ES2900522T3 - Sonda de muestreo de gas y procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas - Google Patents

Sonda de muestreo de gas y procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas (1) en el que un gas (19) que se ha de analizar es extraido en la zona de un extremo anterior (1a) de un tubo de muestreo de gas (2) de un espacio de proceso (17) y es conducido en el tubo de muestreo de gas (2) hasta un extremo posterior (1b) y con ello se enfría, al conducir aire refrigerante (14) entre el tubo de muestreo de gas (2) y al menos un revestimiento exterior (3) que rodea el tubo de muestreo de gas, alimentándose y evacuándose el aire refrigerante en el extremo posterior del tubo de muestreo de gas y siendo la temperatura del gas que se ha de analizar más elevada en la zona del extremo anterior del tubo de muestreo de gas que la temperatura del aire refrigerante alimentado, e irradiando la sonda de muestreo de gas hacia el exterior, caracterizado por que la temperatura del aire refrigerante alimentado (14) es más elevada que la temperatura del aire refrigerante evacuado.

Description

DESCRIPCIÓN
Sonda de muestreo de gas y procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas
La invención se refiere a una sonda de muestreo de gas y un procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas, extrayéndose un gas que se ha de analizar en la zona de un extremo anterior de un tubo de muestreo de gas de un espacio de proceso y siendo conducido en el tubo de muestreo de gas hasta un extremo posterior y, a este respecto, enfriándose.
Por el documento DE 10315996 A1 se conoce una sonda para la extracción de una muestra de gas de una cámara de reacción caliente, siendo recorrido por agua refrigerante un espacio anular delimitado por un revestimiento exterior. Dado que no se debe alcanzar el punto de ebullición del agua, la temperatura máxima de retorno es de aproximadamente 90 °C. Sin embargo, a estas bajas temperaturas, no se pueden descartar con seguridad caídas por debajo del punto de rocío dentro de la sonda de muestreo de gas. Debido a ello, algunos fabricantes calientan el tubo de muestreo de gas adicionalmente de manera eléctrica para impedir así caídas por debajo del punto de rocío en el gas de muestra. En el documento DE 103 15996 A1, la caída por debajo del punto de rocía se evita rodeando el tubo de muestreo de gas con un espacio hueco evacuable. La intensa refrigeración por agua tiene la desventaja, sin embargo, de que la parte exterior de la sonda de muestreo de gas se refrigera con una intensidad innecesaria, pudiendo tender una punta de la sonda de muestreo de gas demasiado fría a formar aglomeraciones en el gas de proceso caliente.
Por lo demás, se conocen sondas de muestreo de gas refrigeradas por aceite que utilizan un aceite de transferencia de calor para la refrigeración. La diferencia con el circuito de agua es que el aceite térmico puede funcionar en rangos de temperatura más altos. De esta manera, se puede prescindir de un calentamiento adicional del tubo de muestreo de gas. Sin embargo, el aceite de transferencia de calor es problemático con respecto a las fugas, ya que no se puede descartar el riesgo de incendio en este caso.
Por el documento DE 10354188 A1 se conoce, además, una sonda de muestro de alta temperatura en la que un tubo de muestreo de gas está rodeado por un tubo exterior y, entre estos dos tubos, se conduce aire refrigerante a presión. A este respecto, se tuvo en cuenta que el gas extraído que se ha de analizar no se refrigerara a lo largo del tubo de muestreo de gas por debajo de 250° y así se evitaran condensaciones.
El documento DE 3545491 A1 desvela una disposición de sonda para el muestreo de gas de un horno rotatorio de cemento que se refrigera por medio de líquido refrigerante.
En el documento AT 9667 U1 se describe un equipo en aparatos de análisis de gases para medir las concentraciones de gas, estando rodeado un tubo para el gas que se ha de medir al menos parcialmente por un revestimiento que se encuentra a distancia de este y a través del cual se conduce aire a contracorriente a través de un espacio existente entre el tubo y el revestimiento y que se calienta o refrigera para mantener una temperatura predeterminada del gas que se ha de medir.
