No domínio da produção de gás industrial, as Unidades Criogênicas de Separação de Ar (ASUs) são a base para a geração de oxigênio, nitrogênio e argônio de alta pureza. Como fornecedor líder de ASU criogênicos, testemunhei em primeira mão o papel crítico que os sensores desempenham na operação perfeita desses sistemas complexos. Neste blog, nos aprofundaremos nos diversos sensores utilizados em ASUs criogênicas, explorando suas funções, importância e como eles contribuem para a eficiência e segurança geral do processo.
Sensores de temperatura
A temperatura é um parâmetro crucial em ASUs criogênicas, pois o processo de separação depende do controle preciso da temperatura para atingir a pureza desejada do gás. Sensores de temperatura são usados em toda a planta para monitorar e regular a temperatura em vários estágios do processo.
Um dos tipos mais comuns de sensores de temperatura usados em ASUs criogênicas é o detector de temperatura de resistência (RTD). Os RTDs são altamente precisos e confiáveis, tornando-os ideais para medir temperaturas em ambientes extremamente frios encontrados em sistemas criogênicos. Eles funcionam medindo a mudança na resistência elétrica de um fio metálico conforme a temperatura muda. A platina é o metal mais comumente usado para RTDs devido à sua alta estabilidade e linearidade em uma ampla faixa de temperatura.
Os termopares são outro tipo de sensor de temperatura comumente usado em ASUs criogênicas. Eles consistem em dois fios metálicos diferentes unidos em uma extremidade, criando uma junção. Quando a junção é exposta a uma diferença de temperatura, é gerada uma tensão proporcional à diferença de temperatura. Os termopares são menos precisos que os RTDs, mas são mais robustos e podem suportar temperaturas mais altas e ambientes agressivos.
Sensores de temperatura são usados em vários locais importantes em uma ASU criogênica, incluindo os principais trocadores de calor, colunas de destilação e tanques de armazenamento. Ao monitorar continuamente a temperatura nesses locais, os operadores podem garantir que o processo de separação esteja operando dentro da faixa ideal de temperatura, maximizando a eficiência da planta e garantindo a qualidade dos gases produzidos.
Sensores de pressão
A pressão é outro parâmetro crítico em ASUs criogênicas, pois afeta o fluxo de gases e a eficiência do processo de separação. Sensores de pressão são utilizados para monitorar e controlar a pressão em diversos pontos da planta, garantindo que o sistema opere com segurança e eficiência.
Um dos tipos mais comuns de sensores de pressão usados em ASUs criogênicas é o sensor de pressão do extensômetro. Esses sensores funcionam medindo a deformação de um diafragma de metal fino quando a pressão é aplicada. A deformação provoca uma alteração na resistência elétrica de um extensômetro fixado ao diafragma, que é então convertido em uma leitura de pressão. Os sensores de pressão extensômetros são altamente precisos e confiáveis, tornando-os ideais para medir pressões em sistemas criogênicos.
Sensores de pressão capacitivos são outro tipo de sensor de pressão comumente usado em ASUs criogênicas. Esses sensores funcionam medindo a mudança na capacitância entre duas placas paralelas quando a pressão é aplicada. A mudança na capacitância é então convertida em uma leitura de pressão. Os sensores de pressão capacitivos são mais sensíveis que os sensores de pressão extensômetros, mas também são mais caros.
Sensores de pressão são usados em vários locais importantes em uma ASU criogênica, incluindo a entrada e saída dos compressores, os principais trocadores de calor e as colunas de destilação. Ao monitorar continuamente a pressão nesses locais, os operadores podem garantir que o sistema esteja operando dentro da faixa de pressão segura, evitando danos ao equipamento e garantindo a segurança do pessoal da planta.
Sensores de fluxo
Sensores de fluxo são usados em ASUs criogênicas para medir a vazão de gases e líquidos em vários pontos da planta. A medição precisa da vazão é essencial para controlar o processo, garantir a qualidade dos gases produzidos e otimizar a eficiência da planta.
Um dos tipos mais comuns de sensores de fluxo usados em ASUs criogênicas é o medidor de vazão com placa de orifício. Esses medidores funcionam medindo a queda de pressão através de uma placa de orifício instalada na tubulação. A queda de pressão é proporcional à vazão do fluido, permitindo que a vazão seja calculada. Os medidores de vazão com placa de orifício são simples, confiáveis e relativamente baratos, tornando-os uma escolha popular para medir vazões em sistemas criogênicos.
Os medidores de vazão de turbina são outro tipo de sensor de vazão comumente usado em ASUs criogênicas. Esses medidores funcionam medindo a velocidade de rotação de uma roda de turbina colocada no caminho do fluxo. A velocidade de rotação é proporcional à vazão do fluido, permitindo que a vazão seja calculada. Os medidores de vazão de turbina são altamente precisos e podem medir uma ampla gama de vazões, mas também são mais caros e exigem mais manutenção do que os medidores de vazão de placa de orifício.
