Aplicaciones de ozono
Comparación de tecnologías de sensores de O₃
Comparación de los principios de los sensores de ozono
Existen diferentes métodos para medir el ozono con fines de seguridad y control de procesos. Cada método tiene ventajas y desventajas distintivas.
-Analizador de ozono por absorción UV
-Sensor electroquímico de ozono
-Sensor de óxido metálico calentado para ozono (HMOS)
Analizador de ozono por absorción UV
La absorción UV se considera el estándar de referencia para la medición del ozono debido a su precisión, estabilidad y fiabilidad a largo plazo. Los analizadores de ozono basados en UV funcionan según el principio de que las moléculas de ozono absorben luz ultravioleta (UV) en la longitud de onda específica de 254 nm.
Principio fundamental
El ozono absorbe fuertemente la luz UV a 254 nm. Al hacer pasar luz UV a través de una celda de muestra y medir cuánta luz se absorbe, el analizador puede calcular la concentración exacta de ozono utilizando la ley de Beer–Lambert.
Explicación más detallada de los analizadores de ozono UV
Mecanismo de funcionamiento de los analizadores de ozono UV
Un analizador de ozono UV suele incluir:
- Fuente de luz UV
- Por lo general, una lámpara de mercurio de baja presión que produce luz UV estable a 254 nm.
- Celda de muestra (trayectoria óptica)
- El gas de muestra se hace pasar por esta cámara y la luz UV la atraviesa.
- Detector
- Mide la intensidad de la luz UV después de que atraviesa la muestra.
- Medición de referencia
- Una segunda trayectoria óptica o un flujo de aire filtrado proporciona una referencia de «cero ozono».
- Procesamiento de señales
- El analizador calcula la concentración de ozono en función de la reducción de la intensidad UV provocada por la absorción del ozono.
Sensores electroquímicos de ozono
Los sensores electroquímicos son uno de los métodos más comunes y prácticos para detectar niveles bajos de ozono en lugares de trabajo, en el aire ambiental y en aplicaciones de seguridad. Son compactos, de bajo consumo y sensibles, lo que los hace ideales para detectores portátiles, monitores fijos de seguridad y dispositivos personales de exposición.
Cómo funcionan los sensores electroquímicos de ozono
Los sensores electroquímicos de ozono funcionan mediante una reacción redox (oxidación-reducción) que genera una señal eléctrica proporcional a la cantidad de ozono presente.
Explicación más detallada de los sensores electroquímicos de ozono. Haga clic AQUÍ
Principio fundamental
El ozono es un oxidante potente. Cuando se difunde en el sensor y entra en contacto con el electrodo de trabajo, participa en una reacción química que produce electrones. Estos electrones generan una corriente eléctrica medible.
La corriente, medida como un cambio de voltaje, es directamente proporcional a la concentración de ozono y suele mostrarse en ppm.
Mecanismo de funcionamiento de los sensores electroquímicos de ozono
Un sensor electroquímico típico contiene:
- Membrana permeable al gas
- Permite que el ozono se difunda en el sensor y bloquea las partículas, la humedad y los contaminantes.
- Capa de electrolito
- Proporciona el medio en el que tiene lugar la reacción redox.
- Celda de tres electrodos
- Electrodo de trabajo: Aquí se reduce/oxida el ozono.
- Contraelectrodo: Equilibra la reacción.
- Electrodo de referencia: Mantiene un potencial de referencia estable para obtener lecturas precisas.
- Microcontrolador / circuito de procesamiento de señales
- Convierte la corriente eléctrica en lecturas de ozono en ppm o ppb.
Sensores de óxido metálico calentado (HMOS) para ozono
La tecnología de sensores de óxido metálico calentado (HMOS) es un método robusto y de larga duración para detectar ozono, que se utiliza habitualmente en aplicaciones de seguridad industrial, enclavamientos de equipos y entornos con bajas concentraciones de ozono. Estos sensores son conocidos por su durabilidad, respuesta rápida y capacidad para funcionar en condiciones ambientales adversas en las que otros tipos de sensores pueden tener dificultades.
Cómo funcionan los sensores HMOS de ozono
Los sensores HMOS detectan el ozono mediante cambios en la resistencia eléctrica de la superficie de un óxido metálico semiconductor calentado cuando interactúa con el ozono y otros gases oxidantes.