La invención se basa en el objetivo de presentar un nuevo concepto para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas con el que se garantiza una suficiente refrigeración del extremo anterior del tubo de muestreo de gas y se evita de manera fiable una caída por debajo del punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar.
De acuerdo con la invención, este objetivo se consigue mediante las características de las reivindicaciones 1 y 16. Otras realizaciones son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En el procedimiento de acuerdo con la invención para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas, se extrae un gas que se ha de analizar en la zona de un extremo anterior de un tubo de muestreo de gas de un espacio de proceso y se conduce en el tubo de muestreo de gas hasta un extremo posterior y, a este respecto, se refrigera, siendo conducido aire refrigerante entre el tubo de muestreo de gas y al menos un revestimiento exterior que rodea el tubo de muestreo de gas, alimentándose y evacuándose el aire refrigerante en el extremo posterior del tubo de muestreo de gas y siendo la temperatura del gas que se ha de analizar más elevada en la zona del extremo anterior del tubo de muestreo de gas que la temperatura del aire alimentado, irradiando la sonda de muestreo de gas hacia el exterior, y siendo la temperatura del aire refrigerante alimentado más elevada que la temperatura del aire refrigerante evacuado.
El equipo de muestreo de gas de acuerdo con la invención para la realización del anterior procedimiento presenta un tubo de muestreo de gas para extraer un gas que se ha de analizar en la zona de un extremo anterior y conducirlo en el tubo de muestreo de gas hasta un extremo posterior, estando rodeado el tubo de muestreo de gas por al menos un revestimiento exterior, de tal modo que se configura una zona de refrigeración que se extiende a lo largo del tubo de muestreo de gas y que, en la zona del extremo posterior de la sonda de muestreo de gas, presenta una abertura de alimentación de aire refrigerante para la alimentación de aire refrigerante y una abertura de evacuación de aire refrigerante para la evacuación de aire refrigerante, estando conectadas entre sí la abertura de evacuación de aire refrigerante y la abertura de alimentación de aire refrigerante para configurar un circuito cerrado irradiando la sonda de muestreo de gas hacia el exterior. Entre la abertura de evacuación de aire refrigerante y la abertura de alimentación de aire refrigerante, está previsto, además, un calentador de aire para elevar la temperatura del aire refrigerante evacuado.
El concepto de acuerdo con la invención, en el que la temperatura del aire refrigerante alimentado es más elevada que la temperatura del aire refrigerante evacuado, se basa en explotar el hecho de que solo se extraen bajas cantidades de calor del proceso y las pérdidas de calor de la sonda de extracción de gas hacia el exterior. El aire refrigerante conducido a través del tubo de muestreo de gas hace que, por un lado, la temperatura del extremo anterior de la sonda de muestreo de gas se reduzca, mientras que el tubo de muestreo de gas en la zona posterior es calentado. Simultáneamente, el gas extraído que se ha de analizar es refrigerado desde el extremo anterior al extremo posterior. Así, tiene lugar una uniformización de la temperatura del tubo de muestreo de gas en toda su longitud.
Mediante la refrigeración con aire, en comparación con la refrigeración con agua, se eleva de manera selectiva la temperatura del extremo anterior del tubo de muestreo de gas para reducir el riesgo de aglomeración externa. Esto se debe a que, en la refrigeración con agua, la temperatura superficial de la sonda de muestreo de gas es claramente inferior, ya que el coeficiente de transferencia de calor entre agua y pared de sonda es claramente mayor que entre aire y pared de sonda. Adicionalmente, se puede evacuar más calor gracias a la mayor capacidad térmica. Además, en la solución de acuerdo con la invención, también se pueden minimizar aglomeraciones o condensaciones en el tubo de muestreo de gas gracias a las mayores temperaturas de funcionamiento.
