ANALIZADOR DE OXIDOS DE NITROGENO (NOX

ANALIZADOR DE OXIDOS DE NITROGENO (NOX)

MARCA: API

MODELO: 200A

El Modelo 200A es un Analizador de Oxidos de Nitrógeno, que mide la concentración Oxido Nítrico (NO), Oxidos Totales de Nitrógeno (NOx) y por cálculo determina la concentración de Dióxido de Nitrógeno (NO2). Utiliza como principio de funcionamento la Quimiluminiscencia emitida por la reacción en fase gaseosa (GPT) del NO2 con el O3.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Si usted mezcla Ozono (O3) y Oxido Nítrico (NO) en fase gaseosa, todas las veces que choque una molécula de (O3) con una molécula de (NO), se producirá una reacción química que liberará una luz llamada “Quimiluminiscencia”.

O3 NOO3O3O3O3O3O3O3O3O3O3O3 NONONONONONONONONONONO


Esta es una reaccion que se lleva a cabo en dos etapas: primero el Ozono y el NO secombinan para formar una molecula de NO2 “excitada” y una molecula de Oxigeno (O2).

O3 + NO → NO2* + O2


Esta molecula de NO2 “excitada” rápidamente retorna a su estado normal de exitacion, liberando su exceso de energia como un fotón (hv), cuya longitud de onda central es alrededor de 1100 nm. La Intensidad de luz producida es directamente proporcional a la concentración del NO presente. DichaIntensidad es medida por un Tubo Fotomultiplicador (PMT)

NO2* → NO2 + hυ1100 nm


Otra forma de que libere su energia es colisionando con otra molecula (M), no obstante en este proceso no se liberaría ningún fotón. Para evitar la posibilidad de una colision, la cámara de reaccion del Modelo 200A es mantenida bajo vacio.

NO2* + M → NO2 + M*


Para medir los Oxidos de Nitrógeno Totales (NOx), el Modelo 200A convierte todos los Dióxidos de Nitrógeno (NO2) en Oxido Nítrico (NO), utilizando para este fin un Convertidor Catalítico de Molibdeno. Ahora el Modelo 200A mide la concentración del (NO) y de esta manera obtiene el valor de los Oxidos de Nitrógeno Totales (NOx). Mediante una simple substracción el Modelo 200A calcúla la concentración de Dióxido de Nitrógeno (NO2).

3NO2 + Mo → 3NO + MoO3

ESPECIFICACIONES TECNICASRangos:

Unidades:Ruido del Zero:

Ruido del Span:

Límite Detectable mas bajo:Desviación del Zero (24 h):Desviación del Zero (7 d):

Desviación del Span (7 d):Linealidad:Precisión:

Tiempo de Retrazo:Tiempo de Subida/Caida:

Flujo de Muestra:

En incrementos de 1ppb desde 50ppb hasta 20,000ppb, rangos duales o auto rangoSeleccionables ppb, ppm, µg/m3, mg/m3

< 0.2 ppb RMS (EPA)< 0.5% lectura RMS (EPA) (arriba de 50 ppb)< 0.4 ppb (EPA)< 0.5 ppb< 1.0 ppb< 0.5 % F.SMejor que 1% F.S0.5% lectura<20 seg (EPA)<60 seg al 95% (EPA)500 scc/min. ± 10%

ESPECIFICACIONES TECNICAS

Rango de Temperatura:Rango de Humedad:

Coeficiente Temperatura:Coeficiente Voltage:

Dimensiones (H x W x D):

Weight:Suministro:

Condiciones Ambientales:

Salida Recorder/DAS:

Resolución Salida Análoga:Salidas de Estado:

5 – 40°C0-95% HR, No condensante< 0.1 % por °C< 0.1 % por V7" x 17" x 23.6“ (178 mm x 432 mm x 610 mm)43 lb (20 kg) con Bomba Externa110V/60 Hz, 220V/50 Hz, 240 V/50 Hz 250 watts 230 V~, 50 Hz, 2.5ACategoría de Instalación (Categoría Sobrevoltaje) II. Grado de Polución 22.000 m altitud máxima± 100 mV, ± 1 V, ± 5 V, ± 10 V (Bi-Polar), 0-20 o 4-20 mA loop de corriente1 parte en 1024 del voltaje F.S12 de opto-aislador

