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Analizador de gases por láser
Como líder mundial en instrumentación analítica de alta gama, Focused Photonics Inc. (FPI) ofrece innovadores analizadores de gases láser basados en la espectroscopia de absorción láser con diodo sintonizable (TDLAS) y otras tecnologías láser avanzadas.
¿Qué es el análisis de gases por láser? Principios y aplicaciones en procesos industriales
Utilizando tecnologías patentadas de espectroscopia de absorción láser con diodo sintonizable (TDLAS), FPl ofrece el sistema LGA para satisfacer las mediciones in situ con alta precisión, respuesta rápida, gran fiabilidad y prácticamente sin necesidad de mantenimiento.
El sistema LGA es aplicable a casi todos los procesos industriales, especialmente probado en condiciones adversas en combinación con altas temperaturas, presión, polvo, corrosivos y contaminantes. Aprovechando una base instalada de más de 8000 unidades, el Sistema LGA Se ha utilizado ampliamente para el control de la combustión y la seguridad, la optimización de procesos, la recuperación de energía, la investigación científica y la supervisión medioambiental. Hasta la fecha, estas unidades se han empleado en metalurgia, refinerías, refinerías de petróleo, gas natural, centrales eléctricas, incineración de residuos, cementeras y otras situaciones en las que se necesita medir el gas.
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¿Cómo funciona el analizador de gases láser?
El rayo láser de la unidad transmisora atraviesa la chimenea o el conducto y es absorbido por el gas medido. A continuación, la luz atenuada es detectada por el sensor fotoeléctrico de la unidad receptora, y la señal resultante se envía de vuelta a la unidad transmisora y se analiza para obtener la concentración de gas.
¿Cuál es la diferencia entre TDLAS y el sistema de monitorización en línea convencional?
Artículo | Analizador láser TDLAS | Análisis convencional en línea |
Adaptabilidad | Aplicación a altas temperaturas, presión, humedad, densidad de polvo y corrosión. | Aplicable a temperatura constante, presión constante y ausencia de polvo. |
Medición | Medición in situ, continua/en tiempo real; sin evacuación de gas de muestra. | Con sistema de acondicionamiento de muestras, medición discontinua. |
Tiempo de respuesta | Rápido, limitado únicamente por la respuesta electrónica, menos de 1 s. | Lento, limitado por el muestreo de gas, el transporte y la respuesta electrónica de los instrumentos: más de 20 segundos. |
Precisión | Concentración media a lo largo de la trayectoria óptica; sin interferencias cruzadas de otras especies de gases, polvo ni fluctuaciones de los parámetros del gas. | Concentración de gas solo en la punta de la sonda de muestreo, afectada por la influencia y absorción del gas, y que se filtró durante el muestreo y transporte del gas; interferencia cruzada de otras especies de gas, polvo y fluctuaciones de los parámetros del gas; pérdida de información sobre el gas debido a la disolución, absorción y fugas. |
Fiabilidad | Sin piezas móviles, altamente fiable. | Muchas piezas móviles, baja fiabilidad. |
Calibración &Mantenimiento | Calibración: <2 veces al año Mantenimiento: ＜2 veces al año | Calibración: 2-3 veces al mes. Mantenimiento: frecuente |
Costes operativos | Sin piezas de repuesto, solo el coste de la electricidad. | Muchas piezas de repuesto, alrededor de 20% del coste del equipo al año. |
Características del analizador de gases láser serie FPI TDLAS
Sin interferencias cruzadas
El espectro láser presenta una excelente monocromaticidad con un ancho espectral de hasta 0,00 nm, mucho más estrecho que el ancho espectral de otras fuentes de luz. Mediante el uso de la espectroscopia de ‘línea única’, se puede seleccionar un espectro láser bien dirigido para cubrir solo el gas de medición sin superponer el espectro de todos los gases de fondo.
Sin efectos del polvo, la humedad y la contaminación de las ventanas
Los analizadores de gases TDLAS utilizan una técnica de escaneo espectral láser. La unidad escanea periódicamente el gas sometido a prueba con un rango de frecuencia de modulación mayor que el ancho de la línea espectral de absorción del gas, de modo que, en un periodo de escaneo, hay dos áreas diferenciadas. El área I no se ve afectada por la absorción del gas y proporciona Td, mientras que el área II sí se ve afectada y proporciona Tgd.
A continuación, se calcula con precisión la transmitancia del gas sometido a prueba mediante Tg=Tgd/Td. De este modo, se elimina automáticamente la interferencia del polvo y la contaminación de la ventana óptica.
Compensación automática de temperatura y presión
Cuando la temperatura y la presión del gas bajo medición cambian, la anchura y la altura de la forma de onda de absorción también cambian, lo que afecta a la precisión de la medición. Al disponer de una entrada de temperatura y presión de proceso de 4-20 mA, el analizador de gases láser LGA las compensa automáticamente con un algoritmo patentado para garantizar la precisión de la medición.
Aplicaciones de las soluciones de analizadores de gases láser de FPI
Los analizadores de gases láser de FPI se utilizan en sectores críticos, proporcionando datos precisos que impulsan la excelencia operativa y el cumplimiento normativo. Con más de 8000 instalaciones en todo el mundo y unas ventas anuales que superan las 2000 unidades, nuestros sistemas abordan diversos retos, desde procesos a altas temperaturas hasta la monitorización remota.