Otros diseños de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
La sonda de muestreo de gas está dispuesta preferentemente en el espacio de proceso de tal modo que, en una zona anterior orientada hacia el espacio de proceso, absorbe calor de fuera y, en una zona posterior, irradia calor hacia fuera, siendo más el calor que irradia que el que absorbe la sonda de muestreo de gas en el balance térmico global.
La diferencia entre el calor absorbido y el calor irradiado de la sonda de muestreo de gas se corresponde con la suma del calor de refrigeración del gas que se ha de analizar y el aire refrigerante.
De acuerdo con un diseño preferente de la invención, el aire refrigerante es retornado desde el extremo posterior al extremo anterior del tubo de muestreo de gas. Además, el aire refrigerante se puede conducir en circuito, elevándose la temperatura del aire refrigerante evacuado antes de la nueva alimentación. A este respecto, también puede preverse que la temperatura del aire refrigerante evacuado se mida y un calentador de aire sea controlado en función de la temperatura medida de tal modo que la temperatura del aire refrigerante conducido en circuito en la zona de la alimentación en el extremo posterior del tubo de muestreo de gas presente un determinado valor nominal. La temperatura del gas refrigerante que se ha de alimentar y su cantidad se ajusta de tal modo que el gas que se ha de analizar desde el extremo anterior al extremo posterior del tubo de muestreo de gas se refrigere como máximo hasta una temperatura mínima que sea mayor o igual que el punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar. Además, puede preverse que, en el extremo posterior del tubo de muestreo de gas, la temperatura del aire refrigerante alimentado sea más elevada que la temperatura del gas que se ha de analizar y la temperatura del aire refrigerante evacuado sea menor o igual que la temperatura del gas que se ha de analizar. Mediante la temperatura y la cantidad del aire refrigerante, se ajusta el perfil de temperatura del tubo de muestreo de gas en toda su longitud de tal modo que la temperatura mínima sea mayor o igual que el punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar. En función de la temperatura del gas que se ha de analizar, la temperatura del aire refrigerante evacuado aumenta antes de la nueva alimentación en al menos 20 °C, preferentemente en al menos 50 °C, y más preferentemente en al menos 75 °C. La temperatura del aire refrigerante alimentado en la zona del extremo posterior del tubo de muestreo de gas se ajusta preferentemente en un intervalo de 100 °C y 600 °C. La temperatura del gas que se ha de analizar en el espacio de proceso, es decir, antes de la extracción, puede situarse en un intervalo de 200 °C a 1600 °C. La sonda de muestreo de gas funciona, además, de tal modo con aire refrigerante que la temperatura del gas extraído y que se ha de analizar desde el extremo anterior al extremo posterior del tubo de muestreo de gas se refrigera al menos un 50 %, preferentemente al menos un 60 %, más preferentemente al menos un 70 %. Además, es conveniente mantener la temperatura del aire refrigerante evacuado por debajo o igual a la temperatura del tubo de muestreo de gas en la zona del extremo posterior del tubo de muestreo de gas.
El calentador de aire está conectado convenientemente con un equipo de control que controla el calentador de aire en función de una señal de temperatura de un equipo medidor de temperatura, detectando el equipo medidor de temperatura la temperatura de un aire refrigerante evacuado a través de la abertura de evacuación de aire refrigerante. De acuerdo con un primer ejemplo de realización de la sonda de muestreo de gas, la zona de refrigeración configurada entre tubo de muestreo de gas y revestimiento exterior está divida en dos mitades que se extienden a lo largo del tubo de muestreo de gas y que están conectadas entre sí en la zona anterior del tubo de muestreo de gas por medio de una zona de desbordamiento, y la abertura de alimentación de aire refrigerante y la abertura de evacuación de aire refrigerante están previstas en cada caso en una de las dos mitades en la zona posterior del tubo de muestreo de gas. De acuerdo con un segundo ejemplo de realización, la zona de refrigeración configurada entre tubo de muestreo de gas y revestimiento exterior presenta dos espacios anulares dispuestos concéntricamente entre sí que están conectados entre sí en la zona anterior del tubo de muestreo de gas por medio de una zona de desbordamiento, y la abertura de alimentación de aire refrigerante y la abertura de evacuación de aire refrigerante están conectadas en cada caso a uno de los dos espacios anulares en la zona posterior del tubo de muestreo de gas.
