Tipos de analizadores de humedad traza

Un analizador de humedad traza detecta la humedad mediante métodos de medición electrolítico, capacitivo (de bloqueo), de espejo enfriado o de fibra óptica; su celda de medición es desmontable para facilitar el mantenimiento. Veamos los tipos de analizadores de humedad traza.!

1. Método electrolítico

​El sensor de pentóxido de fósforo funciona según el principio de electrolizar las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Consta de un cilindro de vidrio con dos electrodos paralelos —material de electrodo elegido para la aplicación (normalmente hilo de platino o de rodio)—, con una fina capa de ácido fosfóricoH3PO4 recubierta entre ellos. La corriente electrolítica entre los electrodos descompone el agua del ácido en H2 y O2. El producto final de este proceso es el pentóxido de fósforo; el P2O5 es fuertemente higroscópico, absorbe la humedad del gas de muestra y, mediante electrólisis continua, la humedad del gas de muestra y el agua electrolizada se mantienen en equilibrio. La corriente del electrodo es proporcional al contenido de humedad del gas de muestra; la señal se procesa mediante el amplificador interno del instrumento y luego se muestra y se lee. Este principio permite medir prácticamente todos los gases, incluidos Cl2, HCl, H2S, H2SO4, HBr, SO2, SF6, CO2 y todos los gases inertes, salvo los muy pocos que reaccionan químicamente con el ácido fosfórico.

La sonda de P2O5 es adecuada para gases inertes e hidrocarburos o, según los materiales de sonda elegidos, para gases corrosivos como HCl, Cl2 o SO2. Los materiales en contacto con el gas de muestra pueden ser vidrio, platino o rodio; hay otros materiales disponibles.

El gas de muestra fluye a través de la sonda mediante un dispositivo de transferencia especial, combinado con una interfaz de alta calidad, lo que garantiza una respuesta rápida de la sonda y una interferencia mínima: características de diseño esenciales para la medición de niveles muy bajos deppm. El caudal de gas de muestra a través de la sonda se ajusta normalmente a 20 Nl/h (100 Nl/h opcional). El conector eléctrico del analizador es estanco al agua. El usuario puede regenerar la sonda fácilmente en cinco minutos, y la sonda se monta en cualquier lugar con tres tornillos M4.

Ventajas: alta sensibilidad, adecuado para el ensayo de humedad muy traza/agua traza, y capaz de medir gases corrosivos.

Desventajas: el sensor necesita un recubrimiento periódico, presenta una deriva considerable y es susceptible agases de fondo como H2 y O2; tiempo de equilibrado largo y respuesta lenta.

2. Método capacitivo (de bloqueo)

Una varilla de aluminio de alta pureza se oxida para formar una película ultradelgada de óxido de aluminio, recubierta con una malla de oro porosa; se forma un condensador entre la película de oro y la varilla. Como la película de alúmina es higroscópica, la capacitancia varía con la humedad del gas de muestra y, midiéndola, se obtiene la humedad del gas. La principal ventaja es un rango de medición aún más bajo, hasta100 °C; otra ventaja destacada es la respuesta muy rápida —respuesta del 90 % de seco a húmedo en un minuto—, lo que la hace popular para mediciones de campo y rápidas; la desventaja es una exactitud menor, con una incertidumbre en su mayoría de ±2–3 °C. Pero con el esfuerzo continuo de los fabricantes el método mejora constantemente: mejores materiales y procesos han aumentado mucho la estabilidad del sensor, y la compensación de la curva de respuesta del sensor ha logrado la linealidad de saturación, resolviendo la autocalibración.

Ventajas: respuesta rápida.

Desventajas: exactitud menor.

3. Método de espejo enfriado

El gas de muestra fluye a través del espejo condensador de una cámara de espejo enfriado de punto de rocío; mediante refrigeración isobárica el gas alcanza la saturación y se condensa (aparecen gotas en el espejo), y la temperatura del espejo en ese momento es el punto de rocío. La principal ventaja es la alta exactitud: con refrigeración por semiconductores y detección fotoeléctrica, la incertidumbre puede alcanzar0,1 °C; las desventajas son una respuesta más lenta —con puntos de rocío inferiores a 60 °C, el equilibrado puede tardar incluso horas— y exigencias estrictas de limpieza y no corrosividad del gas de muestra, ya que de lo contrario la detección fotoeléctrica se deteriora o el «falso rocío» genera error de medición.

Ventajas: alta exactitud.

Desventajas: respuesta lenta.

4、Método de fibra óptica

Esta tecnologíasurgió a finales del siglo XX y elevó el análisis de humedad traza a un nuevo nivel. La superficie del sensor de humedad de fibra óptica es una estructura laminada de sílice y circonia con coeficientes de reflexión diferentes; el curado térmico avanzado controla el diámetro de poro superficial en 0,3 nm, de modo que pueden penetrar las moléculas de agua de 0,28 nm. El controlador emite un haz de infrarrojo cercano de 790–820 nm que se entrega a través del cable de fibra al sensor; las moléculas de agua que entran en el sensor modifican el coeficiente de reflexión de la luz, desplazando la longitud de onda en una cantidad proporcional al contenido de humedad del medio. Midiendo la longitud de onda recibida se obtiene el punto de rocío y el contenido de humedad del medio.

Ventajas: alta exactitud, sin mantenimiento, muy estable, capaz de medirmedios corrosivos como H2S y HCl.

Desventajas: la fibra de transmisión es frágil y necesita protección.

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