Analítica de Oxigênio

Analítica de Oxigênio
Soluções de Medição de Oxigênio In-Situ
Resultados tangíveis para o seu processo
Competência da METTLER TOLEDO
METTLER TOLEDO
Compromisso com Inovação e Qualidade
Grupo METTLER TOLEDO
De origem suíço-americana, a empresa é especializada na área de instrumentos de precisão e oferece a mais completa gama de serviços a nível
mundial. Em 2010 a METTLER TOLEDO gerou receitas de aproximadamente
US$ 2 bilhões. As ações da companhia são negociadas publicamente na
Bolsa de Valores de Nova York desde 1997.
Presença mundial
A METTLER TOLEDO tem uma rede
mundial de distribuidores e mais
de 11.000 colaboradores. Fornece
suporte aos clientes oferecendo
amplo pacote de soluções para
cada etapa dos seus processos de
fabricação – desde o recebimento
de materiais, passando por todas
as fases da produção com medição de processo em linha, até o
controle final da embalagem,
logística e envio.
Os instrumentos da METTLER
TOLEDO são usados em pesquisa
e desenvolvimento, controle de
processos de produção e de qualidade. As indústrias farmacêutica,
química, de biotecnologia, alimentos e bebidas e cosméticos estão
entre os principais clientes.
Inovação e qualidade
A empresa possui excelente reputação devido as suas inovações, o
que é demonstrado pelos investimentos em pesquisa e desenvolvimento acima da média do setor.
Não poupamos esforços para alcançar os mais altos níveis de
qualidade, aplicando Gerenciamento de Qualidade Total a produtos e processos, particularmente
Representante (escritório principal)
Representante (escritório filial)
Fabricação
2
Organização de mercado (escritório principal)
Organização de mercado (escritório filial)
como parte do suporte fornecido
aos clientes em conformidade com
diretrizes internacionais.
Divisão Processo
Alinha às diretrizes do grupo, a
METTLER TOLEDO - Divisão Processo é especializada no fornecimento de sistemas para medição
contínua de variáveis analíticas
em líquidos e gases para processos industriais. Está dividida em
duas unidades de negócios,
Ingold e Thornton, ambas líderes
internacionalmente reconhecidas
em seus respectivos mercados
e tecnologias.
Líder em Analítica de Processo
A INGOLD e a THORTON tem um longo histórico na criação de soluções inovadoras
de alta qualidade para aplicações exigentes de analíticas de processo líquido.
A INGOLD foi fundada em 1948
pelo Dr. Werner Ingold. Hoje, fornece o mais completo portfólio de
soluções para medição analítica
em linha para processos industriais nos setores farmacêutico,
químico, de biotecnologia e de be-
bidas. A INGOLD oferece sistemas
para os parâmetros de medição de
pH/ORP, oxigênio dissolvido (OD),
CO2 dissolvido, condutividade e
turbidez. A THORNTON foi fundada
em 1963 pelo Dr. Richard Thornton, professor do MIT, e faz parte
da Divisão de Analítica de
Processo desde 2001.
A THORNTON é líder em medição
e controle do tratamento de água
pura e ultrapura, com tecnologia
complementar aos sistemas de
medição de processo da Ingold.
Analítica Fase Gás In-Situ: Meça onde realmente importa
Controlar o nível de oxigênio
gasoso no processo é importante
para garantir a segurança do
ambiente, das pessoas e dos
ativos. Com a mesma importância,
processos envolvendo oxigênio
como reagente devem ser
cuidadosamente controlados
para permanecerem dentro
dos limites de segurança.
M420
InPro 6850 iG
Com toda a tecnologia disponível
e experiência em sistemas para
medição em líquidos, a METTLER
TOLEDO desenvolve sistemas para
medição de oxigênio com significativos diferenciais:
– Capacidade in-situ: nossos sistemas são desenvolvidos para
medição em linha, exatamente
onde for necessário medir.
– Baixo custo de propriedade:
alto desempenho de medição
sem a desvantagem de
manutenção pesada.
– Robustez e estabilidade de
longo prazo para uso contínuo
nos ambientes mais hostis.
M400
Com extenso conhecimento em
controle de processo e automação
disponível para toda a equipe de
especialistas em aplicações
em todo o mundo, é oferecido
suporte para:
– aumentar a confiabilidade
do processo,
– otimizar o rendimento do produto,
– reduzir os custos de manutenção
e o inventário de peças
de reposição.
HART
®
FIELD COMMUNICATION PROTOCOL
GPro™ 500
3
Soluções em Linha
Meça o oxigênio in-Situ
e pare de se preocupar
A medição extrativa é um desafio sem um processo de condicionamento de
gás confiável. A METTLER TOLEDO oferece sensores que podem ser instalados
em linha, contornando todos os problemas de amostragem e condicionamento.
