoéterminadaparafinsmonitoramento emissão. Como o é especialmente aquado Válvulas resistentes aço inoxidável controladas por ar comprimidoeumresfriadorgásamostracomdrenagemavácuopermitemsugardiretamentegasesdosfermentadores.essadrenagemmantémaslinhaslimpaselivres connsado. Oresfriadorgásamostraanteriorgaranteumaanálise confiáveldogáscontendoconnsado(úmido). 3 4 Antesepoisdalimpezadogás(remoçãodoH2S),acomposiçãodogáséterminadaeassimofuncionamentoe/ou saturaçãodofiltrocarbonoativadosãomonitorados. Ummotoragásmonitoraacomposição(qualida)dogás quantoàsuaaquaçãoparaummotoragás OprocedimentopatenteadoμpulsepermiteumaterminaçãoprecisaH2Santesepoisdalimpezadogás(com trocadopontomedição)apesardagrandiferençana concentração AterminaçãoCH 4 garanteumapartidaeoperaçãoconfiáveldomotoragás.aterminaçãoh2sgaranteuma melhorproteçãodomotoragásedosistemaescape Na unida condicionamento, o biogás é monitorado quantoàsecura,pressãoeporcaloríficoparagarantirque atendaàsespecificaçõesexigidasparaquealimenteuma regásnatural. Antesepoisdoprocessamentodobiogás,acomposição dogáséterminada.issopermiteomonitoramentodaotimizaçãodobiogásnessafase. Nopontofornecimentoàregásnatural,aspropriedasdobiogáspomserconferidasumaúltimavez. AseletividadatecnologiamediçãoporIVpermiteuma mediçãocontínuatantodometanoquantodopropanono gásnaturalbiológicocondicionado. AsflexíveisfaixasmediçãocomIVpermitemomelhorajuste doinstrumentoparadiferentesfluxosgás(biogáscru,bio-metano,gásexaustão)bemcomoparaosrequisitosdosdiferentes procedimentosprocessamento(tecnologiadiafragma,limpezadaáguacomprimida,purificaçãocomaminaououtros). AversãoemconformidacomaATEXparausoematmosferasexplosivaspomedirtodososparâmetrosrelevantes nosistemafornecimento.issotornaumasalaseparada paramediçãosnecessária. Figura : Desempenho do em uma usina biogás

8 UNION Instruments Empresa,presençamercado,suporte AUNIONInstrumentséumaempresaalemãfundadaem 99comseemKarlsruheeoutraemLübeck.Suas atividassãocaracterizadasporconstantesinovaçõese seconcentramnatecnologiamediçãogásnaindústriaprocessosnoscamposcalorimetria(conteúdo energia dos gases) e análise gás (composiçãodosgases). Comatividascomerciaisem20países,aUNIONInstrumentsmonstraumagranpresençamercado queestásempreemexpansão.alémdospaíseseuropeus,achinaeoseuasãonossofoco,ontemosuma granfatiamercadonossegmentosrelevantes.as vendassãorealizadasprimariamentepormeiodistribuidores.comosmornosmeioscomunicaçãoe aprontidãoparaviagensintensivas,oconhecimento nossosespecialistasalemãesestádisponívelnomundo inteiroparatodososclientesinteressados. Figura 2: UNION Instruments, calibração aparelhos Orientação antes da compra OsignmodulardosequipamentosdaUNIONpermite umaconfiguraçãoespecíficaparaocliente.parafazer plenousossepotencial,recomendamosesclareceras tarefasfuturasantesdacompra:paraesteobjetivo,a UNIONInstrumentstemàsuadisposiçãoespecialistas qualificadoscomanosexperiêncianasaplicações. Suporte após a compra Mesmoamelhortecnologiaequipamentosnãoserá suficientesemmanutençãoqualificadanocorrer sualongavidaútil.paraisso,aunioninstrumentsofereceumaabordagemporníveis: Manutençãonolocalportécnicosbemtreinadosorganizadoslocalmente.Onúmeropaísescomesse serviçoestásendocontinuamenteaumentado. Manutençãodassesalemãsportécnicosprontos para viajar para todo o mundo. Esses arranjos são usadosaomesmotempoparadarsuporteetreinaros técnicoslocais. Manutenção remota da Alemanha com ferramentas mornasporcelulare/ouinternet. Umserviçopeçassobressalentesotimizadopararápidoenvio,eumavariedakitspeçassobressalentesecontratosmanutençãocompletamoleque serviçosoferecidospelaunioninstruments. Figura 3: UNION Instruments, assistência ao cliente Treinamento durante o comissionamento e em cursos centrais Mesmoumequipamentocomasmelhoresfuncionalidas só porá ser útil se manuseado aquadamente. Cursos treinamento aquados foram senvolvidos para complementar a documentação fornecidaehojefazempartedoqueéoferecidopor estasofisticadatecnologiamedição.aunioninstrumentsoferecesessõestreinamentodiretasduranteocomissionamentoe/oucursostreinamento centralsobrediversosassuntosespecíficos V UNION Instruments UNION Instruments GmbH Zeppelinstraße Karlsruhe Germany Alfstraße Lübeck Germany Phone +49 (0) Fax +49 (0) info@union-instruments.com