PANEL FRONTAL

• Switch de Encendido• 3 status LED’s • Teclado, 8

pushbuttons• Display 2 Líneas, 40

caracteres• 4 Campos: MODO,

MENU, MENSAJE, CONCENTRACION

PANEL POSTERIOR• Suministro de Energía• Ventilador• Venteo• Entrada Aire Zero• Entrada Gas Span• Entrada Muestra• Registro de Datos• DAS• Control Remoto• RS-232• Salidas de Estado

Auxiliares (DB-50)

SISTEMA NEUMATICO

• Filtro Entrada• Convertidor de

Molibdeno• Válvula Bypass• Válvula de AutoZero• Cámara de Reacción• Filtro• Secador• Generador de Ozono

VISTA SUPERIOR INTERNA

- Filtro de Muestra- Módulo Sensor- Generador de Ozono- IZS (Opcional)- Convertidor de Molibdeno- Sensor de Presión/Flujo- Modulo Suministro- Bomba (externa opcional)- Tarjeta Madre (V-F y CPU)

Para construir un analizador de NO, iniciamos con una pequeña cámara de reacción (Rx) y un generador de Ozono (O3 GEN). El generador de Ozono trabaja rompiendo lasmoléculas de oxígeno en el aire, utilizando para éste fin un campo eléctrico muy grande.Algo de este oxigeno se transforma en ozono (O3). A este método de producción deOzono se le denomina método de descarga de corona.

Rx

O3 GEN

Ahora agregamos una bomba (P) y una fuente de muestra……

Rx

O3 GEN

SAMPLE (NO)

P

Recuerde: Necesitamos que la cámara este bajo vacio. Entonces, para regular el flujo einducir una caida en la presion antes de la cámara de reaccion, adicionamos dos orificiosde flujo critico (CFO). Ahora la presión de la cámara de reaccion es reducida aproximadamente hasta 5” Hg.

Rx

O3 GEN

SAMPLE (NO)

P

CFO CFO

Cuando la muestra contiene NO, nosotros podemos medir la reaccion de quimiluminiscencia resultante con un detector de sensible llamado Tubo Fotomultiplicador (PMT).

Rx

O3 GEN

SAMPLE (NO)

P

PMT

Ahora colocamos un filtro optico (F) en frente del PMT para que así solo se detecten los fotones debidos a la quimioluminiscencia (1100 nm). Tambien enfriamos el PMT con unenfriador termo-electrico (TEC) para eliminar las interferencias debidas al ruido del PMT.

Rx

O3 GEN

SAMPLE (NO)

P

PMT

F

TEC

Los NOx son la suma de dos gases: NO y NO2. Para medir NO2, periodicamente pasamos la muestra a través de un convertidor de molibdeno (MOLY), calentado a 315°C.Este convertidor convierte el NO2 de la muestra en NO, para que así pueda ser medido utilizando el método de la quimiluminiscencia. El cambio entre medicion de NOx y medición de NO es realizado mediante la vélvula NO/NOx.

Rx

O3 GEN

SAMPLE

P

PMT

F

TEC

NO/NOx

MOLY

Ahora, introducimos una valvula Autozero (AZV). Esta válvula envía la muestraperiodicamenete hacia el exhaust. Durante ese tiempo, únicamente el Ozono entra a cámara de reacción. La única señal que el analizador produce durante ese tiempo es debido a las fuentes de ruido. Tomamos una medición de la salida del PMT, la promediamos, y sustraemos ese promedio de las mediciones subsecuentes.

Rx

O3 GEN

SAMPLE

P

PMT

F

TEC

NO/NOx

MOLY

AZV

Rx

O3 GEN

SAMPLE

P

PMT

F

TEC

MOLY

F

DRYER

Debido a que el ozonador de descarga de corona puede crear Acido Nitrico (HNO3) a partir del Nitrogeno (N2) y del agua (H2O) presentes en el aire, colocamos un secador de membrana permeable (DRYER) y un filtro (F) en la entrada del ozonador.