La temperatura máxima del gas que se ha de analizar viene dada por la temperatura en el espacio de proceso del que se extrae el gas. Para el caso de aplicación de un análisis de gas en la zona de entrada de un horno para la fabricación de cemento clínker, esta temperatura se sitúa en unos 1200 °C. Al extraerse el gas que se ha de analizar por medio del tubo de muestreo de gas se debe garantizar que el gas no se condense. La temperatura mínima del gas que se ha de analizar se determina, por tanto, por medio del punto de rocío más bajo de los componentes en forma de gas dentro del gas. Para el caso de aplicación anteriormente mencionado, en el análisis de gas en la zona de entrada de un horno para la fabricación de cemento de clínker, se sitúa una temperatura de gas de unos 200 °C por encima de los puntos de rocío que cabe esperar. Por otro lado, la temperatura del tubo de muestreo de gas debe ser lo más alta posible para minimizar la formación de aglomeraciones. La temperatura de pared máxima en la zona del extremo anterior del tubo de muestreo de gas está determinada por la resistencia a la fluencia deseada del material utilizado. Una sonda de muestreo de gas refrigerada por aire puede funcionar con temperaturas esencialmente mayores que tubos de muestreo de gas refrigerados por líquido, de tal modo que pueden ajustarse temperaturas en la zona anterior de 500 °C a 600 °C.
La temperatura de pared mínima a lo largo del tubo de muestreo de gas no debería caer por debajo de la temperatura de punto de rocío de los componentes en el gas que se ha de analizar. El ajuste de la temperatura mínima del gas que se ha extraído y se ha de analizar y la distribución del calor a lo largo del tubo de muestreo de gas se determina esencialmente por medio de la temperatura del gas refrigerante alimentado y la cantidad de aire refrigerante y debe ajustarse a las respectivas condiciones. Para garantizar una distribución óptima del calor a lo largo del tubo de muestreo de gas, debe conducirse el aire refrigerante a una velocidad dentro de la sonda de muestreo de gas que sea suficientemente elevada para provocar una corriente turbulenta.
Otras ventajas y diseños de la invención se explican con más detalle con ayuda de la siguiente descripción y el dibujo.
En el dibujo, muestran
la Figura 1 una representación esquemática de un equipo de muestreo de gas,
la Figura 2a una representación en sección longitudinal de una sonda de muestreo de gas de acuerdo con un primer ejemplo de realización,
la Figura 2b una representación en sección transversal a lo largo de la línea G-G de la figura 2a,
la Figura 3a una representación en sección longitudinal de una sonda de muestreo de gas de acuerdo con un segundo ejemplo de realización,
la Figura 3b una representación en sección transversal a lo largo de la línea J-J de la figura 3a,
la Figura 4 una representación esquemática de un equipo de muestreo de gas con un equipo de control para el control de un calentador de aire en función de una señal térmica,
la Figura 5 una representación esquemática en sección de la situación de montaje de la sonda de muestreo de gas con representación del perfil de temperatura,
la Figura 6 un diagrama para representar el aporte de calor a la sonda de muestreo de gas mediante la situación de montaje,
la Figura 7 un diagrama para representar del aporte de calor al tubo de muestreo de gas,
la Figura 8 un diagrama para representar el desarrollo de la temperatura del gas extraído y de la temperatura de pared del tubo de muestreo de gas a lo largo de su longitud,
la Figura 9 un diagrama del desarrollo de la temperatura del aire refrigerante a lo largo del tubo de muestreo de gas y
la Figura 10 una vista de fragmento del extremo anterior de la sonda de muestreo de gas.
