Porque é que o gás é emitido na produção de cimento?

Como é produzido o cimento?

O betão é um dos materiais mais importantes e mais utilizados na construção global. O betão é amplamente utilizado na construção tanto de edifícios residenciais como comerciais, pontes, estradas e muito mais.

O componente chave do betão é o cimento, uma substância de ligação que liga todos os outros componentes do betão (geralmente cascalho e areia). Mais de 4 mil milhões de toneladas de cimento são utilizadas em todo o mundo todos os anos., ilustrando a escala maciça da indústria global da construção.

O fabrico de cimento é um processo complexo, começando com matérias-primas, incluindo calcário e argila, que são colocadas em grandes fornos de até 120m de comprimento, que são aquecidos a até 1.500°C. Quando aquecidas a temperaturas tão elevadas, as reacções químicas provocam a união destas matérias-primas, formando o cimento.

Como acontece com muitos processos industriais, a produção de cimento não está isenta de perigos. A produção de cimento tem o potencial de libertar gases nocivos para os trabalhadores, as comunidades locais e o ambiente.

Que riscos de gás estão presentes na produção de cimento?

Os gases geralmente emitidos nas fábricas de cimento são dióxido de carbono (CO₂), óxidos nitrosos (NOx) e dióxido de enxofre (SO₂), com_CO2 que é responsável pela maioria das emissões.

O dióxido de enxofre presente nas fábricas de cimento provém geralmente das matérias-primas que são utilizadas no processo de produção do cimento. O principal perigo de gás a ter em conta é o dióxido de carbono, sendo a indústria cimenteira responsável por um enorme 8% do_CO2 global emissões.

A maioria das emissões de dióxido de carbono são criadas a partir de um processo químico chamado calcinação. Isto ocorre quando o calcário é aquecido nos fornos, provocando a sua decomposição em_CO2 e óxido de cálcio. A outra fonte principal de_CO2 é a combustão de combustíveis fósseis. Os fornos utilizados na produção de cimento são geralmente aquecidos utilizando gás natural ou carvão, adicionando outra fonte de dióxido de carbono à que é gerada através da calcinação.

Detecção de gás na produção de cimento

Numa indústria que é um grande produtor de gases perigosos, a detecção é fundamental. A Crowcon oferece uma vasta gama de soluções de detecção tanto fixas como portáteis.

Xgard Bright é o nosso detetor de gás de ponto fixo endereçável com visor, que proporciona facilidade de operação e custos de instalação reduzidos. Xgard Bright tem opções para a deteção de dióxido de carbono e dióxido de enxofreos gases mais preocupantes na mistura de cimento.

Para a deteção portátil de gases, o design robusto, mas portátil e leve do GasmanO design robusto, mas portátil e leve do equipamento faz dele a solução de gás único perfeita para a produção de cimento, disponível numa versão_{de CO2} para áreas seguras que oferece uma medição de 0-5% de dióxido de carbono.

Para uma maior proteção, o Gas-Pro pode ser equipado com um máximo de 5 sensores, incluindo todos os mais comuns na produção de cimento, CO₂SO₂ e NO₂.

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Onde é que os analisadores de gases de combustão se encaixam nos planos de descarbonização do governo britânico?

Quando o Governo britânico anunciou, em Março de 2021, que mil milhões de libras esterlinas de fundos já atribuídos seriam redireccionados para projectos destinados a reduzir os gases com efeito de estufao sector da energia sentava-se e ouvia. E com boas razões - como se verificou, serão atribuídos 171 milhões de libras esterlinas a um plano de descarbonização industrial que se concentra na geração de gás hidrogênio e nas tecnologias de captura e armazenamento de carbono.

No entanto, as notícias estendem-se para além da produção de energia verde e são relevantes para aplicações domésticas e industriais de AVAC. Num gesto que reflecte o papel que os engenheiros e fabricantes de AVAC podem desempenhar na sustentabilidade, mais de 900 milhões de libras serão gastos na modernização de edifícios públicos, como escolas e hospitais, com acessórios mais ecológicos, tais como bombas de calor, painéis solares e isolamento, que reduzirão as emissões de dióxido de carbono (CO2).

