Controllo della qualità, delle prestazioni e dei costi dei generatori di gas industriali.

Le misure di ossigeno con sensori a base di zirconia controllano qualità, prestazioni e costi.

In questo blog esaminiamo l'importanza degli strumenti per l'ossigeno in zirconia per mantenere l'efficienza operativa dei generatori industriali di azoto e ossigeno.

Perché i sensori a base di zirconia sono ideali in questa applicazione?

La zirconia, o biossido di zirconio (ZrO2), è caratterizzata da eccellenti proprietà meccaniche, stabilità alle alte temperature, resistenza termica e alla corrosione, inerzia chimica e struttura coerente. Queste caratteristiche rendono l'ossido di zirconio un materiale ideale per Alte prestazioni dei sensori di ossigeno,in particolare per le applicazioni industriali più esigenti.

Focus sull'applicazione: Confronto tra le tecnologie PSA (Pressure Swing Adsoption) e a membrana per la separazione di azoto e ossigeno

Il mercato dei generatori industriali di azoto e ossigeno si è espanso in modo significativo negli ultimi anni, poiché i produttori hanno abbandonato il tradizionale stoccaggio di gas Sfusi o in bombole per passare a nuovi sistemi in loco e su richiesta. Questi nuovi sistemi offrono una maggiore flessibilità, sono più economici ed eliminano il trasporto su strada e molti problemi di salute e sicurezza associati allo stoccaggio di gas sfusi in silo e alla manipolazione manuale delle bombole di gas.

I due metodi comuni per separare l'azoto e l'ossigeno dai flussi di aria compressa sono: l'adsorbimento a pressione (PSA) o i filtri a membrana.

I generatori PSA utilizzano recipienti pressurizzati contenenti setacci molecolari. Questi utilizzano il carbonio per la generazione di azoto o la zeolite per la generazione di ossigeno. Il primo funziona assorbimento selettivamente le molecole di ossigeno più piccole, permettendo alle molecole di azoto di passare attraverso il recipiente, mentre il secondo assorbe selettivamente l'azoto per creare un flusso di ossigeno ad alta purezza. La maggior parte dei sistemi utilizza due recipienti di assorbimento, che vengono rigenerati alternativamente quando i materiali del setaccio molecolare si saturano.

I sistemi a membrana separano anche le molecole di ossigeno e azoto dal flusso compresso dell'aria atmosferica. Al posto dei setacci molecolari, utilizzano una serie di fibre polimeriche cave semipermeabili disposte in fasci all'interno di tubia membrana. Ogni fibra contiene pori microscopici, in genere compresi tra 0,03 e 10 micron. Questi sono dimensionati per consentire il passaggio di molecole di ossigeno, e per respingere le molecole di azoto più grandi, che scorrono attraverso ciascuna fibra fino a un apposito contenitore di raccolta e stoccaggio.

Dove vengono utilizzati i generatori di PSA e di gas?

I generatori di gas PSA e a membrana possono produrre azoto e ossigeno di purezza eccezionalmente elevata, spesso superiore al 99%. Ciò è fondamentale nei settori dei semiconduttori e della medicina, dove eventuali impurità possono compromettere la resa o creare un rischio potenziale per i pazienti. In altre Situazioni, come il trasporto dell’azoto inertizzato su navi cargo, le esigenze di affidabilità del sistema, capacità produttiva e purezza sono altrettanto importanti.

Perché è necessaria la misurazione dell'ossigeno?

In questo caso, un sistema di misurazione e controllo dei gas di precisione è fondamentale, il che ci riporta all'importanza dei sensori in zirconio.

Gli strumenti in zirconia offrono eccellenti proprietà meccaniche e chimiche. A differenza delle tecnologie concorrenti, i sensori in zirconio prodotti da PST sono progettati per misurare la pressione parziale di ossigeno nei gas, non la percentuale di concentrazione di ossigeno. Questo approccio fornisce misure estremamente accurate senza bisogno di gas di riferimento, rendendoli ideali per l'uso nei generatori di gas industriali, dove sono tipicamente installati su ogni stadio di uscita per scopi di controllo del processo, qualità e sicurezza.

Dal punto di vista degli OEM (Original Equipment Manufacturer) e degli utenti finali dei generatori di azoto e ossigeno, i sensori di ossigeno in zirconio offrono numerosi vantaggi.

L'accuratezza e l'affidabilità dei nostri strumenti per l'ossigeno allo zirconio svolgono un ruolo fondamentale nel contribuire a migliorare l'efficienza energetica, la qualità del gas e la conformità dei generatori di gas industriali, offrendo agli OEM e agli utenti finali la massima tranquillità.

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Lo sapevate?

La zirconia o biossido di zirconio è presente in natura nel minerale baddeleyite. Si tratta di un minerale relativamente raro, per cui la maggior parte della zirconia viene ricavata dalla sabbia di zircone (silicato di zirconio), mediante un processo di decomposizione chimica o di dissociazione termica.

La sabbia di zircone è ampiamente diffusa in Australia, in alcune zone dell'Asia e nel continente africano meridionale. Lo zircone si è formato nel corso di millenni in depositi di sabbia, dove gli elementi metallici più pesanti sono stati consolidati nel tempo dall'azione del vento e delle onde. Il contenuto di zircone in questi depositi può variare da pochi punti percentuali a circa il 50%. Dove è commercialmente possibile, il minerale viene estratto e poi lavato attraverso separatori a spirale, lasciando una miscela di metalli tra cui lo zircone. Questi vengono separati sfruttando le diverse caratteristiche magnetiche, elettrostatiche e di densità di ciascun elemento.

Oltre a essere utilizzato come base della zirconia, lo zircone può essere lavorato per formare lo zirconio, utilizzato nell'industria nucleare e come lega aggiunta all'alluminio e all'acciaio per migliorarne le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione.