analisadores

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Principio de funcionamento
O analisador por condutibilidade térmica é um instrumento que permite determinar a concentração de determinado gás em uma mistura gasosa por meio da sua condutibilidade térmica,queé por definição uma característica referente a capacidade que um gás tem de transmitir calor, por condução através de sua massa.
 Quando uma mistura gasosa for composta de dois componentes,são chamadas de mistura binária, que é o caso em que aanálise de gases por condutibilidade térmica encontra sua maior aplicação. Qualquer mistura binária de gases, em que os componentes apresentem condutibilidade individuais diferentes entre si, pode ser analisado por um medidor de condutibilidade térmica. É necessário que se tenha uma variação de no mínimo 2% na condutibilidade térmica da mistura para se obter uma variação de 100%, na indicação do instrumento. Quanto maior a diferença entre a condutibilidade térmica dos componentes, menor a faixa de medição correspondente. Há também misturas complexas, formadas por três ou mais componentes, mas que devem ser consideradas como binárias em alguns casos, sob o ponto de vista de condutibilidade térmica, afim de obter-se maior facilidade na analise.Estes analisadores são atualmente muitousados para medição e controle em processos industriais, por conta da sua simplicidade de operação que resulta em baixo preço e alta confiabilidade operacional.A determinação da concentração de um gás em uma mistura gasosa é de grande importância para a operação segura e rentável de um processo industrial. 
A determinação da condutibilidade térmica por meio de experimentos é difícil devido a mobilidade inerente as moléculas dos gases. As consequências da convecção e da radiação modificam os resultados obtidos. Por isso há tabelas que exibem o valor de condutibilidade térmica de gases mais importantes obtidos experimentalmente, na tentativa de padroniza-los.
O método usado para medição da condutibilidade térmica de um gás acontece a partir de uma câmara cilíndricaque chama-se "Célula de Condutibilidade" pois permite a medição da condutibilidade térmica do gás confinado em seu interior. Elaé mantida em uma temperatura constante e possuium fio metálico vertical que passa na origem do seu eixo. O funcionamento é baseado no efeito Joule, já que no filamento é percorre uma corrente elétrica gerada por uma fonte de tensão constante, mantendo o fio a uma temperatura superior à da câmara. A temperatura do filamento dependerá as trocas entre a energia térmica gerada pela corrente e pelas perdas geradasnatransferência de calor para as paredes da câmara, por meio de condução, convecção e radiação. Como o principio utilizado na analise é a condutibilidade térmica dos gases, a influencia da convecção e da radiação deve ser reduzida o máximo possível, pois só assim a temperatura do filamento terá influencia da apenas condutibilidade térmica das moléculas (condução de calor). Por isso, a célula é projetada de modo a atender esta necessidade. Consequentemente, a temperatura do filamento será inversamente proporcional a condutibilidade térmica do gás, no caso da célula estar sob vácuo ele possuirá temperatura máxima e mínima quando no seu interior circular um gás de alta condutibilidade térmica. Portanto, basta determinar a temperatura do filamento para se obter a condutibilidade térmica, do gás que circula na célula. A resistência ohmica do filamento varia proporcionalmente com a temperatura, sendo assim, as variações de corrente elétrica, medidas por um amperímetro, fornecem a temperatura do mesmo. Desta forma, a função do filamento alémde converter a energia elétrica em energia térmica gerando o gradiente de temperatura necessário à operação da célula, é também medir sua própria temperatura por meio de variações observadas em sua resistência elétrica.
A implementação de uma célula de referenciase faz necessária pois a célula de condutibilidade apresenta duas problemáticas: alta sensibilidade as variações de temperatura da célula e do gás e a alta sensibilidade as variações na corrente de aquecimento. Esta célula é idêntica a de medição, em aspectos construtivos, diferenciando-se apenas em relaçãoao gás com que são preenchidos o seu interior.A célula de referencia é preenchida com um gás, que mantém suas características térmicas constantes, enquanto o sistema de funcionamento do analisador estiver em operação e na célula de medição são introduzidos os gases, cuja concentração por meio da condutibilidade térmica se quer determinar. As duas células são situadas no mesmo ambiente para que sejam afetadas de modo idêntico pela temperatura externa e para que haja compensação com relação a possíveis erros implementados pelo exterior. Os filamentos são ligados em forma de ponte de wheatstone, também chamada de diferencial, por meio de duas resistências com valor fixo R, que também ajuda no processo de compensação, já quegarante a insensibilidade do instrumento a qualquer variação que ocorra simultaneamente e similarmente nas duas células. Desta forma, o principio de mediçãodeste analisador torna-se especifico, pois somente as variações da condutibilidade térmica do gás na célula de medição alteram efetivamente o equilíbrio da ponte. Este desequilíbrio será medido pelo galvanômetro, que terá como base de calibração a condutibilidade térmica do gás que deseja-se medir.
