Conduzindo Análise Raman Em Ambientes Perigosos

A escolha de um sistema Raman para uma zona perigosa pode ser difícil. Quais são os fatores de risco? Quais regulamentos estão em vigor? Como a segurança pode ser balanceada com a qualidade da medição? Nesta postagem do blog, fornecemos uma visão de como os analisadores Raman podem ser adaptados a uma zona perigosa.

Vapores e gases inflamáveis ​​são um aspecto inevitável de muitos processos de fabricação. Refino petroquímico, produção química e alguns tipos de fabricação de produtos farmacêuticos são apenas algumas das situações em que existe o potencial (senão a certeza) da presença de espécies de gás potencialmente explosivas. Como fontes de ignição, poeira e partículas representam sério risco de criação de explosões ou incêndios catastróficos. Como tal, o IEC, a Comissão Eletrotécnica Internacional, criou um conjunto abrangente de padrões para minimizar o risco. Os padrões “IECEx” (onde “Ex” se refere a atmosferas explosivas) apresentados em sua série 60079 de documentos explicam como evitar a criação de uma fonte de ignição em muitos cenários industriais diferentes.

Um conceito chave desta estrutura de padrões é o conceito de zonas. As zonas são identificadas por vários regulamentos em diferentes regiões. Na Europa, as diretivas ATEX se aplicam com suas várias designações de zona e servem como um bom exemplo para essa narrativa. A zona 0 é a mais perigosa porque gás explosivo ou inflamável está sempre ou geralmente presente. Na Zona 1, esses gases ou vapores podem ocorrer em condições normais de operação. Na Zona 2, a mais segura das três zonas perigosas, não é provável que ocorram concentrações inflamáveis ​​de gases ou vapores inflamáveis ​​em condições normais de operação e podem estar presentes apenas por um curto período de tempo. E então, em uma “zona segura”, nunca há qualquer atmosfera perigosa – esta seria sua sala de controle ou um prédio separado.

Uma das melhores coisas sobre a tecnologia Raman é que a maior parte do hardware, como a unidade analisadora principal e o computador de controle, pode residir em uma zona segura, e a luz do laser de excitação e o sinal Raman espalhado podem ser transmitidos para dentro e para fora da zona perigosa por fibras ópticas.

Se você deseja fazer medições Raman de seu processo, seja no controle de qualidade das matérias-primas, no monitoramento da reação ou na avaliação quantitativa do produto químico final, você deve estar ciente da classificação da zona do (s) ponto (s) de medição. Etapas apropriadas são necessárias para garantir que seu equipamento de medição na zona perigosa esteja de acordo com os padrões IECEx e regulamentos internacionais associados, como as diretivas europeias ATEX.

O maior risco de fazer a análise Raman em uma atmosfera potencialmente inflamável ou explosiva é que o feixe de laser concentrado pode causar o aquecimento de uma partícula ou superfície e servir como uma fonte de ignição não intencional. Os padrões IEC-60079 definem três maneiras de evitar que a radiação óptica (neste caso, seu laser de excitação Raman) dispare um incêndio ou explosão.

A designação IEC refere-se a ter algum tipo de sensor que desligará o laser se gases explosivos estiverem próximos do ponto focal da sonda Raman. Este poderia ser um circuito de detecção de quebra de fibra óptica para o caso em que o cabo que transporta a luz laser é cortado. Ou considere uma situação em que a sonda Raman está medindo um líquido em um tubo ou vaso. Enquanto o ponto focal do laser estiver submerso em líquido e longe do oxigênio, a combustão não pode ocorrer. Mas um sinal de um sensor de nível seria necessário para eliminar a energia do laser se o nível do líquido cair muito e correr o risco de expor o ponto focal a vapor explosivo

Na Tornado Spectral Systems, projetamos nossa solução Raman segura ATEX, onde o “é” significa “inerentemente seguro”. Os padrões especificam que, ao limitar a potência do laser que entra na zona perigosa a um determinado nível – 15 mW, 35 mW ou 150 mW, dependendo dos tipos específicos de gases presentes – não há risco de que a luz do laser acione um ignição, não importa o quão fortemente focalizado o feixe possa ficar.

Duas outras preocupações importantes são que um sinal elétrico indo para uma zona perigosa, como um circuito de interruptor de limite ou uma luz indicadora de segurança a laser, pode criar uma faísca, ou que os materiais de que a sonda Raman é feita podem criar uma faísca, como como por descarga eletrostática ou superfícies de metal batendo juntas se a sonda cair contra um tubo, por exemplo. Esses fatores também precisam ser considerados para determinar se um sistema Raman é seguro para uma implantação IECEx / ATEX.

HyperFlux ™ PRO Plus com um subsistema de laser personalizado denominado OPIS 35, que produz um nível inerentemente seguro de potência do laser. Com certificações regulatórias que comprovam sua conformidade com IECEx e ATEX, o dispositivo OPIS 35 permite instalação direta para uso com a maioria dos locais de Zona 0, Zona 1 ou Zona 2 sem a complexidade e risco de sensores de nível ou purga. Por causa da sensibilidade imbatível do espectrômetro PRO Plus, as medições Tornado Raman no nível de potência do laser inerentemente seguro são equivalentes a (senão melhores que) um sistema Raman convencional funcionando com potência total (insegura). Saiba mais sobre nossa solução OPIS 35.

Uma solução completa para análise de processos requer muito mais do que um grande instrumento analítico. Na Tornado, também colocamos um grande esforço no desenvolvimento de software de controle de instrumento poderoso, mas fácil de usar, oferecendo interfaces de amostra flexíveis como diferentes tipos de sondas (imersão, células de fluxo e sem contato), aumentando as capacidades de integração em sistemas de controle distribuído industrial e medidas de segurança que são iguais às capacidades de nosso instrumento principal. Todos esses fatores são críticos para fornecer um produto abrangente e totalmente implantável para nossa base de clientes.