Mas onde é que isto deixa os agregados familiares e as unidades empresariais individuais que muitos funcionários do HVAC visitam diariamente? Esta é uma pergunta que vários comentadores têm feito, e parece que - pelo menos por enquanto - o principal impulso para reduzir o impacto ambiental dos sistemas de aquecimento e canalização privados continuará a vir dos fabricantes, engenheiros e instaladores que trabalham no sector HVAC.

E isso é uma responsabilidade e tanto. De acordo com a Gabinete de Estatística NacionalEm 2020, existiam aproximadamente 27,8 milhões de famílias no Reino Unido; as estatísticas governamentais de 2019 indicam que cerca de 15% das emissões de gases com efeito de estufa no Reino Unido (especificamente de dióxido de carbono, juntamente com metano, gases F e óxido nitroso) provinham desses ambientes residenciais. Isso é muito excesso de CO2 para limpar.

Então, o que é que as pessoas do HVAC podem fazer para ajudar a descarbonização?

Se dispuserem de equipamento adequado, os técnicos de aquecimento e os canalizadores podem ajudar a reduzir esse valor em 15%. Por exemplo, estão bem posicionados para medir o CO2 e outros gases com efeito de estufa: embora a maioria dos analisadores de gases de combustão meça o CO2, alguns também podem medir o NO/NOx (por exemplo, o Sprint Pro 5 e Sprint Pro 6).

Um analisador de gases de combustão que oferece uma vasta gama de medições de fácil leitura e interpretação permite aos engenheiros ver quando os aparelhos não estão a funcionar correctamente e se uma actualização (por exemplo, para um bomba de calor subsidiada pelo governo) pode estar em ordem.

Esta é uma necessidade premente: muitos agregados familiares agarram-se aos aparelhos durante o maior tempo possível, embora os aparelhos mais antigos tendam a ser muito menos amigos do ambiente do que os seus homólogos modernos. Isto já é suficientemente mau para o ambiente, mas a utilização de um aparelho antigo com defeito de funcionamento é o pior de todos os resultados possíveis.

Um bom analisador de gases de combustão fornecerá as leituras necessárias para convencer muitos clientes a descarbonizar as suas casas ou empresas de forma mais eficaz. Também permitirá ao engenheiro corrigir muitos problemas em aparelhos mais modernos e eficientes, trazendo-os de volta às suas normas de funcionamento originais e protegendo o planeta uma vez mais.

Ajudando a atingir o zero líquido

No final de 2021, o governo britânico estabeleceu o seu plano para alcançar emissões líquidas-zero até 2050 e todos os engenheiros de aquecimento do país têm um papel a desempenhar nesse projecto. Embora a verificação dos gases de combustão possa ser um acontecimento diário para muitos engenheiros de AVAC, o facto é que as emissões domésticas e empresariais são responsáveis por uma proporção substancial da produção de CO2 e das emissões de outros gases perigosos. Embora persuadir uma única família a operar com emissões de carbono mais baixas possa não parecer um grande negócio, o impacto pode ser muito substancial quando este é escalonado em todo o país.

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Quanto tempo durará o meu sensor de gás?

Os detectores de gás são amplamente utilizados em muitas indústrias (tais como tratamento de água, refinaria, petroquímica, aço e construção, para citar algumas) para proteger pessoal e equipamento de gases perigosos e seus efeitos. Os utilizadores de dispositivos portáteis e fixos estarão familiarizados com os custos potencialmente significativos de manter os seus instrumentos a funcionar em segurança ao longo da sua vida operacional. Entende-se que os sensores de gás fornecem uma medição da concentração de alguns analitos de interesse, tais como CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono), ou NOx (óxido de azoto). Existem dois sensores de gás mais utilizados em aplicações industriais: electroquímicos para medição de gases tóxicos e oxigénio, e pelistores (ou esferas catalíticas) para gases inflamáveis. Nos últimos anos, a introdução de ambos Oxigénio e MPS (Espectrómetro de Propriedade Molecular) permitiram uma maior segurança.