Partes principais
De um modo geral, pode-se dizer que qualquer analisador de condutividade térmica é constituído por três componentes básicos: a unidade sensora, a unidade de controle e a fonte de alimentação. 
A unidade sensora irá detectar o recebimento de um fluxo contínuo da mistura do gás binário ou multi-componente, medir a concentração desse gás de amostra e transmitir um sinal elétrico para a unidade de controle, atuando também como um transmissor. Já a unidade de controle receberá a saída do sinal da unidade sensorae fornecerá, a partir disso, um sinal de saída de corrente proporcional à concentração detectada para um dispositivo remoto, possibilitando a monitoração e registro desses valores.
De forma mais aprofundada, pode-se dizer que este analisador possui câmaras tanto de medição quanto de referência. As câmaras consistem em tubos de vidro borosilicatode parede fina (com diâmetro interno de aproximadamente 2 mm) e um comprimento cujo valor aproxima-se de 40 mm. Ambas as câmaras encontram-se inseridas na célula de análise, que é feita dematerial metálicopara proporcionar ao sistema um dissipador de calor estável. Na construção desse elemento geralmente são utilizados o alumínio ou aço inox, devido ao fato do material celular ter a necessidade de ser compatível com a amostra de gás de processo, além de ter um coeficiente de condutividade térmica elevado. Além disso, a célula de medição é equipadacom controle eletrônico de modo a manter a sua temperatura constante. 
Como transdutor do sistema de medição de temperatura, podem ser utilizados fios de resistência (filamentos finos geralmente feitos de platina ou tungstênio) ou termistores (esferas de óxido metálico e superfície de vidro), cuja escolha baseia-se em aspectos como temperatura, composição molecular da amostra e sua corrosividade. 
Por fim, alguns valores são interessantes no entendimento das partes principais de um analisador por condutividade térmica: como gás de arraste da amostra utiliza-segeralmente o hélio, pelo fato dele possuir elevada condutibilidade térmica.O fluxo dos gases nas câmaras é de aproximadamente 30 mL/min, sendo o volume de gás injetado de aproximadamente 200 μL. Já a temperatura da célula de análiseé ajustada para um valor constante de aproximadamente 323 K, para aumentar a estabilidade do analisador. A fonte utilizada geralmente é de 14 V e o sistema funciona à pressão constante. Quando as medições são tomadas, a saída de sinal da ponte de tensão é gravada continuamente num registrador, possibilitando a análise online contínua do sistema.
Aplicações
O Analisador por condutibilidade térmica pode ser encontrado no mais variados tipos deprocessos industriais, tais como, fracionamento do ar, alto forno, síntese do amoníaco indústria petrolífera e fornos. 
Indústria Petrolífera
Na indústria petrolífera, os analisadorestêem sido usado há muito tempo para a detecção de hidrocarbonetos, mas possuem calibrações instáveis ​​em aplicações não-estacionárias relacionadas ao óleo. Na prática de perfuração normal, 5 gases de hidrocarbonetos, mais um par de gases não-hidrocarbonetos, são esperados em amostras normais resultando em cross-talk entre a linha de absorção de metano e etano. Daí o uso atual de detectores de ionização de chama.
Os resultados são mais lentos a serem obtidos em comparação com um espectrómetro de massa, mas o dispositivo é barato e tem boa precisão quando os gases em questão são conhecidos e é apenas à proporção que deve ser determinada. Nesta área é possível encontrar o analisador em diversas funções, como:
Monitoramento da pureza do hidrogênio em turbogeneradores refrigerados a hidrogênio.
Detecção de perda de hélio do vaso de hélio de um ímã supercondutor de MRI.
*Também utilizado na indústria de cerveja para quantificar a quantidade de dióxido de carbono nas amostras de cerveja
Medição de concentração de H2 
Os analisadores por condutividade térmica são excelentes para análise do hidrogênio, pois este apresenta condutividade muito maior que os demais gases. Devido a isso, outra aplicação importante é a determinação da concentração de hidrogênio em misturas que possam ser consideradas pseudobinárias. 
Estes analisadores utilizam as condutividades térmicas distintas dos diferentes gases. As concentrações de cada componente de medição são determinadas quantitativamente na sua condutividade em relação a uma mistura binária ou quase binária
Medição da pureza do CO2
A condutividade térmica baixa do CO2 em relação ao ar permite a aplicação na medição da pureza do CO2, por exemplo, em fábricas de cerveja e refrigerantes, onde o gás carbônico resultante da fermentação da cerveja é purificado e empregado na gaseificação dos refrigerantes.
É uma aplicação que não exige elevada precisão, e a alternativa seria a medição por absorção de radiação infravermelha, bem mais cara.
Casos especiais - Curiosidade
Eventualmente, em análises por condutividade térmica, encontram-se aplicações para o cloro, mas em se tratando de cloro úmido, a extrema corrosividade do mesmo exige que todos os materiais em contato com a amostra sejam confeccionados com materiais adequados.