Medições extrativas...
Seu analisador extrativo de oxigênio pode ser tão bom quanto
o vínculo mais fraco da cadeia.
Em processos críticos para a
segurança, a confiança no
sistema é prioridade.
Comparação: Extrativo Vs. Medição in-situ
Entrada de Amostra
Válvula
Bomba
Medidor de Vazão
Para processos que exigem
monitoramento contínuo, cada
parada não programada afeta
diretamente a produtividade.
... que vem com um custo
Analisadores extrativos são
sistemas complexos que operam
em dependência do bom desempenho de cada componente.
Os problemas que devem ser
verificados regularmente são:
• manutenção e reparo
de componentes
•entupimento de linha causado
por condensação ou poeira
•tempo de resposta lento
devido a longas linhas de
amostragem.
Dez motivos
principais para
usar em linha
4
NOVO
Transmissor
Analisador
TDL
Sensor
polarográfico
Transmissor
Sem amostragem ou
condicionamento de gás:
menos peças, menos panes
Sem manutenção incômoda:
Calibração fácil
Medições diretamente no fluxo de gás:
medições mais representativas
Recuperação rápida do investim
ROI normalmente inferior a 6 me
Meça onde realmente importa
Saída de
Amostra
0
2
Lavador
mento:
eses
Filtro
Resfriador
Analisador
Medição extrativa
Custo/Benefício
Manutenção
Confiabilidade
Amostragem e condicionamento não são fáceis
As desvantagens dos sistemas extrativos são:
• manutenção preventiva pesada do sistema
• componentes de condicionamento
escolhidos incorretamente
• longo tempo de parada para manutenção
Medição in-situ: Traga o sensor para o processo
Custo/Benefício
Manutenção
Confiabilidade
Confiabilidade com simplicidade
Com um analisador de oxigênio em linha
montado diretamente no processo, amostragem
de gás e condicionamento tornam-se obsoletos.
Valores representativos do oxigênio são obtidos,
resultando em um controle de oxigênio mais
confiável e preciso.
A escolha de tecnologias para medição de oxigênio da METTLER TOLEDO
possibilita a capacidade de medição
in-situ, sem a necessidade da amostragem de gás ou condicionamento.
– Sensores polarográficos cobertos
por membrana são em grande
parte resistentes à umidade e
poeira: ideais para aplicações de
inertização.
– Os analisadores a Laser de Diodo
Sintonizável (TDL) fornecem o
mais alto nível de confiabilidade e
tempo de resposta mais rápido em
controle de processos e aplicações
de segurança.
Visite nosso centro de competências
www.mt.com / o2-gas
Sensor insensível à umidade:
fluxo de gás úmido é
bem aceito
Manutenção preventiva:
com a tecnologia ISM® integrada
Configuração simples do sistema:
aprovado para áreas de risco
Design robusto:
para as aplicações mais severas
Troca instantânea do sensor:
Recalibração sem interrupção
do processo
Facilidade de manutenção:
não é necessário conhecimento
especializado
5
Quando o assunto é controlar o oxigênio em condições severas de processo
com componentes potencialmente nocivos, é necessária uma visão detalhada de todos os fatores de desempenho do seu analisador de oxigênio.
Prevenção contra explosões
Quanto mais próximo o instrumento de análise se encontrar
do processo, melhor. Isto se torna
especialmente verdadeiro quando
o controle rigoroso é imprescindível
para garantir a segurança em processos potencialmente explosivos.
100
90
80
Sistemas Extrativos
TDL
70
60
%
até 60
omia
n
o
c
e
de
tos
u
c
de s
a útil
na vid
50
40
Freqüentemente, analisadores extrativos de oxigênio com sistemas
sofisticados de condicionamento
e amostragem deixam de realizar
medições confiáveis sem manutenção adequada.
TDL em linha
Os analisadores de Oxigênio a
Laser de Diodo Sintonizável (TDL)
da METTLER TOLEDO oferecem
o melhor de dois mundos: medições seguras in-situ com poder
de um analisador de gás.
Além disso, com o design inovador
do sensor da METTLER TOLEDO,
os esforços de instalação e manutenção são reduzidos ao mínimo.
Quando comparado com os TDLs
de tipo cross-stack, operações
enfadonhas como, por exemplo,
o alinhamento se tornam desne-
6
Facilitando a Decisão - Tabela Comparativa
Custos de Vida Útil de Sistemas Extrativos Vs.
Laser de Diodo Sintonizável (TDL)
Economia
Controle e Segurança do Processo
Clara Visão à Laser em Sua Corrente de Gás
Para Controle de Processo de Última Geração
30
20
10
0
(TDL = não
é necessária
amostragem)
Analisador Amostragem Engenharia Treinamento Manutenção
A solução de Laser de Diodo Sintonizável reduz significativamente os custos
relativos à vida útil do sistema
cessárias, reduzindo os custos
de instalação em cerca de 40 %.