El equipo de muestreo de gas representado en la figura 1 presenta una sonda de muestreo de gas 1 con un tubo de muestreo de gas 2 para extraer un gas que se ha de analizar en la zona de un extremo anterior 1a de un espacio de proceso y conducirlo en el tubo de muestreo de gas hasta un extremo posterior 1b. El tubo de muestreo de gas está rodeado de un revestimiento exterior 3, conduciéndose entre tubo de muestreo de gas 2 y revestimiento exterior 3 aire refrigerante 14 que se alimenta en el extremo posterior 1b por medio de una abertura de alimentación de aire refrigerante 4 y se evacua por medio de una abertura de evacuación de aire refrigerante 5. La abertura de evacuación de aire refrigerante y la abertura de alimentación de aire refrigerante están conectadas entre sí para configurar un circuito cerrado, estando previstos entremedias un ventilador 6 y un calentador de aire 7.
En las figuras 2a y 2b, se representa con más detalle una sonda de muestreo de gas 1' de acuerdo con un primer ejemplo de realización en el que la zona de refrigeración configurada entre tubo de muestreo de gas 2' y revestimiento exterior 3' está dividida en dos mitades 8'a, 8'b que se extienden a lo largo del tubo de muestreo de gas 2' y que están conectadas entre sí en la zona anterior 1'a de la sonda de muestreo de gas por medio de una zona de desbordamiento 9'. La abertura de alimentación de aire refrigerante 4' está conectada a una mitad 8'a y la abertura de evacuación de aire refrigerante 5', a la otra mitad 8'b en la zona posterior de la sonda de muestreo de gas. El aire refrigerante 14 alimentado a través de la abertura de alimentación de aire refrigerante 4' fluye, por tanto, desde el extremo posterior 1'b de la sonda de muestreo de gas 1' en la mitad inferior 8'a de la zona de refrigeración hasta la zona anterior 1'a, y desde allí llega por medio de la zona de desbordamiento 9' a la mitad superior 8'b de la zona de refrigeración y fluye desde allí de retorno a la abertura de evacuación de aire refrigerante 5'. La delimitación de las dos mitades se efectúa a este respecto mediante paredes divisorias 10', 11' (figura 2b).
Para proteger la sonda de muestreo de gas 1' contra una entrada de calor excesiva desde el exterior, es decir, debido a la situación de montaje, el revestimiento exterior 3' está rodeado con un aislamiento 12' y un tubo protector 13'. La corriente del aire refrigerante 14 alimentado a través de la abertura de alimentación de aire refrigerante 4' se representa con flechas dentro de la zona de refrigeración.
En las figuras 3a y 3b, se divulga una sonda de muestreo de gas 1" de acuerdo con un segundo ejemplo de realización que se diferencia esencialmente solo por la configuración de la zona de refrigeración. La zona de refrigeración configurada entre el tubo de muestreo de gas 2" y el revestimiento exterior 3" se forma en este caso por medio de dos espacios anulares 8"c y 8"d dispuestos concéntricamente entre sí, y que están conectadas entre sí en la zona anterior 1"a de la sonda de muestreo de gas 1" a su vez por medio de una zona de desbordamiento 9". La abertura de alimentación de aire refrigerante 4" y la abertura de evacuación de aire refrigerante 5" están conectadas en cada caso a uno de los dos espacios anulares 8"c, 8"d en la zona posterior 1"b de la sonda de muestreo de gas 1". La corriente del aire refrigerante 14 alimentado a través de la abertura de alimentación de aire refrigerante 4" se representa con flechas dentro de la zona de refrigeración.
La figura 4 muestra el equipo de muestreo de gas de acuerdo con la figura 1, pero mostrando adicionalmente un equipo de control 15 que está conectado con el calentador de aire 7 y controla el calentador de aire en función de una señal térmica de un equipo medidor de temperatura 16, detectando el equipo medidor de temperatura 16 la temperatura de un aire refrigerante evacuado a través de la abertura de evacuación de aire refrigerante 5. El equipo de control 15 puede controlar, además, el ventilador 6, para regular la cantidad/velocidad del aire refrigerante.
