Princípios de medição em instrumentos de medição de emissões:
Sensores NDIR e eletroquímicos

Sensores eletroquímicos em instrumentos de medição de emissões

Instrumentos de medição de emissões usam principalmente sistemas de medição NDIR e sensores eletroquímicos para determinar com confiabilidade concentrações de gases como CO, CO₂, NO, NO₂ ou SO₂ e apresentá-las em mg/m³ ou vol.-%. Ambos os princípios de medição têm pontos fortes específicos e são adequados para determinados componentes, faixas de medição e conceitos de instrumentos.

Medição NDIR – tecnologia infravermelha para análises de gás

NDIR significa medição por infravermelho não dispersivo e é usado principalmente para determinar gases com bandas de absorção IR pronunciadas, como CO, CO₂ ou NO. O princípio de funcionamento baseia-se no fato de que moléculas absorvem radiação infravermelha em determinados comprimentos de onda. Um analisador NDIR envia luz infravermelha através de uma cuveta de medição preenchida com gás de amostra. Um detector mede a radiação atenuada pelo gás. A concentração de gás é calculada a partir da relação entre a intensidade emitida e a detectada com a ajuda da lei de Lambert-Beer.

Estrutura de uma célula de medição NDIR

Uma célula de medição NDIR típica inclui:

uma fonte de luz IR,
uma cubeta de medição com comprimento definido,
filtros ópticos para selecionar os comprimentos de onda relevantes,
um detector IR,
uma eletrônica para avaliação do sinal e cálculo da concentração.

Em instrumentos de medição de emissões, muitas vezes vários canais NDIR são combinados para medir diferentes gases em paralelo. As faixas de medição podem ser adaptadas a diferentes requisitos por meio do comprimento da cubeta, filtros ópticos e processamento de sinal — desde baixas faixas em ppm até a faixa percentual.

Sensores eletroquímicos – medição multicomponente compacta

Sensores eletroquímicos são usados principalmente para O₂, CO, NO, NO₂ e SO₂ e são especialmente adequados para instrumentos compactos e móveis de medição de emissões. Eles consistem em uma célula de medição com eletrólito e eletrodos. O gás a ser medido difunde-se para a célula e reage eletroquimicamente. A corrente gerada é proporcional à concentração de gás.

As vantagens dos sensores eletroquímicos são o design compacto, a possibilidade de combinar vários sensores em um único instrumento e tempos de resposta comparativamente curtos. Eles permitem viabilizar instrumentos multigás de medição de emissões em formato portátil, que podem ser usados com flexibilidade na rotina de serviço.

Ao mesmo tempo, os sensores eletroquímicos têm uma vida útil limitada, que depende da temperatura de operação, da carga de gás e da frequência de uso. Verificações regulares e, se necessário, a substituição de sensores fazem parte de um conceito de manutenção profissional.

Pontos fortes, limitações e aplicações típicas

Sistemas de medição NDIR se destacam por alta estabilidade a longo prazo e seletividade para determinados gases. Eles são ideais para sistemas estacionários de medição de emissões e aplicações em que se mede continuamente e por longos períodos. Casos de uso típicos incluem:

medição contínua de CO e CO₂ em grandes instalações de combustão,
medição de NO em instalações de energia e industriais,
integração em CEMS de acordo com normas relevantes.

Sensores eletroquímicos se destacam pela flexibilidade e compacidade. Eles são usados preferencialmente em instrumentos móveis de medição de emissões que precisam registrar vários componentes ao mesmo tempo em operações de serviço e comissionamento. Aplicações típicas incluem:

comissionamento e manutenção de sistemas de caldeiras e queimadores,
medições de campanha em plantas de cogeração ou instalações industriais,
medições comparativas e verificações de plausibilidade.

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Quando NDIR, quando eletroquímico?

A decisão por um princípio de medição depende de vários fatores:

Tarefa de medição: monitoramento contínuo vs. verificações recorrentes,
precisão exigida e estabilidade a longo prazo,
número e tipo de componentes a serem medidos,
espaço disponível para instalação e condições ambientais.

Em muitos sistemas, as duas tecnologias são combinadas: sensores eletroquímicos complementam células de medição NDIR para cobrir componentes adicionais ou apoiar cenários móveis. Para os usuários, é importante saber quais componentes são medidos por qual princípio e quais requisitos de manutenção resultam disso.

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