¿Por qué se emiten gases en la producción de cemento?

¿Cómo se fabrica el cemento?

El hormigón es uno de los materiales más importantes y utilizados en la construcción mundial. El hormigón se utiliza ampliamente en la construcción de edificios residenciales y comerciales, puentes, carreteras y mucho más.

El componente clave del hormigón es el cemento, una sustancia aglutinante que une todos los demás componentes del hormigón (generalmente grava y arena). Cada año se utilizan en el mundo más de 4.000 millones de toneladas de cemento.lo que ilustra la enorme envergadura de la industria mundial de la construcción.

La fabricación de cemento es un proceso complejo, que comienza con materias primas como la piedra caliza y la arcilla, que se introducen en grandes hornos de hasta 120 m de longitud, que se calientan a una temperatura de hasta 1.500ºC. Cuando se calientan a temperaturas tan altas, las reacciones químicas hacen que estas materias primas se unan, formando el cemento.

Como ocurre con muchos procesos industriales, la producción de cemento no está exenta de peligros. La producción de cemento puede liberar gases nocivos para los trabajadores, las comunidades locales y el medio ambiente.

¿Qué riesgos de gas existen en la producción de cemento?

Los gases generalmente emitidos en las cementeras son el dióxido de carbono (CO2), óxidos nitrosos (NOx) y dióxido de azufre (SO2), siendo elCO2 representa la mayor parte de las emisiones.

El dióxido de azufre presente en las fábricas de cemento procede generalmente de las materias primas que se utilizan en el proceso de producción del cemento. El principal gas peligroso que hay que tener en cuenta es el dióxido de carbono. 8% de las emisiones mundialesde CO2 mundial.

La mayor parte de las emisiones de dióxido de carbono proceden de un proceso químico llamado calcinación. Se produce cuando la piedra caliza se calienta en los hornos y se descompone enCO2 y óxido de calcio. La otra fuente principal deCO2 es la combustión de combustibles fósiles. Los hornos utilizados en la producción de cemento suelen calentarse con gas natural o carbón, lo que añade otra fuente de dióxido de carbono a la generada por la calcinación.

Detección de gas en la producción de cemento

En una industria que es gran productora de gases peligrosos, la detección es clave. Crowcon ofrece una amplia gama de soluciones de detección fijas y portátiles.

Xgard Bright es nuestro detector de gas de punto fijo direccionable con pantalla, que ofrece facilidad de funcionamiento y costes de instalación reducidos. Xgard Bright tiene opciones para la detección de dióxido de carbono y dióxido de azufrelos gases más preocupantes en la mezcla de cemento.

Para la detección portátil de gases, el Gasmanes la solución perfecta para la producción de cemento, disponible en una versión deCO2 para zonas seguras que ofrece una medición de 0-5% de dióxido de carbono.

Para una mayor protección, el Gas-Pro puede equiparse con hasta 5 sensores, incluidos los más comunes en la producción de cemento, CO2SO2 y NO2.

¿Qué lugar ocupan los analizadores de gases de combustión en los planes de descarbonización del Gobierno británico?

Cuando el gobierno del Reino Unido anunció, en marzo de 2021, que 1.000 millones de libras de fondos ya asignados se reorientarían a proyectos destinados a reducir los gases de efecto invernaderoel sector energético se sentó y escuchó. Y con razón: se destinarán 171 millones de libras a un plan de descarbonización industrial que se centra en la generación de gas de hidrógeno y en las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono.

Sin embargo, la noticia se extiende más allá de la producción de energía verde y es relevante para las aplicaciones domésticas e industriales de HVAC. En un gesto que refleja el papel que los ingenieros y fabricantes de HVAC pueden desempeñar en la sostenibilidad, se destinarán más de 900 millones de libras a mejorar los edificios públicos, como escuelas y hospitales, con accesorios más ecológicos, como bombas de calor, paneles solares y aislamiento, que reducirán las emisiones de dióxido de carbono (CO2).

Pero, ¿en qué situación quedan los hogares y las empresas que visitan a diario muchos empleados de HVAC? Esta es una pregunta que se han hecho varios comentaristas, y parece que -al menos por ahora- el principal impulso para reducir el impacto medioambiental de los sistemas de calefacción y fontanería de propiedad privada seguirá proviniendo de los fabricantes, ingenieros e instaladores que trabajan en el sector de la climatización. 

Y eso es toda una responsabilidad. Según la Oficina de Estadísticas Nacionalesen 2020, había aproximadamente 27,8 millones de hogares en el Reino Unido; las estadísticas gubernamentales de 2019 indican que alrededor del 15% de las emisiones de gases de efecto invernadero en el Reino Unido (específicamente de dióxido de carbono, junto con el metano, los gases F y el óxido nitroso) provenían de esos entornos residenciales. Eso es mucho exceso de CO2 que limpiar.

Entonces, ¿qué pueden hacer los ciudadanos de la CAV para contribuir a la descarbonización?

Si disponen de un equipo adecuado, los técnicos de calefacción y fontanería pueden ayudar a reducir esa cifra en un 15%. Por ejemplo, están bien situados para medir el CO2 y otros gases de efecto invernadero: aunque la mayoría de los analizadores de gases de combustión miden el CO2, algunos también pueden medir los NO/NOx (por ejemplo, el analizador de Sprint Pro 5 y Sprint Pro 6).

Un analizador de gases de combustión que proporciona una amplia gama de mediciones fáciles de leer e interpretar permite a los ingenieros ver cuándo los aparatos no están funcionando correctamente y si una mejora (por ejemplo, a una bomba de calor subvencionada por el gobierno).

Se trata de una necesidad acuciante: muchos hogares conservan los electrodomésticos durante el mayor tiempo posible, a pesar de que los aparatos antiguos suelen ser mucho menos respetuosos con el medio ambiente que sus homólogos modernos. Esto ya es bastante malo para el medio ambiente, pero utilizar un aparato antiguo que funciona mal es el peor de los resultados posibles. 

Un buen analizador de gases de combustión proporcionará las lecturas necesarias para convencer a muchos clientes de que descarbonicen sus hogares o negocios de forma más eficaz. También permitirá al técnico arreglar muchos problemas en aparatos más modernos y eficientes, devolviéndolos a sus estándares de funcionamiento originales y protegiendo el planeta una vez más. 

Ayudar a alcanzar la red cero

A finales de 2021, el gobierno del Reino Unido estableció su plan para alcanzar emisiones netas cero para 2050 y todos los técnicos de calefacción del país tienen un papel que desempeñar en ese proyecto. Aunque la comprobación de los gases de combustión puede ser algo cotidiano para muchos técnicos de calefacción y aire acondicionado, lo cierto es que las emisiones de los hogares y las empresas representan una proporción considerable de la producción de CO2 y de las emisiones de otros gases peligrosos. Aunque convencer a un solo hogar de que funcione con menos emisiones de carbono puede no parecer gran cosa, el impacto puede ser muy importante si se amplía a todo el país.

¿Cuánto tiempo durará mi sensor de gas?

Los detectores de gas se utilizan ampliamente en muchas industrias (como la de tratamiento de aguas, refinería, petroquímica, siderúrgica y de la construcción, por nombrar algunas) para proteger al personal y los equipos de los gases peligrosos y sus efectos. Los usuarios de dispositivos portátiles y fijos estarán familiarizados con los costes potencialmente significativos de mantener sus instrumentos funcionando de forma segura durante su vida útil. Se entiende que los sensores de gas proporcionan una medición de la concentración de algún analito de interés, como el CO (monóxido de carbono), el CO2 (dióxido de carbono) o el NOx (óxido de nitrógeno). Los sensores de gas más utilizados en las aplicaciones industriales son dos: los electroquímicos para la medición de gases tóxicos y oxígeno, y los pellistores (o perlas catalíticas) para los gases inflamables. En los últimos años, la introducción de ambos oxígeno y MPS (Espectrómetro de Propiedades Moleculares) han permitido mejorar la seguridad.

¿Cómo puedo saber si mi sensor ha fallado?

En las últimas décadas ha habido varias patentes y técnicas aplicadas a los detectores de gas que afirman poder determinar cuándo ha fallado un sensor electroquímico. Sin embargo, la mayoría de ellas sólo infieren que el sensor está funcionando mediante alguna forma de estimulación de los electrodos y podrían proporcionar una falsa sensación de seguridad. El único método seguro para demostrar que un sensor funciona es aplicar un gas de prueba y medir la respuesta: un bump test o una calibración completa.

Sensor electroquímico

Los sensoreselectroquímicos son los más utilizados en el modo de difusión, en el que el gas del entorno entra a través de un agujero en la cara de la célula. Algunos instrumentos utilizan una bomba para suministrar aire o muestras de gas al sensor. Se coloca una membrana de PTFE sobre el orificio para evitar que el agua o los aceites entren en la célula. Los rangos y sensibilidades de los sensores pueden variar en su diseño utilizando agujeros de diferentes tamaños. Los agujeros más grandes proporcionan una mayor sensibilidad y resolución, mientras que los agujeros más pequeños reducen la sensibilidad y la resolución pero aumentan el alcance.

Factores que afectan a la vida útil del sensor electroquímico

Hay tres factores principales que afectan a la vida del sensor: la temperatura, la exposición a concentraciones de gas extremadamente altas y la humedad. Otros factores son los electrodos del sensor y las vibraciones extremas y los golpes mecánicos.

Las temperaturas extremas pueden afectar a la vida del sensor. El fabricante indicará un rango de temperatura de funcionamiento para el instrumento: normalmente de -30˚C a +50˚C. Sin embargo, los sensores de alta calidad podrán soportar excursiones temporales más allá de estos límites. Una exposición breve (1-2 horas) a 60-65˚C para los sensores de H2S o CO (por ejemplo) es aceptable, pero los incidentes repetidos darán lugar a la evaporación del electrolito y a cambios en la lectura de la línea base (cero) y a una respuesta más lenta.

La exposición a concentraciones de gas extremadamente altas también puede comprometer el rendimiento del sensor. Los sensores electroquímicos suelen someterse a pruebas de exposición de hasta diez veces su límite de diseño. Los sensores construidos con material catalizador de alta calidad deben ser capaces de soportar tales exposiciones sin cambios en la química o pérdida de rendimiento a largo plazo. Los sensores con menor carga de catalizador pueden sufrir daños.

La influencia más considerable en la vida del sensor es la humedad. La condición ambiental ideal para los sensores electroquímicos es 20˚Celsius y 60% RH (humedad relativa). Cuando la humedad ambiental aumenta por encima del 60%RH el agua será absorbida por el electrolito provocando su dilución. En casos extremos, el contenido de líquido puede aumentar entre 2 y 3 veces, lo que puede provocar fugas en el cuerpo del sensor y, posteriormente, a través de las clavijas. Por debajo del 60%RH el agua en el electrolito comenzará a deshidratarse. El tiempo de respuesta puede prolongarse significativamente a medida que el electrolito o se deshidrata. En condiciones inusuales, los electrodos del sensor pueden ser envenenados por gases interferentes que se adsorben al catalizador o reaccionan con él creando subproductos que inhiben el catalizador.

Las vibraciones extremas y los golpes mecánicos también pueden dañar los sensores al fracturar las soldaduras que unen los electrodos de platino, las tiras de conexión (o los cables en algunos sensores) y las clavijas.

Vida útil "normal" del sensor electroquímico

Los sensores electroquímicos para gases comunes, como el monóxido de carbono o el sulfuro de hidrógeno, tienen una vida útil que suele ser de 2 a 3 años. Los sensores de gases más exóticos, como el fluoruro de hidrógeno, pueden tener una vida útil de sólo 12-18 meses. En condiciones ideales (temperatura y humedad estables en la región de 20˚C y 60%RH) sin incidencia de contaminantes, se sabe que los sensores electroquímicos funcionan más de 4000 días (11 años). La exposición periódica al gas objetivo no limita la vida útil de estas diminutas pilas de combustible: los sensores de alta calidad tienen una gran cantidad de material catalizador y conductores robustos que no se agotan con la reacción.

Sensor Pellistor

Los sensoresde pellistor consisten en dos bobinas de alambre emparejadas, cada una de ellas incrustada en una perla de cerámica. La corriente pasa a través de las bobinas, calentando las perlas a aproximadamente 500˚C. El gas inflamable se quema en la perla y el calor adicional generado produce un aumento en la resistencia de la bobina que es medido por el instrumento para indicar la concentración de gas.

Factores que afectan a la vida útil del sensor de pellistor

Los dos factores principales que afectan a la vida útil del sensor son la exposición a una alta concentración de gas y el aplastamiento o la inhibición del sensor. Los golpes mecánicos extremos o las vibraciones también pueden afectar a la vida útil del sensor. La capacidad de la superficie del catalizador para oxidar el gas se reduce cuando se ha envenenado o inhibido. Una vida útil del sensor de más de diez años es habitual en aplicaciones en las que no hay compuestos inhibidores o envenenadores. Los pellistores de mayor potencia tienen una mayor actividad catalítica y son menos vulnerables al envenenamiento. Las perlas más porosas también tienen una mayor actividad catalítica al aumentar su volumen superficial. El diseño inicial y los sofisticados procesos de fabricación garantizan la máxima porosidad de las perlas. La exposición a altas concentraciones de gas (>100%LEL) también puede comprometer el rendimiento del sensor y crear una desviación en la señal de cero/línea base. La combustión incompleta da lugar a depósitos de carbono en el cordón: el carbono "crece" en los poros y crea daños mecánicos. Sin embargo, el carbono puede quemarse con el tiempo para volver a revelar los sitios catalíticos. Los choques o vibraciones mecánicas extremas también pueden, en raras ocasiones, provocar la rotura de las bobinas de los pellistores. Este problema es más frecuente en los detectores de gas portátiles que en los de punto fijo, ya que es más probable que se caigan, y los pellistores utilizados son de menor potencia (para maximizar la duración de la batería) y, por lo tanto, utilizan bobinas de alambre más finas y delicadas.

¿Cómo puedo saber si mi sensor ha fallado?

Un pellistor que ha sido envenenado sigue funcionando eléctricamente pero puede no responder al gas. Por lo tanto, el detector de gas y el sistema de control pueden parecer en un estado saludable, pero una fuga de gas inflamable puede no ser detectada.

Sonda Lambda

Icono Long Life 02

Nuestro nuevo sensor de oxígeno sin plomo y de larga duración no tiene hilos de plomo comprimidos en los que el electrolito tiene que penetrar, lo que permite utilizar un electrolito espeso que significa que no hay fugas, no hay corrosión inducida por fugas y se mejora la seguridad. La robustez adicional de este sensor nos permite ofrecer con confianza una garantía de 5 años para mayor tranquilidad.

Los sensores de oxígeno delarga duración tienen una amplia vida útil de 5 años, con menos tiempo de inactividad, menor coste de propiedad y menor impacto medioambiental. Miden con precisión el oxígeno en una amplia gama de concentraciones de 0 a 30% de volumen y son la próxima generación de detección de gas O2.

Sensor MPS

MPS ofrece una tecnología avanzada que elimina la necesidad de calibrar y proporciona un "LEL (límite inferior de explosividad) real" para la lectura de quince gases inflamables, pero puede detectar todos los gases inflamables en un entorno de varias especies, lo que supone un menor coste de mantenimiento continuo y una menor interacción con la unidad. Esto reduce el riesgo para el personal y evita costosos tiempos de inactividad. El sensor MPS también es inmune al envenenamiento del sensor.  