Rx

O3 GEN

SAMPLE

P

PMT

F

TEC

MOLY

F

DRYER

Finalizamos el diseño basico del analizador con un filtro de PTFE de 5 micrones para la muestra (SF) a la entrada, y un destructor especial catalitico de Ozono (D) a la salida, a fin de eliminar el exceso de Ozonodel analisis.

SF

D

SAMPLE

API ofrece un par de válvulas de Span y Zero opcionales para el Modelo 200A. Estas lepermiten al analizador conectarse directamente al sistema de calibracion.

Rx

O3 GEN

P

PMT

F

TEC

MOLY

F

DRYER

SF

SAMPLE

SPAN

ZERO

OPTION

D

Electrónicamente, comenzamos con el PMT. Primero, usted necesitara una fuentede alto voltaje (HVPS) para encenderlo. Utilizamos una fuente especial de corriente limitante para proteger el PMT, aun si esta expuesto a demasiada luz.

HVPS

La salida del PMT es una corriente muy pequeña. Amplificamos esta corriente y lacambiamos a voltaje en el preamplificador (P). Luego, la señal es transformada enuna señal digital usando el circuito de voltaje a frecuencia (V-to-F). La señal resultante es almacenada en la memoria del microprocesador (CPU).

HVPS

PV-to-F

CPU

Es necesario controlar de manera estricta la temperatura del PMT. El enfriador del PMT es operado utilizando un interruptor (SWITCHER) para el suministro de energia. Un termistor (T) mide latemperatura del PMT. La señal del termistor es digitalizada en el circuito V-to-F y enviada a la CPU, la cual a su vez controla el interruptor para regular la temperatura del PMT. API regula esta temperatura entre 5 y 10°C. Por esta razon no se puede formar hielo en la carcasa del PMT.

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

T

El Modelo 200A corrige los cambios de temperatura en la muestra, al ser medidoscon el termistor (ST) y por cambios en la presión de la cámara de reacción, que son medidos con el transductor (SP). Una medicion de temperatura interna delinstrumento es realizado con un termistor (BT). Esta es llamada Temperatura de lacaja.

HVPS

PV-to-F

CPU

SWITCHER

TST SP

BT

El Modelo 200A tiene una cámara de reacción la cual es estabilizada a una temperatura de 50°C, mediante el uso de un calentador (H) que es controlado por la CPU y cuya temperatura de control es medida por un termistor (RT). El flujo de ozono es medido por medio de untransductor de flujo de masa (MFT), el flujo de la muestra es medido por medio de untransductor de presion diferencial (DP) posicionado a través del orificio de flujo critico.

HVPS

P

V-to-F

CPU

SWITCHER

TST SP

BT

RT

H

MFT

DP

El analizador tiene varias formas de comunicarse con el mundo exterior. Usted puede ingresar comandos a la CPU por medio del teclado (KYPD), el puerto RS232, o mediante entradas de contacto cerradas (CC-IN).

CPU

KYPD

RS232

CC-IN

El analizador puede arrojar diferentes clases de informacion por medio del display (DSPLY), RS232, conector de entrada/salida digital (I/O), y tres salidas analogas(ANALOG).

CPU

KYPD

RS232

CC-IN

DSPLY

RS232

I/O

ANALOG

Las salidas análogas son de voltaje (o corriente) proporcional a la concentración de NO, NO2, o NOx. La CPU envia los valores calculados de los convertidores Digital a Análogo (D-to-A). Estos convertidores son muy estables y pueden serconfigurados y calibrados por el usuario.

D-to-A

D-to-A

CPU

D-to-A

D-to-A

Las salidas análogas son paralelas para que de este modo usted pueda enviar la señal simultaneamente a un registrador de tipo carta, un datalogger o un PLC. Ellas aparecen como terminales de tipo tornillo en el panel posterior del analizador. Laotra salida (TEST) se reserva para una salida de prueba a seleccion del usuario.

+ -

D-to-A

D-to-A

CPU

D-to-A

D-to-A

NO

NO2

NOx

Test

Felicitaciones! Ahora usted sabe lo basico sobre el Analizador por Quimiluminiscencia de NO-NO2-NOx Modelo 200A.

Model 200A

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