La misura ottica dell'umidità nelle aree con pericolo di esplosione

Water drops on a leaf
Antti Heikkilä
Product Manager
Jan 29, 2019

La misura dell'umidità è un parametro di estrema importanza per il controllo di processo in molti settori; esistono diverse soluzioni tecniche, ciascuna delle quali presenta i propri vantaggi e svantaggi. Quando la misura avviene in una miscela di gas infiammabili e in presenza di agenti chimici corrosivi, la gamma di tecnologie idonee a tale scopo è più limitata. La misura dell'umidità con il metodo ottico nello spettro dell'infrarosso (IR), presenta numerosi e interessanti benefici. 

Maggior sicurezza misurando senza contatto 
La misura è intrinsecamente senza contatto, poiché la sorgente di luce ad infrarossi e il rilevatore sono isolati dai gas di processo mediante una finestra di vetro-zaffiro, eliminando così i problemi legati alla corrosione del sensore. Il sensore ottico, anche se installato in linea, può essere riscaldato per eliminare il problema della condensa in situazioni con umidità relativa del 100%. I recenti progressi nell'ambito delle sorgenti emettitori di IR e dei filtri modificabili con interferometro Fabry-Pérot, consentono ai dispositivi di essere certificati Ex per atmosfere in cui i gas infiammabili sono costantemente presenti: zona 0 secondo le normative europee e Classe 1, Gruppo 1 secondo le normative nordamericane.

Nuove opportunità
Molte persone erroneamente associano il principio ottico per la misura dell'umidità in zona Ex, a misure laser TDL molto onerose. Una soluzione di recente sviluppo, basata su vent'anni di interferometria Fabry-Pérot, consente di misurare il vapore acqueo utilizzando un dispositivo NDIR semplice e compatto. Oggi è inoltre possibile combinare la misura dell'umidità con quella di altri gas, quali il metano e l'anidride carbonica, utilizzando una sonda multigas di dimensioni contenute e montata direttamente in linea. 

Massimizzare la durata dei filtri a carbone
Un'applicazione tra le principali di una sonda compatta a bassa manutenzione per la misura simultanea di umidità, metano e anidride carbonica, è la digestione anaerobica dei rifiuti organici, seguita dalla generazione combinata di calore ed elettricità con motori a combustione interna. Conoscere il contenuto di acqua nel biogas durante le fasi di trattamento, permette all'operatore di allungare al massimo la durata dei filtri a carboni attivi, che oltre ad essere costosi, offrono prestazioni ottimali entro determinati valori di umidità relativa. 

Migliorare la qualità del gas e prevenire l'usura del motore
L'efficienza dell'impianto può essere ulteriormente migliorata controllando la composizione del carburante che alimenta il motore CHP. Conoscere il contenuto di metano nel gas, consente all'operatore di configurare il motore con maggior precisione; al contempo, essere in grado di rilevare elevati livelli di vapore acqueo nella tubazione di mandata del gas, gli permette di reagire tempestivamente ai problemi di qualità del gas, che altrimenti causerebbero l'usura anticipata del motore. Una conseguenza della formazione di condensa nei tubi, è l'incremento della resistenza al flusso del gas (riduzione della portata). Inoltre, i depositi di umidità compromettono il funzionamento delle valvole che controllano l'alimentazione del motore (gas combustibile e aria). 

MGP261: un nuovo tipo di sonda multigas per condizioni complesse
La sonda multigas Vaisala MGP261 è un modello completamente nuovo di sonda per la misura di umidità, metano e anidride carbonica, basata sul principio di misura NDIR; principio estremamente affidabile comprovato durante 20 anni di misure affidabili e precise dell'anidride carbonica con gli strumenti Vaisala. Compatta (diametro 40 mm, lunghezza stelo nel processo 209 mm, attacco al processo 1½” NPT), dotata di certificazioni ATEX e IECEx per Zona 0 e 1 e completamente realizzata in acciaio, questa sonda è riscaldata per resistere agli ambienti condensanti ed è protetta da un filtro antiparticolato idrorepellente. La MGP261 misura il vapore acqueo nel campo 0 ... 25% Vol. ed il punto di rugiada nel campo 0 ... 60 °C. In condizioni prossime alla condensa, molti sensori capacitivi di umidità/punto di rugiada non hanno prestazioni ottimali ed il sensore di misura è soggetto a corrosione. La tecnologia di misura utilizzata nella sonda MGP261, è invece immune a tali problematiche ed è quindi perfettamente idonea a queste condizioni critiche di processo. 
 

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