DÚVIDAS MAIS COMUNS SOBRE O SENSOR PICCOLO

P.: O QUE MEDE REALMENTE UM SENSOR "PICCOLO"?

R.: Como todos os sensores de oxigênio (incluindo os sensores chamados de "CARBON SENSOR"),o sensor "PICCOLO" mede com precisão a quantidade de Oxigênio no gás.Isso é obtido pela comparação da quantidade de oxigênio em um gás conhecido utilizado como referência,o qual é normalmente o ar atmosférico com 21,9% O2.

P.: QUANTO OXIGÊNIO ESTA PRESENTE EM UM GÁS ENDOTÉRMICO.

R.: Aproximadamente 0,000000000000000001%.Os sensores de oxigênio de ZIRCÔNIA são os únicos meios de medir oxigênio em níveis tão baixos.Na verdade,eles excedem a precisão das medidas nesta faixa.

P.: EU ESTOU ACOSTUMADO A CONTROLAR MEU GERADOR COM "PONTO DE ORVALHO".O QUE EXATAMENTE É "PONTO DE ORVALHO"?

R.: Ponto de orvalho é um meio conveniente de medir a quantidade de água em um gás.É a temperatura exata na qual a água no gás iria iniciar a condensação na forma liquida da água.Por exemplo,se um gás tem um ponto de orvalho de 20C,a porção do mesmo que é puro vapor de água não irá condensar para água liquida a não ser que entre em contato com uma superfície que esta a 20C ou mais frio.Por exemplo,um Ponto de Orvalho de 20C corresponde exatamente a 0,67% de vapor de água ao nível do mar. Nós poderíamos da mesma maneira falar em PORCENTAGEM de água,mas ao invés disto nós fomos treinados a pensar em termos de PONTO DE ORVALHO.Isto é lamentável pois o conceito de "PONTO DE ORVALHO" é muito mais difícil de compreender que simplesmente porcentagem de água!

P.: COMO O OXIGÊNIO SE RELACIONA COM O PONTO DE ORVALHO?

R.: Em temperaturas elevadas (acima de 650 ºC),a reação química abaixo se auto sustenta,para todos os propósitos práticos,em equilíbrio:

H2 + 1/2 O2 < = > H2O

Esta reação nos diz que se nós conhecemos qualquer dois ou três gases envolvidos (hidrogênio,oxigênio ou vapor de água),nós podemos facilmente calcular a terceira.

Nas aplicações com gerador endotérmico,a quantidade de H2 é conhecida e mantém constante (aproximadamente 40% se o gás ENDO é gerador por Metano,ou 33% se é gerado por PROPANO como a maioria das instalações no Brasil).Se nós então medimos o conteúdo de oxigênio,nós podemos computar o conteúdo de vapor de água,e subseqüentemente converter para unidades de temperatura de ponto de orvalho.

Isto é o que os instrumentos de controle de atmosfera da MARATHON SENSORS INC.(CARBPRO;CARB PC;DUALPRO e MULTICARB) executam em sua programação - eles computam o PONTO DE ORVALHO pela medição de oxigênio assumindo-se um conteúdo de hidrogênio.

P.: PORQUE NÓS COMPUTAMOS PONTO DE ORVALHO? PORQUE NÃO UTILIZAR A PORCENTAGEM DE CARBONO CALCULADA?

R.: Isto é em fato um questão puramente de preferência pessoal.A lógica de utilizar PONTO DE ORVALHO tem duas razões:-Primeiro,é uma característica inerente ao gás,não é simplesmente projetada,e segundo,é uma unidade de medição familiar que pode ser diretamente verificada por um analisador de ponto de orvalho como o Alnor.

Porcentagem de Carbono pode também ser utilizada,mas %C não tem nenhum significado a não ser que uma temperatura seja especificada.Qual temperatura deve ser utilizada?A temperatura de funcionamento do Gerador (normalmente 1000ºC),ou a temperatura do "PICCOLO"(700-760ºC),ou a temperatura desejada no forno (780-980ºC)?Também,a verificação da %C requer gráficos e tabelas de referência,o que significa mais tempo e esforço.Em outras palavras,NÃO recomendamos %C como um método de monitorar e controlar um gerador.

P.: QUÃO ACURADO É O SENSOR PICCOLO COMPARADO COM O MEDIDOR DE PONTO DE ORVALHO ALNOR?

R.: A discrepância típica entre um medidor de ponto de orvalho Alnor e um ponto de orvalho calculado por um sensor PICCOLO é de +/- 2ºC.Contudo,muito esta na dependência de QUEM esta lendo o Alnor,o que direciona para um dos maiores benefícios da utilização do PICCOLO em primeiro lugar.Em testes que foram realizados em tratamento térmico entre operadores típicos,treinados para operar o Alnor,os resultados variam em até +/- 4ºC de dados previamente conhecidos.Portanto,o sensor PICCOLO pode ser realmente muito mais preciso que um Alnor.