En el refinado y el procesamiento de gas natural, los analizadores FPI supervisan los hidrocarburos, el H2S y el NH3 en las unidades de recuperación de azufre y los hornos de craqueo. Caso práctico: En Sinopec, nuestro LGA-4100 redujo el tiempo de inactividad en un 15% gracias a la detección de fugas en tiempo real, en consonancia con la creciente demanda de supervisión del metano en las infraestructuras de gas.
En los altos hornos y los hornos de coque, los sistemas controlan el CO, el O2 y el H2 para optimizar la combustión y recuperar energía, reduciendo las emisiones y los costes en los procesos químicos del carbón.
El análisis de gases de combustión garantiza emisiones ultrabajas, con diseños a prueba de explosiones que soportan entornos de alta presión. La integración con CEMS respalda los objetivos ESG en energía térmica e incineración de residuos.
La detección de gases traza en plantas de cloración y fábricas de semiconductores evita la contaminación, con unidades portátiles para responder a emergencias.
Tendencias emergentes: captura de carbono y monitorización inteligente
A medida que las industrias adoptan sistemas de captura de carbono, los analizadores FPI miden el CO2 y las impurezas con una sensibilidad de ppb. Las integraciones inteligentes permiten realizar análisis predictivos, lo que refleja las tendencias de 2025 en la monitorización medioambiental habilitada por el IoT.
Los clientes informan de un aumento de la eficiencia de hasta 251 TP3T y del cumplimiento de normas internacionales como los métodos de la EPA estadounidense.
Por qué FPI destaca en Analizador de gases por láser
Con el respaldo de 22 años de I+D, más de 888 patentes y una inversión de 111 TP3T en innovación, FPI supera los retos tecnológicos fundamentales para ofrecer soluciones autónomas y de alto rendimiento. Nuestros analizadores superan a competidores como ABB y Siemens en rentabilidad y adaptabilidad.
Fundamentos de Stream: análisis de la detección TDLAS de FPI
Los analizadores de FPI rastrean señales gaseosas a través de una precisión por capas:
- Ajuste láserLos diodos escanean las líneas de absorción, seleccionando longitudes de onda específicas para obtener mayor especificidad.
- Amplificación de rutaLas células de Herriott amplían la interacción, mejorando la relación señal-ruido.
- Medición de absorción: Los fotodiodos capturan la atenuación, la IA invierte la ley de Beer.
- Integración de conocimientosEl software compensa la presión y exporta los datos a través de Ethernet para SCADA.
Este conducto láser, representado en nuestros esquemas multipaso, garantiza flujos vigilantes.
Tabla de técnicas TDLAS: Diversidad de detección de FPI
| Técnica | Gases | Sensibilidad | Adecuación del despliegue | Mejora de FPI |
|---|---|---|---|---|
| Multipaso TDLAS | CO, NH3 | 0,1 ppm | Tuberías | Brida patentada para turbulencias |
| Sintonización isotópica | CO2, CH4 | <0,5‰ δ13C | Hornos | Doble haz para atribución |
| Compensación de presión | H2O | ±0,11 TP3T | Escapes | Corrección barométrica en tiempo real |
| Inversión de IA | Multigás | <0,51 TP3T Deriva | Reactores | Autocorrección de línea de base |
Los láseres de FPI iluminan los imperativos multigás de 2025.
Catalizadores del proceso: repercusiones más amplias de la FPI TDLAS
FPI TDLAS cataliza el control: en las tuberías, reduce los residuos de NH3 en 15%; en los hornos, reduce las emisiones de CO en 20%. Con protocolos abiertos y bajo SWaP, nuestros sistemas fomentan los gemelos digitales, refinando 25% de índices de proceso para una energía sostenible.
Consultas de flujo: Seis respuestas de TDLAS
¿Cómo consigue el LGA-4000 una precisión de ppm en tuberías turbulentas?
Las celdas multipaso (recorrido de 100 m) amplifican las señales, con compensación de turbulencias mediante IA para una deriva <0,51 TP3T, según la norma ASTM D6348.
¿Qué papel desempeñan los isótopos en la atribución de fuentes de fugas en refinerías por parte de FPI?
El δ13C de doble haz distingue entre CO2 biogénico y fósil, con una precisión de atribución de 90% para el cumplimiento de la normativa LDAR.
¿Cómo minimiza TDLAS el mantenimiento en hornos de 1400 °C?
Las bridas refrigeradas por agua y el diseño sin contacto reducen las intervenciones en un 70%, según la norma ISO 6974.
¿Los analizadores FPI pueden integrarse con el SCADA del proceso para las alarmas?
Ethernet/Modbus transmite NH3/CO a los PLC, lo que activa cierres más rápidos de 18%.
¿Qué calibración cumple con la norma GB/T 18204 para el análisis de gases industriales?
Los estándares de gas portador producen un sesgo inferior a 0,3 ppm para H2O, con autodiagnóstico.
¿Cómo soportan los FPI TDLAS las corrientes corrosivas de gas de síntesis?
La óptica SS316L y la compensación de presión mantienen un error <1% en 50% H2, según API 618.
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