La figura 5 muestra la sonda de muestreo de gas 1' de la figura 2a en una situación de montaje concreta en una pared 18 que rodea un espacio de proceso 17. En el ejemplo de realización, la sonda de muestreo de gas 1' acaba al ras con la pared 18 en el espacio de proceso 17. Además, se representa el desarrollo de la temperatura fuera de la sonda de muestreo de gas. La pared está construida en el presente ejemplo de realización con 2 capas, estando previstos un revestimiento 18a ignífugo y un aislamiento 18b y, dado el caso, otra pared de carcasa. Si se parte de una situación en la que el gas se encuentra en el espacio de proceso 17 a unos 1200 °C, la temperatura de la pared 18 es en el punto A de unos 1100 °C y, en el punto B, de unos 960 °C, mientras que, en el lado exterior de la zona del punto C, solo es de unos 200 °C. Fuera de la pared en la zona D, impera una temperatura ambiente de, por ejemplo, 30 °C.
La figura 6 muestra un diagrama para representar la entrada de calor en la sonda de muestreo de gas mediante la situación de montaje de acuerdo con la figura 5. A este respecto, en particular en la parte anterior que encaja en la pared 18 de la sonda de muestreo de gas entra calor a través del entorno caliente (pared, espacio de proceso; zona de absorción de calor), mientras que la parte posterior de la sonda de muestreo de gas emite calor al exterior a través del contacto con el aire circundante (zona de irradiación de calor). La entrada de calor o la emisión de calor se simboliza por medio de flechas en estas zonas.
En la figura 7, la entrada de calor o la emisión de calor se representa en relación con el tubo de muestreo de gas 2', emitiendo el tubo caliente de muestreo de gas en la zona anterior 1'a que presenta el extremo anterior energía térmica al sistema de refrigeración circundante, en particular el aire refrigerante, mientras que el aire refrigerante en la zona posterior que presenta el exterior posterior 1'b introduce energía térmica en el tubo de muestreo de gas. La emisión de calor o la introducción de calor se simboliza de nuevo mediante flechas en esta zona.
El respectivo desarrollo térmico del gas 19 extraído y que se ha de analizar y la temperatura del tubo de muestreo de gas 2' se puede observar en la figura 8 a lo largo de la sonda de muestreo de gas. Se puede ver que el gas que se ha de analizar 19 se refrigera desde su temperatura de extracción a unos 1200 °C hasta unos 200 °C mientras que la temperatura del tubo de muestreo de gas en el extremo anterior 1'a presenta un nivel de temperatura claramente inferior y la temperatura en dirección del extremo posterior 1'b se adapta a la temperatura del gas que se ha de analizar 19.
Paralelamente a ello, la figura 9 muestra con líneas discontinuas la zona térmica de avance 14a del aire refrigerante y, con líneas continuas, la zona térmica de retorno 14b del aire refrigerante. En este caso se ve muy claramente que la temperatura del gas refrigerante en la zona de la abertura de alimentación de aire refrigerante es mayor que en la zona de la abertura de evacuación de aire refrigerante. Esta distribución térmica tan inusual se consigue porque el aire refrigerante, por un lado, distribuye el calor de la zona anterior 1'a de la sonda de muestreo de gas hacia la zona posterior 1'b y al mismo tiempo refrigera el gas 19 que se ha de analizar. Además, la sonda de muestreo de gas irradia hacia el exterior, en particular en las zonas en las que no está montada en la pared 18. El intenso efecto refrigerante sobre el gas que se ha de analizar se basa, sobre todo, en que se alimenta aproximadamente entre 500 y 2.500 veces más cantidad de aire refrigerante en comparación con la cantidad de gas que se ha de analizar. Para poder derivar bien el calor desde la zona anterior 1'a hacia la zona posterior 1'b, se utiliza convenientemente un material con una transmisión térmica elevada, por ejemplo, nanotubos de carbono. El aislamiento 12 sirve, sobre todo, para que no se introduzca calor adicional desde el exterior en la sonda de muestreo de gas. Para mejorar la distribución del calor a lo largo del tubo de muestreo de gas, se conduce el aire refrigerante 14 con corriente turbulenta en la sonda de muestreo de gas. La corriente turbulenta requerida se produce por una correspondiente selección de los parámetros "velocidad de fluido" y "viscosidad", que influyen en el número de Reynolds característico del flujo, así como en las propiedades de la superficie de la pared tubular. Además, la generación de la corriente turbulenta puede verse reforzada mediante una superficie correspondientemente rugosa de las paredes que delimitan la zona de refrigeración.
Por medio del ventilador 6 y el calentador de aire 7, el aire refrigerante puede ser adaptado en su velocidad/cantidad y temperatura a las condiciones externas para evitar, por un lado, una intensa refrigeración del gas que se ha de analizar por debajo de la temperatura del punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar y, por otro lado, conseguir una uniformización del perfil de temperatura a lo largo de la sonda de muestreo de gas.
Con referencia a la figura 10, se ilustra como se pueden alcanzar ambos objetivos. Ha resultado ser ventajoso, si el espesor de pared t1 del tubo de muestreo de gas 2 y el espesor de pared t2 del revestimiento exterior 3 se define con respecto a la superficie de sección transversal del flujo del tubo de muestreo de gas con el diámetro interior D de tal modo que la superficie que se forma a partir de las superficies de anillo circular con los espesores de pared t1 y t2, es mayor o igual a 0,4 veces la superficie de sección transversal de flujo del tubo de muestreo de gas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el funcionamiento de una sonda de muestreo de gas (1) en el que un gas (19) que se ha de analizar es extraido en la zona de un extremo anterior (1a) de un tubo de muestreo de gas (2) de un espacio de proceso (17) y es conducido en el tubo de muestreo de gas (2) hasta un extremo posterior (1b) y con ello se enfría, al conducir aire refrigerante (14) entre el tubo de muestreo de gas (2) y al menos un revestimiento exterior (3) que rodea el tubo de muestreo de gas, alimentándose y evacuándose el aire refrigerante en el extremo posterior del tubo de muestreo de gas y siendo la temperatura del gas que se ha de analizar más elevada en la zona del extremo anterior del tubo de muestreo de gas que la temperatura del aire refrigerante alimentado, e irradiando la sonda de muestreo de gas hacia el exterior, caracterizado por que la temperatura del aire refrigerante alimentado (14) es más elevada que la temperatura del aire refrigerante evacuado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el aire refrigerante es retroalimentado desde el extremo posterior al extremo anterior del tubo de muestreo de gas (2).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el aire refrigerante (14) es conducido en un circuito.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se eleva la temperatura del aire refrigerante evacuado (14) antes de la nueva alimentación.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que se mide la temperatura del aire refrigerante evacuado y se controla un calentador de aire (7) en función de la temperatura medida, de tal modo que la temperatura del aire refrigerante conducido en circuito en la zona de la alimentación en el extremo posterior (1b) del tubo de muestreo de gas (2) presenta un determinado valor nominal.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el gas que se ha de analizar es enfriado desde el extremo anterior al extremo posterior del tubo de muestreo de gas (2), como máximo hasta una temperatura mínima que sea mayor o igual que el punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, en el extremo posterior (1b) del tubo de muestreo de gas (2), la temperatura del aire refrigerante alimentado es más elevada que la temperatura del gas que se ha de analizar y la temperatura del aire refrigerante evacuado es menor o igual que la temperatura del gas que se ha de analizar.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el perfil de temperatura del tubo de muestreo de gas (2) está ajustado en toda su longitud de tal modo que la temperatura mínima es mayor o igual que el punto de rocío de los componentes contenidos en el gas que se ha de analizar.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se eleva la temperatura del aire refrigerante evacuado antes de la nueva alimentación en al menos 20 °C.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se ajusta la temperatura del aire refrigerante alimentado en la zona del extremo posterior (1b) del tubo de muestreo de gas (2) en un intervalo de 100 °C y 600 °C.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura del gas que se ha de analizar se sitúa antes del muestreo en el intervalo de 200 °C a 1600 °C.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se enfría la temperatura del gas extraído y que se ha de analizar desde el extremo anterior al extremo posterior del tubo de muestreo de gas (2) al menos un 50 %.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura del aire refrigerante evacuado es inferior o igual a la temperatura del tubo de muestreo de gas (2) en la zona del extremo posterior del tubo de muestreo de gas (2).
14. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la sonda de muestreo de gas en el espacio de proceso está dispuesta de tal manera que, en una zona anterior absorbe calor y en una zona posterior irradia calor hacia fuera, siendo más el calor que irradia que el que absorbe la sonda de muestreo de gas en el balance térmico global.
15. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la diferencia del calor absorbido y el irradiado de la sonda de muestreo de gas se corresponde con la suma del calor de refrigeración del gas (19) que se ha de analizar y del aire refrigerante (14).
16. Equipo de muestreo de gas para la realización del procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores con una sonda de muestreo de gas (1) que presenta un tubo de muestreo de gas (2) para extraer un gas que se ha de analizar en la zona de un extremo anterior (1a) y conducirlo en el tubo de muestreo de gas (2) hasta un extremo posterior (1b), estando rodeado el tubo de muestreo de gas (2) por al menos un revestimiento exterior (3), de tal modo que se configura una zona de refrigeración que se extiende a lo largo del tubo de muestreo de gas (2) y que, en la zona del extremo posterior (1b) de la sonda de muestreo de gas (1), presenta una abertura de alimentación de aire refrigerante para la alimentación de aire refrigerante y una abertura de evacuación de aire refrigerante (5) para la evacuación de aire refrigerante, en donde la sonda de muestreo de gas irradia hacia el exterior,
caracterizado por que la abertura de evacuación de aire refrigerante (5) y la abertura de alimentación de aire refrigerante (4) están conectadas entre sí para configurar un circuito cerrado y estando previsto, entre la abertura de evacuación de aire refrigerante (5) y la abertura de alimentación de aire refrigerante (4), un calentador de aire (7) para elevar la temperatura del aire refrigerante evacuado.
17. Equipo de muestreo de gas según la reivindicación 16, caracterizado por que la sonda de muestreo de gas está dispuesta en el espacio de proceso de tal modo que, en una zona anterior, configura una zona de absorción de calor y, en una zona posterior, una zona de irradiación térmica.
18. Equipo de muestreo de gas según la reivindicación 16, caracterizado por que el calentador de aire (7) está conectado a un equipo de control (15) que controla el calentador de aire (7) en función de una señal de temperatura de un equipo medidor de temperatura (16), detectando el equipo medidor de temperatura (16) la temperatura de un aire refrigerante evacuado a través de la abertura de evacuación de aire refrigerante (5).
19. Equipo de muestreo de gas según la reivindicación 16, caracterizado por que la zona de refrigeración configurada entre el tubo de muestreo de gas (2') y el revestimiento exterior (3') está dividida en dos mitades (8'a, 8'b), que se extienden a lo largo del tubo de muestreo de gas y que están conectadas entre sí en la zona anterior de la sonda de muestreo de gas (2') por medio de una zona de desbordamiento (9'), y la abertura de alimentación de aire refrigerante (4') y la abertura de evacuación de aire refrigerante (5') están previstas cada una de ellas en una de las dos mitades en la zona posterior (1'b) de la sonda de muestreo de gas (1').
20. Equipo de muestreo de gas según la reivindicación 16, caracterizado por que la zona de refrigeración configurada entre el tubo de muestreo de gas (2") y el revestimiento exterior (3") presenta dos espacios anulares (8"c, 8"d) dispuestos concéntricamente entre sí, que están conectados entre sí en la zona anterior (1"a) de la sonda de muestreo de gas (1") por medio de una zona de desbordamiento (9"), y la abertura de alimentación de aire refrigerante (4") y la abertura de evacuación de aire refrigerante (5") están previstas cada una de ellas en uno de los dos espacios anulares (8"c; 8"d) en la zona posterior de la sonda de muestreo de gas.
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