Para este caso, e outro similares, são fabricados filamentos revestidos com metais nobres como ouro e platina. 
Manutenção
Cuidados com o equipamento
Os cuidados com o equipamento são essenciais para garantia de uma operação segura e correta. Para isso o dispositivo deve ser propriamente manipulado e armazenado, corretamente instalado e configurado, propriamente operado e sua manutenção deve ser feita corretamente. O pessoal em contato com o instrumento deve estar familiarizado com a operação, configuração, operação e manutenção de dispositivos similares e certificado da capacidade de desempenhar tais atividades.
Para informações especiais e precauções, deve estar disponível o manual do operador e devem ser conhecidas informações de segurança; as precauções de segurança aplicáveis para instalação e operação de dispositivos elétricos; precauções de segurança para trabalho com gases, ácidos e condensados.
Segurança do dispositivo e operação segura 
O dispositivo deve ser projetado e testado de acordo com os padrões de segurança relevantes e enviado pronto para uma operação segura. Para manter essas condições e assegurar a operação segura, é preciso que o material de segurança seja lido no manual do operador. Falhas ao fazer a operação podem por pessoas em risco e danificar o dispositivo e o sistema em que ele se encontra. As informações de segurança são específicas para partida, operação, manutenção e parada do instrumento, no entanto, em todas elas, o trabalho com o dispositivo aberto e energizado deve ser executado apenas pelo pessoal treinado e familiarizado com os riscos envolvidos com a eletricidade.
Quando for verificado que a operação segura do dispositivo não pode mais ser assegurada (em caso de danos visíveis ao dispositivo; falhas na operação; armazenamento por longo prazo em condições adversas; severas tensões durante o transporte), ele deve ser retirado de operação e protegido do uso não autorizado.
Limitações
Os analisadores são normalmente testados em graus de proteção para explosões e projetados para serem adequados para áreas de risco em conformidade com suas especificações técnicas, condições especiais ao uso que será feito dele. Se o instrumento for operado em condições regulares, de acordo com o que foi projetado não causarão faíscas inflamáveis, arcos ou temperaturas internas superiores ao permitido. Limitações podem ser encontradas quanto aos gases que poderão ser analisados, o condicionamento ao qual eles devem ser submetidos em função de certos valores de pressão/vazão/temperatura/umidade exigidos, quanto à resistência térmica do instrumento, resistência mecânica do display de indicação, da célula de detecção e dos filamentos.
Calibração
Esta etapa da preparação do instrumento deve ser destacada pela relevância da execução de todo o procedimento de forma correta. Requer-se na calibração, a atenção quanto aos passos consecutivos de calibração automática anteriormente à manual, ao tempo de aquecimento necessário e a como essas opções são selecionadas no dispositivo. Além disso, uma vez começado, o procedimento não pode ser interrompido. Após a calibração automática, na manual devem ser feitos os ajustes do ponto de zero, o ajuste de span e do ponto único, mantendo os valores estabelecidos de zero e span. Estes devem ser verificados periodicamente para garantir a estabilidade da faixa ou alterar a depender da medição.
Troubleshooting 
Alguns erros na operação e até mesmo na configuração do analisador de gás podem acontecer, entre eles: leitura do valor medido intermitente, valor medido excedente ao range, erro na vazão. No entanto, o que atinge mais especificamente o módulo de medição por condutividade térmica é o problema com a temperatura. Este pode ocorrer por problemas nas conexões do sensor de temperatura, no detector tais falhas podem ser corrigidas pela verificação das ligações e dos conectores. Pode haver ainda falhas como aberturas na câmara do termostato, nas conexões do gás de purga ou vazamento no caminho do gás sendo solucionadas pela verificação da vedação e da integridade dos componentes. De forma geral, existe o sistema pode ser afetado também pelas condições climáticas do local em que o analisador se encontra. 
REFERÊNCIAS
Data Sheet (EN Rev 12). Continuous Gas Analyzer - EasyLine EL3000 Series. Disponível no site da ABB (Asea Brown Boveri). Acesso em: 05/03/2017, as 13:45.
Operator’s Manual (EM Ver 10). AO2000 Series. Disponível no site da ABB (Asea Brown Boveri). Acesso em: 05/03/2017, as 16:31.
Instructions for installation, start-up and operation (EM Ver 7). EasyLine EL3000 Series. Disponível no site da ABB (Asea Brown Boveri). Acesso em: 05/03/2017, as 14:37.
http://www.analyser.com.br/analyser_produtos_processo_gases_analisadoreszaf.htm
http://adjutojunior.com.br/instrumentacao_analitica/instrumentacao_analitica_senai.pdf
http://www.sollwert.com.br/site/manuais/instrumentacao_e_controle_de_acesso/18/parte_18.pdf