Aplicações
• Controle da segurança
• Refinarias
• Queimadores
• Oxicloração em plantas de EDC
• Planta de VCM
• Sistemas de recuperação
de vapor
• Unidades de FCC
Série GPro™ 500: Conveniência do sensor in-situ
associada ao desempenho do analisador
Laser de diodo com
referência integrada
PENDING
C
US
PENDING
PENDING
Adaptações modulares do processo
Bocal de purga
Trajeto óptico dobrado
para maior precisão
Laser e detectores na
cabeça do sensor
Sonda com design
robusto para uso in-situ
Interface conveniente
A série GPro 500 da METTLER TOLEDO utiliza o
versátil
para diagnósticos
ACT M400 MAX
DLI transmissor
avançados e fácil instalação do sistema.
Tempo até a Manutenção: avaliação em
CAL
TTM tempo
real da qualidade do trajeto óptico.
Indicador Dinâmico de Vida Útil: estimativa
ACTútil remanescente
DLI
MAX do laser de diodo.
da vida
Max. °C
Days of operation
Dynamic Lifetime Indicator
Time to Maintenance
Adaptive Calibration Timer
Max. Temperature/ODI
Calibration History
Max. °C
Days of operation
Dynamic Lifetime Indicator
Adaptive Calibration Timer
TTM
CAL
Time to Maintenance
Benefícios
•Instalação de um flange
•Medição in-situ
•Fácil de instalar
•Baixo custo de propriedade
•Design compacto
•Praticamente sem manutenção
•Interface intuitiva do usuário de campo
•Baixo consumo de gás de purga
Max. Temperature/ODI
Calibration History
7
Conter o risco de explosão em processos com solventes inflamáveis e produtos potencialmente explosivos é prioridade em todos os setores. Os sensores de oxigênio polarográficos oferecem percepção superior dos níveis
de oxigênio com baixo custo de propriedade.
Oxigênio indesejável
O objetivo da inertização é evitar
situações de risco em potencial a
qualquer momento, mantendo o
nível de oxigênio abaixo do limite
após a dedução de um fator de
segurança.
Normalmente, as condições inertes
são obtidas controlando a vazão
e/ou aplicando baixa pressão a um
tanque. No entanto, este método
não fornece informações sobre a
concentração de oxigênio, cujo
conhecimento é particularmente
importante durante o enchimento
e esvaziamento do tanque. Além
disso, uma queda na temperatura
ambiente pode levar a uma
“inspiração” de ar no tanque
para evitar sua deformação.
Saiba o que está por dentro
Portanto, a medição de oxigênio é
incluída no sistema de inertização.
Em termos práticos, o local de
medição é altamente crítico para
se obter valores de oxigênio representativos, porque podem não
estar presentes condições de gás
homogêneas dentro do volume a
ser tornado inerte e podem existir
“pontos quentes” de oxigênio.
8
Concentração de oxigênio em Vol-%
Inertização
Controle de Inertização em Linha
Sem Amostragem, Apenas Medição
12
Limite de concentração de oxigênio (LOC)
10
Margem de segurança
8
Limite de intervenção superior
6
4
2
Limite de intervenção inferior
0
0
1
2
3
O controle de oxigênio garante condições inertes
Com a medição extrativa, estes
“pontos quentes” podem não ser
identificáveis. Além disto, longas
linhas de amostragem causam
atraso desnecessário da medição.
Exemplos de aplicações
bem-sucedidas:
• Monitoramento de centrífugas
e separadores
• Sistemas de moagem
• Cristalizadores
• Inertização do glove box
• Controle da atmosfera da torre
de pulverização
4
5
A verdade sobre o oxigênio
no processo
Os sensores polarográficos em
linha são preferíveis aos sistemas
extrativos porque permitem a
coleta de leituras de oxigênio
onde houver risco de explosão,
sem os problemas de longas
linhas de amostragem e tempos
de resposta desnecessariamente
longos.
Nova abordagem à inertização
A disponibilidade de soluções
polarográficas confiáveis abre
novos caminhos para um controle
de inertização rápido e otimizado.
Os sistemas de circuito fechado
com sensor em linha, analisador
com controlador PID integrado e
limite superior/inferior abrem
caminho para sistemas de
inertização autônomos a nível
de campo.
Benefícios
•Meça o oxigênio onde realmente
importa: no processo
• Manutenção em 2 minutos sem parada
do processo
•Sem interferência de muitos solventes
•Melhor controle de processo com controle do oxigênio em circuito fechado
•Tecnologia digital para diagnósticos
e sinais precisos
InPro 6850 i
Além disto, a medição de oxigênio
possibilita o gerenciamento
eficiente do consumo de gás inerte.