Como posso saber quando o meu sensor falhou?

Houve várias patentes e técnicas aplicadas a detectores de gás nas últimas décadas que afirmam ser capazes de determinar quando um sensor electroquímico falhou. A maioria destas, no entanto, apenas inferem que o sensor está a funcionar através de alguma forma de estimulação de eléctrodos e pode fornecer uma falsa sensação de segurança. O único método seguro de demonstrar que um sensor está a funcionar é a aplicação de gás de teste e a medição da resposta: um teste de colisão ou calibração completa.

Sensor Electroquímico

Os sensoreselectroquímicos são os mais utilizados no modo de difusão em que o gás no ambiente entra através de um buraco na face da célula. Alguns instrumentos utilizam uma bomba para fornecer amostras de ar ou gás ao sensor. Uma membrana de PTFE é colocada sobre o buraco para impedir a entrada de água ou óleos na célula. As gamas e sensibilidades dos sensores podem ser variadas na concepção, utilizando furos de diferentes tamanhos. Os furos maiores proporcionam maior sensibilidade e resolução, enquanto que os furos mais pequenos reduzem a sensibilidade e resolução, mas aumentam o alcance.

Factores que afectam a vida do sensor electroquímico

Há três factores principais que afectam a vida do sensor, incluindo a temperatura, a exposição a concentrações de gás extremamente elevadas e a humidade. Outros factores incluem os eléctrodos dos sensores e as vibrações extremas e choques mecânicos.

Os extremos de temperatura podem afectar a vida útil do sensor. O fabricante indicará uma gama de temperaturas de funcionamento para o instrumento: tipicamente -30˚C a +50˚C. Os sensores de alta qualidade serão, contudo, capazes de resistir a excursões temporárias para além destes limites. A exposição curta (1-2 horas) a 60-65˚C para sensores H2S ou CO (por exemplo) é aceitável, mas incidentes repetidos resultarão na evaporação do electrólito e deslocamentos na leitura da linha de base (zero) e numa resposta mais lenta.

A exposição a concentrações de gás extremamente elevadas também pode comprometer o desempenho do sensor. Os sensores electroquímicos são tipicamente testados pela exposição a até dez vezes o seu limite de concepção. Os sensores construídos com material catalisador de alta qualidade devem ser capazes de resistir a tais exposições sem alterações na química ou perda de desempenho a longo prazo. Os sensores com menor carga de catalisador podem sofrer danos.

A influência mais considerável na vida do sensor é a humidade. A condição ambiental ideal para sensores electroquímicos é 20˚Celsius e 60% RH (humidade relativa). Quando a humidade ambiente aumenta para além de 60%RH, a água será absorvida pelo electrólito causando diluição. Em casos extremos, o conteúdo líquido pode aumentar 2-3 vezes, resultando potencialmente em fugas do corpo do sensor, e depois através dos pinos. Abaixo de 60%RH a água do electrólito começará a desidratar. O tempo de resposta pode ser significativamente prolongado à medida que o electrólito ou desidratado. Os eléctrodos dos sensores podem, em condições invulgares, ser envenenados por gases interferentes que se adsorvem no catalisador ou reagem com ele criando subprodutos que inibem o catalisador.

Vibrações extremas e choques mecânicos também podem danificar os sensores, fraturando as soldaduras que ligam os eléctrodos de platina, ligando tiras (ou fios em alguns sensores) e pinos juntos.

Expectativa de vida 'Normal' do Sensor Electroquímico

Os sensores electroquímicos para gases comuns tais como monóxido de carbono ou sulfureto de hidrogénio têm uma vida operacional tipicamente declarada de 2-3 anos. Os sensores de gases mais exóticos, como o fluoreto de hidrogénio, podem ter uma vida útil de apenas 12-18 meses. Em condições ideais (temperatura e humidade estáveis na região de 20˚C e 60%RH) sem incidência de contaminantes, sabe-se que os sensores electroquímicos funcionam há mais de 4000 dias (11 anos). A exposição periódica ao gás alvo não limita a vida útil destas minúsculas células de combustível: os sensores de alta qualidade têm uma grande quantidade de material catalisador e condutores robustos que não se esgotam com a reacção.

Sensor Pellistor

Os sensoresPellistor consistem em duas bobinas de arame emparelhadas, cada uma delas embutida numa conta de cerâmica. A corrente é passada através das bobinas, aquecendo os grânulos para aproximadamente 500˚C. Queimaduras de gás inflamável no grânulo e o calor adicional gerado produz um aumento na resistência da bobina que é medida pelo instrumento para indicar a concentração de gás.

Factores que afectam a vida do sensor Pellistor

Os dois principais factores que afectam a vida útil do sensor incluem a exposição a uma concentração elevada de gás e o posicionamento ou inibição do sensor. O choque mecânico extremo ou vibração também pode afectar a vida útil do sensor. A capacidade da superfície do catalisador para oxidar o gás reduz quando este foi envenenado ou inibido. A vida útil do sensor mais de dez anos é comum em aplicações onde compostos inibidores ou envenenadores não estão presentes. Os pelistores de maior potência têm maior actividade catalítica e são menos vulneráveis ao envenenamento. As esferas mais porosas também têm maior actividade catalítica à medida que o seu volume de superfície aumenta. Uma concepção inicial qualificada e processos de fabrico sofisticados asseguram a máxima porosidade dos grânulos. A exposição a elevadas concentrações de gás (>100%LEL) também pode comprometer o desempenho do sensor e criar um desvio no sinal de zero/linha de base. A combustão incompleta resulta em depósitos de carbono no talão: o carbono 'cresce' nos poros e cria danos mecânicos. O carbono pode, contudo, ser queimado ao longo do tempo para revelar de novo os locais catalíticos. O choque mecânico extremo ou vibração pode também, em casos raros, causar uma quebra nas bobinas do pellistor. Esta questão é mais prevalente nos detectores de gás portáteis do que nos detectores de gás de ponto fixo, uma vez que são mais susceptíveis de serem largados, e os pelistores utilizados são de menor potência (para maximizar a duração da bateria) e, portanto, utilizam bobinas de arame mais delicadas e mais finas.

Como posso saber quando o meu sensor falhou?

Um pellistor que tenha sido envenenado permanece electricamente operacional mas pode não responder ao gás. Assim, o detector e o sistema de controlo de gás pode parecer estar num estado saudável, mas uma fuga de gás inflamável pode não ser detectada.

Sensor de oxigénio

O nosso novo sensor de oxigénio sem chumbo e de longa duração não tem fios comprimidos de chumbo que o electrólito tem de penetrar, permitindo a utilização de um electrólito espesso, o que significa que não há fugas, não há corrosão induzida por fugas, e maior segurança. A robustez adicional deste sensor permite-nos oferecer, com confiança, uma garantia de 5 anos por mais um elemento mental.

Os sensores deoxigénio de longa duração têm uma longa vida útil de 5 anos, com menos tempo de paragem, menor custo de propriedade, e impacto ambiental reduzido. Medem com precisão o oxigénio numa vasta gama de concentrações de 0 a 30% de volume e são a próxima geração de detecção de gases O2.

Sensor MPS

MPS O sensor fornece tecnologia avançada que elimina a necessidade de calibrar e fornece um 'LEL (limite explosivo inferior) verdadeiro' para a leitura de quinze gases inflamáveis, mas pode detectar todos os gases inflamáveis num ambiente multiespecífico, resultando em custos de manutenção contínuos mais baixos e numa interacção reduzida com a unidade. Isto reduz o risco para o pessoal e evita dispendiosos tempos de paragem. O sensor MPS é também imune ao envenenamento dos sensores.

