seguridad industrial
GAS
Hidrógeno
Monóxido
de carbono
Metano
500 oC /932 oF
Límite
explosivo
inferior1
4%
Límite
explosivo
superior1
75%
609 oC/1128 oF
12.5%
74%
580 oC/1076 oF
5%
15%
Temperatura
de autoignición2
Una segunda cuestión bien conocida respecto de los sistemas de muestreo de gas extractivo es el retardo sustancial desde la extracción de la muestra hasta el reporte de la medición.
Históricamente, la demora ha estado en el orden de los 20
a 30 segundos. La respuesta es innegablemente lenta porque
la muestra se extrae del ducto de salida, se filtra, se seca y se
envía a los analizadores, que tienen sus respectivas demoras
para completar el proceso de análisis. Incrementar la succión
de la bomba para hacer el muestreo más rápido está limitado
por el hecho que, junto con el gas, se arrastra polvo de EAF
adicional. De este modo, cuanto más gas se extrae, más polvo
se arrastra y debe ser filtrado. Incluso con las mejoras recientes
respecto de la velocidad de muestreo, los sistemas basados en
tecnología láser TDLAS son consistentemente de 5 a 10 veces
más rápidos.
Intentar medir el vapor de agua con sistemas extractivos presenta complicados desafíos. Cuando se extrae y procesa una
muestra de gas de un ducto, se pierde la precisión. Las reacciones continúan en el sistema de tuberías hasta que la muestra llega al analizador o al sensor. El uso de un tubo calentado
ayuda a reducir las reacciones, pero no elimina el hecho de que
la muestra ha cambiado al dejar el ducto. Independientemente
del tipo de sensor o analizador, la medición del agua con un sistema extractivo generará una pérdida significativa de la precisión
por dos importantes razones: 1) el agua puede reaccionar con
partículas tales como la cal, lo que ocasiona que se reporte una
concentración de agua menor que la real; 2) aunque la línea
se haya calentado, existe algo de refrigeración proveniente del
ducto, lo que genera pérdidas por condensación. Es improbable
Vacío línea calentada (mmHg)
Tabla 1
que este tipo de sistema pueda ser lo suficientemente sensible
como para reportar fugas de agua en el EAF en el rango de
medianas a pequeñas.
Es razonable cuestionarse si es necesaria una medición del
hidrógeno. Dado que tiene poco valor en la detección de fugas,
la siguiente pregunta obvia es si representa una necesidad para
la optimización del horno. Como se ha indicado anteriormente,
cuando hay hidrógeno también hay monóxido de carbono. Existen numerosos trabajos que han dado cuenta de la presencia
de hidrógeno y monóxido de carbono en los gases de salida
del EAF7,8,9 como se muestra en la Figura 2. Por lo general, el
valor de CO supera el valor de H2 durante toda la colada. Para
propósitos de optimización de la energía química, es claro que
puede usarse CO como sustituto de todos los gases combustibles y no hay razón para controlar el escape de H2. En otras
palabras, como se describe anteriormente, la combustión del
hidrógeno será más rápida que la de CO, por lo que será suficiente monitorear el CO para determinar niveles apropiados de
poscombustión dentro del EAF.
Concentración gas de salida (% volumen seco)
y se disipa (reacciona) más rápidamente que el CO a medida
que el oxígeno se hace disponible. Como una prueba más de
que el hidrógeno es el gas combustible más inestable presente,
la Tabla 1 compara la temperatura de auto-ignición y los límites
de combustibilidad de los gases combustibles claves presentes
en el EAF. La temperatura de auto-ignición puede usarse como
medición comparativa de cuáles son las moléculas que se oxidan más fácilmente. El hidrógeno, con la menor temperatura de
auto-ignición y el más amplio rango explosivo, es el que se oxida
con mayor facilidad y, por lo tanto, el primero que se consume.
De este modo, el oxígeno reaccionará con el hidrógeno en primer lugar, lo que ocasionará situaciones en la que se consumió
el hidrógeno pero el CO aún está presente. Esto define un caso
en el que la atmósfera se considera “en reducción”, sin la presencia de hidrógeno y con la presencia de agua, lo que hace
que el hidrógeno se considere una medida poco confiable de
la detección de agua.
Fecha y hora
Figura 2 (CO en rojo, H2 en amarillo)
El agua se encuentra “naturalmente” en el EAF a partir de
fuentes tales como:
•
•
•
•
Oxi-quemadores: Aproximadamente dos tercios de los
productos de la combustión del metano y el oxígeno son
vapor de agua. La mayoría de los EAF mantienen una
llama de combustible oxigenado a lo largo de la colada
(aunque en algunos momentos tienen un flujo bajo).
Enfriamiento de electrodos/Delta: Una práctica común consiste en rociar agua desde arriba del techo
para enfriar los electrodos por goteo. La may ܈ \