InTrac 777 e
Quando combinado com medição
de pressão, o controle de oxigênio
fornece a máxima segurança do
equipamento crítico.
M420
Com o sistema Tri-Lock® patenteado para
sondas InTrac®, o sensor pode ser removido
com segurança do fluxo de gás a qualquer
momento, sem interrupção do processo.
9
Controlar a cobertura de gás inerte em um tanque somente por pressão e vazão
pode levar à situação de “caixa preta”: a concentração de oxigênio é presumida,
mas nunca conhecida. Oxigênio extra é injetado para garantir inertização
suficiente. A medição do oxigênio dentro do tanque pode mudar isso.
70% de economia
30% de economia
Baseado em pressão Volume temporizado
Medição de oxigênio
ed
de m ição e
es
m
O que
os clientes
dizem
a • Solu
çõ
linh
Economia Inesperada
ada
a • Solu
çõ
linh
Em uma aplicação de inertização típica, usar a medição de oxigênio em linha
pode ajudar a economizar até 70% dos custos de inertização.
m
A abordagem convencional para
resolver esta tarefa envolve a
medição da pressão da câmara
de ar e/ou a medição da vazão
de gás inerte. No entanto,
depender somente destes
parâmetros indiretos para
controle de inertização apresenta
desvantagens significativas:
• A presença de oxigênio no
tanque não é quantificada.
Isto pode levar à produção
inconsistente de produtos.
• Por segurança, gás inerte
extra é bombeado para
garantir a inertização correta.
Isto resulta em consumo
elevado de gás inerte.
• Se não estiver sendo medida
a concentração de oxigênio
em gases inertes adquiridos
de diferentes fontes, não é
seguro misturá-los (não
presuma que “nitrogênio puro”
seja realmente puro).
Comparação de métodos de inertização
Consumo de gás de inertização
Volume de gás inerte injetado
Menos oxigênio, mais rendimento
Se a oxidação for prejudicial ao
produto, é necessária a inertização
dos tanques durante as etapas
de processo intermediárias e o
armazenamento final.
e
de m dição e
es
Inertização e Armazenamento
Soluções para Armazenamento e Inertização
para Proteger seu Produto com Eficiência
"Identificar potenciais dee
melhoria de custos faz pa
parte
arte da
nossa rotina. Com sistemas
em
mas
amperométricos de medição
dição de
oxigênio não apenas revelamos
oportunidades de economias
substanciais em nossa conta, como
também melhoramos nosso processo
ao assumirmos o controle da
inertização. Isso passou a ser um
fator chave de qualidade para nós.
Trecho do testemunho
original de um cliente:
10
Inertização eficiente
Com a medição de oxigênio em
linha, os custos de gás inerte são
minimizados. Como os sensores
polarográficos são insensíveis a
poeira, umidade e muitos gases
interferentes, eles podem ser
inseridos em linha para fornecer
valores precisos e confiáveis.
Benefícios
• Instalação diretamente em linha
• Alta disponibilidade operacional
devido ao conceito de manutenção
em 2 minutos
• Calibração somente com ar, para
baixo custo de propriedade
• Ampla cobertura de aplicações devido
à variedade de opções de configuração
• Alta faixa dinâmica de 50 ppm para ar
InFit 761
InPro 6850 i
M700
Sensores polarográficos: Como eles funcionam
O sensor de oxigênio é separado do gás de amostra por uma
membrana. Esta membrana é permeável ao oxigênio, mas
impede que componentes prejudiciais influenciem a medição.
No cátodo, o oxigênio é medido eletroquimicamente como
uma corrente elétrica para calcular a pressão parcial de oxigênio.
_
e
Cátodo
_
e
Eletrólito
Membrana
Silicone
PTFE
Malha de aço
R2 = 0.9999
Corrente do sensor (nA)
100% nitrogênio
21% oxigênio
100% oxigênio
Corrente do sensor (nA)
A saída de corrente é proporcional
à concentração de oxigênio (gráfico a direita). Para
obter esse relacionamento
inteiramente linear em
350
toda a faixa de medição
300
de 0 a 100% de oxigênio,
250
é aplicada uma tensão de
200
polarização de -675 mV
150
100
entre o ânodo e o cátodo
50
(gráfico a esquerda).
– 0.2
– 0.4
– 0.6
– 0.8
E (Volts)
– 1.0
– 1.2
350
300
250
200
150
100
50
0
21
100
O2 % Vol.
11
Centro de Competência de Oxigênio
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cwww.mt.com/o2-gas
www.mt.com
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Mettler-Toledo Ind. e Com. Ltda.
Analítica de Processo
Alameda Araguaia, 451
06455-000 Barueri-SP
Telefone 11 4166-7400
Sujeito a alterações técnicas
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