A falha do sensor devido a envenenamento pode ser uma experiência frustrante e dispendiosa. A tecnologia do sensor MPS™não é afectada por contaminações no ambiente. Os processos que têm contaminantes têm agora acesso a uma solução que funciona de forma fiável com design seguro contra falhas para alertar o operador a oferecer uma paz de espírito ao pessoal e bens localizados em ambiente perigoso. É agora possível detectar vários gases inflamáveis, mesmo em ambientes agressivos, utilizando apenas um sensor que não requer calibração e tem uma vida útil esperada de pelo menos 5 anos.

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Porque é importante medir o óxido de nitrogénio (NOx)?

Na UE e no Reino Unido é agora obrigatório que todos os novos produtos domésticos de aquecimento e canalização (classificados até 400 kw) cumpram os níveis máximos de emissão de óxido de azoto (NOx). Isto está de acordo com uma grande parte da regulamentação internacional: As emissões de NOx são controladas por lei ou regulamentação em muitos países (incluindo os EUA, Canadá, Austrália e Singapura) e estas podem variar ainda mais por sector (marítimo e automóvel podem ter os seus próprios códigos e limites específicos, por exemplo).

A regulação do NOx é necessária porque este gás é um grande poluente, associado a milhares de mortes em todo o mundo através dos seus efeitos - directos e indirectos - sobre a saúde humana. Tem sido associado à asma em crianças, inflamação pulmonar e uma série de outras doenças respiratórias, bem como a danos cardiovasculares. NOx é perigoso para os animais, plantas e ecossistemas e é um importante constituinte da chuva ácida e smog.

Apesar do seu nome singular, NOx é na realidade um termo colectivo para óxidos de azoto - uma família de gases altamente reactivos e venenosos - que são produzidos quando os combustíveis fósseis são queimados. Embora a poluição por NOx seja um problema global, as grandes cidades são particularmente afectadas pelos gases de escape dos veículos e pelas emissões do sistema de aquecimento; cerca de um terço da poluição por NOx de qualquer grande cidade provém do aquecimento. Além disso, o dióxido de azoto reage à luz solar com outros gases (tais como compostos orgânicos voláteis) para gerar ozono, que é um gás com efeito de estufa.

Porquê medir NOx?

Uma vez que as emissões de NOx estão cada vez mais regulamentadas, devem ser medidas para assegurar o cumprimento das directivas pertinentes. A medição de NOx de caldeiras e outros aparelhos domésticos é também efectuada para verificar se estes estão a funcionar em segurança, e para assegurar que o proprietário/operador e aqueles que os rodeiam não estão a ser expostos a NOx excessivos.

Medição de NOx com um analisador de gases de combustão/analisador de combustão

Para além de ter de cumprir as exigências da regulamentação, o sector AVAC reconhece a importância crescente da medição de NOx devido ao enfoque mundial na sustentabilidade e nas questões ecológicas, e à consciência dos seus efeitos nocivos para a saúde. Isto reflecte-se num mercado crescente de analisadores de combustão que calculam o NOx (por exemplo, o Sprint Pro 5 e o Sprint Pro 6).

A curto e médio prazo, a procura de medição de NOx parece susceptível de aumentar; a redução das emissões de NOx é uma componente chave das políticas de sustentabilidade a nível mundial e os engenheiros e projectistas de AVAC estão a dar prioridade à concepção de formas de aquecimento melhores e mais limpas (que terão de ser aferidas, verificadas e mantidas).

Com o tempo, os sistemas altamente eficientes e ultra-baixo NOx irão provavelmente dominar, e a medição de NOx tornar-se-á, portanto, um parâmetro cada vez mais importante e uma parte mais proeminente do trabalho quotidiano no sector HVAC.

Os nossos modelos Sprint Pro 5 e 6 são fornecidos completos comcom sensores de NO dedicados, permitindo uma gama de opções de medição de NO e NOx

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