P.:DESDE QUE O PICCOLO É MAIS PRECISO,EU POSSO ME DESFAZER DE MEU ALNOR,CORRETO?

R: A principal meta com geradores de gás endotérmico é qualidade de gás total.Qualquer método individual de análise de gás - Piccolo,Alnor,ou mesmo CO2,é insuficiente para garantir qualidade total por um longo período.Isto só pode ser garantido pela medição e comparação de no mínimo duas leituras independentes de modo rotineiro.Por exemplo,se uma leitura de Alnor é realizada uma vez ao dia como uma confirmação contra o Piccolo,é possível manter um alto grau de confiança que tudo esta bem se os resultados são coincidentes.

P.: O QUE OCORRE SE O RESULTADO DO ALNOR E O PICCOLO FORAM IGUAIS A SEMANA PASSADA MAS NÃO O SÃO ESTA SEMANA? O QUE ISSO PODE SIGNIFICAR?

R.: Se as leituras revelam uma discrepância maior que o esperado,existe um problema.Tecnicamente,os resultados estão dizendo que o conteúdo de H2 do gás endotérmico (e por conseguinte o CO também) não é aquele que deveria ser.Isto pode ocorrer se o catalizador está perdendo efeito (necessitando portanto queima de fuligem ou substituição),ou não esta na temperatura correta.

P.: QUAL A DURABILIDADE ESPERADA PARA A SONDA PICCOLO EM MEU GERADOR ENDOTÉRMICO?

R.: O sensor PICCOLO é garantido por doze meses contra qualquer defeito de fabricação com exceção da quebra da zircônia por choque térmico ou mecânico (excluindo-se obviamente abuso óbvio na operação como depósito elevado de fuligem).Uma durabilidade superior irá depender como nos demais sensores,na temperatura na qual o sensor opera,quais e quantos elementos contaminantes entrarão em contato durante a vida etc.Em geral,sensores PICCOLO em geradores de gás endotérmicos na temperatura entre 620ºC e 820ºC,operando com ponto de orvalho de 2ºC ou maior deve durar no mínimo 2 (dois) anos.

P.: COMO PODE O PICCOLO OPERAR EM TEMPERATURA INFERIOR AO GERADOR? COMO ISSO É OBTIDO?

R.: Foi descoberto durante o desenvolvimento do sensor PICCOLO que sua sensibilidade a variações de oxigênio no gás a ser analisado MELHORA em temperaturas mais baixas.Infelizmente,o sensor requer no mínimo 620 ºC para operar eficientemente,portanto a temperatura final de operação foi determinada entre 620ºC e 820ºC.Variações dentro desta faixa durante operação normal são aceitáveis;as equações de cálculo do PONTO DE ORVALHO serão automaticamente compensadas.Acima de 820ºC,a sensibilidade a alterações começam a degradar.

O sensor é ajustado a esta faixa de temperatura simplesmente controlando a profundidade de inserção dentro do refratário do gerador.A colocação de buchas e luvas para ajustar a temperatura e executada facilmente.

P.: EU PRECISO DE UMA BOMBA PARA RETIRAR A AMOSTRA DE GÁS PARA A SONDA PICCOLO?

R.: Se a pressão de saída do gerador é no mínimo 1 psi,uma bomba não é necessária.A pressão sozinha é suficiente para se obter 1.0 scfh de amostra de gás através do sensor.Virtualmente todos os geradores endotérmicos possuem uma pressão de saída na faixa necessária.Uma vez que o fluxo de gás de amostragem se iniciou através do sensor Piccolo,uma vazão IDÊNTICA de ar de referência é ajustada.Estas vazões devem ser verificadas periodicamente e ajustadas se necessário para garantir máxima precisão.

P.:SE O GERADOR POSSUI RETORTAS MÚLTIPLAS,DE ONDE O GÁS PARA ANÁLISE DEVE SER COLETADO?

R.: É possível que a saída de uma retorta seja diferente de outra por causa de vazamentos,idade do catalizador,temperatura não uniforme,dificuldades de passagem do gás entre o catalizador em uma retorta em relação a outra,etc.Portanto,é uma boa idéia instalar um sistema de retirada de amostra com pequenas válvulas manuais que permita qualquer retorta,ou a somatória de todas as retortas de serem enviadas para o Piccolo.Em operação normal,a somatória das saídas devem ser utilizadas,e a opção de leitura individual de retorta utilizada para situações de verificação de problemas.

P.:EU NECESSITO UM FILTRO NA LINHA DE AMOSTRAGEM?

R.: Sim.Se um filtro não for utilizado,partículas de carbono podem entupir a tubulação interna do Piccolo.Um filtro de 100 microns,pequeno volume,tipo com elemento de vidro-fundido.O filtro não deve ser do tipo que absorve água ou a precisão da leitura poderá ser severamente afetada se a umidade for removida.A METALTECH possui o filtro adequado disponível,o qual inclui um visor transparente para facilitar a inspeção do mesmo.