Os sensores de fluxo são usados em vários locais importantes em uma ASU criogênica, incluindo a entrada e a saída dos compressores, os principais trocadores de calor e as colunas de destilação. Ao monitorar continuamente a vazão nesses locais, os operadores podem garantir que o sistema esteja operando dentro da faixa ideal de vazão, maximizando a eficiência da planta e garantindo a qualidade dos gases produzidos.
Sensores de nível
Sensores de nível são usados em ASUs criogênicas para medir o nível de líquidos em tanques de armazenamento e outros recipientes. A medição precisa do nível é essencial para garantir a operação segura da planta, evitando o enchimento excessivo ou insuficiente dos tanques e otimizando o uso da capacidade de armazenamento.
Um dos tipos mais comuns de sensores de nível usados em ASUs criogênicas é o sensor de nível flutuante. Esses sensores funcionam usando uma bóia que sobe e desce com o nível do líquido no tanque. A posição do flutuador é então detectada por um sensor, que a converte em uma leitura de nível. Os sensores de nível flutuante são simples, confiáveis e relativamente baratos, tornando-os uma escolha popular para medir níveis de líquidos em sistemas criogênicos.
Sensores de nível ultrassônicos são outro tipo de sensor de nível comumente usado em ASUs criogênicas. Esses sensores funcionam emitindo ondas ultrassônicas em direção à superfície do líquido e medindo o tempo que as ondas levam para retornar. O atraso de tempo é proporcional à distância entre o sensor e a superfície do líquido, permitindo o cálculo do nível. Os sensores de nível ultrassônicos não têm contato e podem medir níveis em uma ampla variedade de líquidos, mas também são mais caros e podem ser afetados por fatores como temperatura e umidade.
Sensores de nível são usados em vários locais importantes em uma ASU criogênica, incluindo tanques de armazenamento de oxigênio, nitrogênio e argônio. Ao monitorar continuamente o nível de líquido nesses locais, os operadores podem garantir que os tanques não sejam cheios demais ou insuficientes, evitando danos ao equipamento e garantindo a segurança do pessoal da planta.
Analisadores de Gás
Analisadores de gases são utilizados em ASUs criogênicas para medir a composição dos gases produzidos pela planta. A análise precisa dos gases é essencial para garantir a qualidade dos gases produzidos, atender às especificações do cliente e otimizar a eficiência do processo.
Um dos tipos mais comuns de analisadores de gás usados em ASUs criogênicas é o analisador paramagnético de oxigênio. Esses analisadores funcionam medindo a suscetibilidade magnética das moléculas de oxigênio. O oxigênio é paramagnético, o que significa que é atraído por um campo magnético. O analisador paramagnético de oxigênio mede a mudança no campo magnético causada pela presença de oxigênio na amostra de gás, que é então convertida em uma leitura de concentração de oxigênio.
Os analisadores de gás infravermelho são outro tipo de analisador de gás comumente usado em ASUs criogênicas. Esses analisadores funcionam medindo a absorção da luz infravermelha por moléculas específicas de gás. Diferentes moléculas de gás absorvem luz infravermelha em diferentes comprimentos de onda, permitindo medir a concentração de gases específicos. Os analisadores de gases infravermelhos são altamente sensíveis e podem medir a concentração de uma ampla gama de gases, incluindo dióxido de carbono, metano e monóxido de carbono.
Os analisadores de gás são usados em vários locais importantes em uma ASU criogênica, incluindo a saída das colunas de destilação e os tanques de armazenamento. Ao monitorar continuamente a composição dos gases nesses locais, os operadores podem garantir que os gases produzidos atendem às especificações do cliente, evitando problemas de qualidade do produto e garantindo a satisfação dos clientes.
Conclusão
Os sensores desempenham um papel crucial na operação de ASUs criogênicas, garantindo a eficiência, segurança e qualidade do processo de produção de gás. Sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de fluxo, sensores de nível e analisadores de gás são componentes essenciais de uma ASU criogênica, fornecendo dados em tempo real sobre os principais parâmetros do processo. Ao monitorar continuamente esses parâmetros, os operadores podem tomar decisões informadas, otimizar o processo e prevenir possíveis problemas.
Como fornecedor de ASU criogênicos, entendemos a importância do uso de sensores de alta qualidade em nossas fábricas. Trabalhamos em estreita colaboração com nossos clientes para selecionar os sensores mais adequados para suas aplicações específicas, garantindo que os sensores sejam confiáveis, precisos e de fácil manutenção. Nossos engenheiros e técnicos experientes também estão disponíveis para fornecer suporte técnico e treinamento aos nossos clientes, ajudando-os a aproveitar ao máximo suas ASUs criogênicas.
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Referências
- Perry, RH e Green, DW (1997). Manual dos Engenheiros Químicos de Perry (7ª ed.). McGraw-Hill.
- Kohl, AL e Nielsen, RB (1997). Purificação de Gás (5ª ed.). Editora do Golfo.
- Schweitzer, PA (1997). Manual de Técnicas de Separação para Engenheiros Químicos (3ª ed.). McGraw-Hill.