El fallo del sensor debido a la intoxicación puede ser una experiencia frustrante y costosa. La tecnología del sensor MPS™no se ve afectada por los contaminantes del entorno. Los procesos que tienen contaminantes ahora tienen acceso a una solución que funciona de forma fiable con un diseño a prueba de fallos para alertar al operador y ofrecer una tranquilidad para el personal y los activos situados en entornos peligrosos. Ahora es posible detectar múltiples gases inflamables, incluso en entornos difíciles, utilizando un solo sensor que no requiere calibración y tiene una vida útil prevista de al menos 5 años.

¿Por qué es importante medir el óxido de nitrógeno (NOx)?

En la UE y el Reino Unido es obligatorio que todos los nuevos productos de calefacción y fontanería domésticos (con una potencia de hasta 400 kw) cumplan los niveles máximos de emisión de óxido de nitrógeno (NOx). Esto está en consonancia con gran parte de la normativa internacional: Las emisiones de NOx están controladas por la ley o la normativa en muchos países (como Estados Unidos, Canadá, Australia y Singapur) y pueden variar aún más según el sector (el marítimo y el de la automoción pueden tener sus propios códigos y límites específicos, por ejemplo).

La regulación de los NOx es necesaria porque este gas es un contaminante importante, asociado a miles de muertes en todo el mundo por sus efectos -directos e indirectos- sobre la salud humana. Se ha asociado con el asma en los niños, la inflamación de los pulmones y una serie de otros trastornos respiratorios, así como con daños cardiovasculares. Los NOx son peligrosos para los animales, las plantas y los ecosistemas y son uno de los principales componentes de la lluvia ácida y el smog.

A pesar de su nombre singular, NOx es en realidad un término colectivo para los óxidos de nitrógeno -una familia de gases altamente reactivos y venenosos- que se producen cuando se queman combustibles fósiles. Aunque la contaminación por NOx es un problema mundial, las grandes ciudades se ven especialmente afectadas por los gases de escape de los vehículos y las emisiones de los sistemas de calefacción; alrededor de un tercio de la contaminación por NOx de cualquier gran ciudad procede de la calefacción. Además, el dióxido de nitrógeno reacciona a la luz del sol con otros gases (como los compuestos orgánicos volátiles) para generar ozono, que es un gas de efecto invernadero.

¿Por qué medir los NOx?

Dado que las emisiones de NOx están cada vez más reguladas, deben medirse para garantizar el cumplimiento de las directivas pertinentes. La medición de NOx de las calderas y otros aparatos domésticos también se lleva a cabo para comprobar que estos funcionan de forma segura, y para garantizar que el propietario/operador y las personas de su entorno no están expuestos a un exceso de NOx.

Medición de NOx con un analizador de gases de combustión

Además de tener que cumplir las exigencias de la normativa, el sector HVAC reconoce la creciente importancia de la medición de NOx debido a la atención que se presta en todo el mundo a la sostenibilidad y las cuestiones ecológicas, y a la concienciación sobre sus efectos nocivos para la salud. Esto se refleja en un mercado creciente de analizadores de combustión que calculan NOx (por ejemplo, el Sprint Pro 5 y el Sprint Pro 6).

A corto y medio plazo, parece probable que aumente la demanda de mediciones de NOx; la reducción de las emisiones de NOx es un componente clave de las políticas de sostenibilidad en todo el mundo y los ingenieros y diseñadores de HVAC están dando prioridad al diseño de formas de calefacción mejores y más limpias (que tendrán que ser evaluadas, verificadas y mantenidas).

Con el tiempo, es probable que dominen los sistemas de alta eficiencia y ultrabajo NOx, por lo que la medición de NOx se convertirá en un parámetro cada vez más importante y en una parte más destacada del trabajo diario en el sector de la climatización.

Nuestros modelos Sprint Pro 5 y 6 vienen completos conon sensores de NO específicos que permiten una amplia gama de opciones de medición de NO y NOx