P.: QUE TIPO DE MANUTENÇÃO É NECESSÁRIA PARA O SENSOR PICCOLO?

R.: Além da manutenção de rotina de limpeza do filtro,o sensor PICCOLO deve ser submetido periodicamente a queima de fuligem para remover qualquer carbono que tenha penetrado na tubulação interior do sensor.Isto necessita ser realizado aproximadamente uma vez por semana,e é muito mais eficaz se realizado conjuntamente com a queima de fuligem total do gerador.A queima de fuligem consiste em colocar um fluxo de ar por aproximadamente 5-10 minutos.

Após a queima de fuligem,o sensor demorará aproximadamente uma hora para retornar a operação normal ( o eletrodo interno sofre oxidação durante a queima de fuligem e deve ser "reduzido" novamente pelo gás do gerador antes de retornar as leituras precisas).A METALTECH/MMI fabricam um pequeno painel que possui filtro;medidor de vazão;bomba de ar e uma pequena válvula solenóide,apta a ser conectada a qualquer sensor para realizar a queima automática de fuligem.

P.: COMO REALMENTE O SENSOR PICCOLO CONTROLA O PONTO DE ORVALHO DO GERADOR?

R.: Uma vez que o Ponto de Orvalho é computado ou seja calculado,o instrumento de controle de atmosfera MMI ajusta a relação básica AR/Gás para manter o PONTO de ORVALHO dentro do Set-Point.Por exemplo,se um set-point é de 4ºC (40ºF),e o Ponto de Orvalho calculado é de 2ºC (35ºF),o instrumento irá diminuir a relação ar/gás (pela subtração de gás ou adição de ar) até que o Ponto de Orvalho atinja 2ºC (40ºF).

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P.: COMO É AJUSTADA A RELAÇÃO AR/GÁS?

R.: Existe muitas maneiras possíveis.Embora o controle direto no carburador seja a opção mais imediata e obvia,é preferível permitir que o carburador execute seu trabalho pela mistura da maior porção do ar e gás do ajuste manual.Uma pequena vazão de ajuste de gás ou ar é então utilizada para suplementar a saída do carburador.Então,o sistema de controle ajusta a relação Ar/gás dentro de uma faixa bastante estreita.

P.: QUANTO DEVE SER A FAIXA DE AJUSTE PERMITIDA PARA A RELAÇÃO AR/GÁS?

R.: A relação deve possuir a capacidade de variar na faixa de +/- 15%.Por exemplo,com gás natural,a relação normal é aproximadamente 2,7:1 ar para gás.O projeto de ajuste deve ser desenhado para que possa variar entre 2,3:1 a 3,1:1.Se a relação Ar/gás necessitar sair fora dessa faixa,existe um problema serio que precisa ser investigado antes de simplesmente permitir maior entrada de gás ou ar.(Com o envelhecimento do catalisador,verifica-se que progressivamente uma faixa menor é necessária para manter o ponto de orvalho desejado).

P.: EU PRECISO AJUSTE DA GÁS E AR OU UM OU OUTRO ISOLADAMENTE É ACEITÁVEL?

R.: Falando rigorosamente,um é necessário.Contudo,se possuirmos os dois disponíveis permite o beneficio de ajustar o gerador sem nenhum ajuste prévio.Assim,se a relação precisar ser alterada,pode ocorrer em ambas direções.

Se somente uma é utilizada,é necessário ajustar o gerador com uma válvula motorizada aberta inicialmente em 50% de sua posição,assim poderá variar para cima ou para baixo posteriormente.Isto adiciona um complicador na partida do equipamento.

P.: QUAL TIPO DE VÁLVULA É MELHOR- tipo solenóide ou motorizada?

A.: Ambas trabalham bem se estiverem ajustadas adequadamente no inicio.Válvulas motorizadas são mais caras;requerem maior manutenção;maiores ajustes;vazamentos etc.Mas,elas proporcionam uma variação continua da vazão o que pode ser facilmente observado.

Válvulas solenóides não são tão caras,e quando operam em modo tempo-proporcional (característica de todos os modelos de instrumentos de controle de atmosfera MMI),proporciona resultados tão bons quanto as válvulas motorizadas.A parte desfavorável é que é um pouco difícil saber quando controle esta sendo aplicado sem olhar a saída do controlador.

P.: EXISTE A NECESSIDADE DE MEDIDORES DE VAZÃO PARA O AJUSTE FINO?

A.: Sim.É critico que a vazão de ajuste seja ajustada e monitorada através do uso de medidor de vazão independente.Caso seu gerador não possua um medidor de vazão para a vazão do gás "principal",é de extrema importância sua instalação.Isto ira permitir que seja computado a relação geral do equipamento em qualquer momento como uma checagem adicional.