Explicación más detallada de los sensores HMOS de ozono. Haga clic AQUÍ
Principio fundamental
Un diminuto elemento sensor cerámico en forma de perla o plano, normalmente recubierto de dióxido de estaño (SnO₂) o de un óxido metálico similar, se calienta eléctricamente hasta alcanzar una temperatura elevada y controlada. Cuando las moléculas de ozono entran en contacto con esta superficie caliente, reaccionan con las especies de oxígeno presentes en el sensor y provocan un cambio en la resistencia eléctrica.
Ese cambio de resistencia se mide como un cambio de voltaje y se convierte en una lectura de la concentración de ozono en ppm.
Mecanismo de funcionamiento de los sensores de óxido metálico calentado para ozono
- Microcalentador integrado
- Calienta el elemento de óxido metálico hasta su temperatura de funcionamiento (normalmente 200–400°C).
- Capa sensora de óxido metálico
- Está expuesta directamente al aire ambiente o al flujo de gas muestreado.
- Interacción con el ozono
- El ozono, al ser un oxidante potente, reacciona en la superficie del sensor y altera la densidad de portadores de carga.
- Medición del cambio de resistencia
- Los componentes electrónicos detectan el cambio de resistencia y lo convierten en una señal de concentración.
Comparación de sensores
Comparación de tipos de sensores de ozono
| Categoría | Analizador por absorción UV | Sensor electroquímico | Sensor de óxido metálico calentado (HMOS) |
| Método de medición | Mide la absorción de luz UV a 254 nm mediante la ley de Beer–Lambert | Mide la corriente eléctrica generada por la reacción redox del ozono en el electrolito | Mide el cambio de resistencia de una superficie de SnO₂ calentada expuesta al ozono |
| Precisión | Precisión muy alta (hasta el 1%) | Moderada, precisión del 10% | Moderada, hasta el 5% en rangos limitados, 10% habitual |
| Deriva con el tiempo | Deriva mínima, referencia cero continua | Deriva debida al consumo del electrolito | Deriva mínima, sin electrolito consumible |
| Componentes consumibles | Ninguno (solo la lámpara UV) | El ozono consume el electrolito | Ninguno (sin electrolito ni piezas móviles) |
| Vida útil del sensor | Vida útil de la lámpara UV de ~3-5 años | De 6 meses a 3 años | 2-5 años |
| Rango de medición | De ppb a 25% wt / 500 g/m³, el rango de medición más amplio | Rango de ppm | Detección en ppb con un límite superior adecuado para la seguridad ambiental |
| Tolerancia a niveles altos de ozono | Excelente — el sensor no se daña | Las concentraciones altas de ozono reducen la vida útil del sensor | Buena, sin cambios en la vida útil del sensor; precisión limitada a niveles altos de ozono |
| Sensibilidad cruzada | Mínima — no se ve afectado por gases oxidantes | Sensibilidad cruzada a gases oxidantes (NO₂, Cl₂, etc.) | Alta sensibilidad cruzada a los COV y a los gases oxidantes |
| Efectos de la humedad y la temperatura | Compensación de temperatura y humedad | El rendimiento del sensor se ve muy afectado por la humedad y la temperatura | Amplio rango de temperatura de funcionamiento gracias al calentador interno; se ve menos afectado por la humedad que los sensores electroquímicos |
| Requisitos de alimentación | Instrumento alimentado por la red eléctrica | Consumo ultrabajo, ideal para funcionar con batería | Bajo consumo, puede funcionar con batería |
| Tiempo de respuesta | 10+ segundos | Muy rápido (< 10 segundos) | Muy rápido (< 10 segundos) |
| Requisitos de calibración | Es posible calibrarlo in situ | El sensor puede sustituirse o enviarse fácilmente para su calibración. La exposición frecuente al ozono requerirá calibraciones más frecuentes | El sensor puede sustituirse o enviarse fácilmente para su calibración. |
| Portabilidad | Uso fijo o de sobremesa | Excelente para dispositivos portátiles y ponibles | Excelente para la detección fija de ozono a largo plazo; también puede funcionar con batería y ser portátil. |
| Aceptación reglamentaria | Aceptado por la EPA para el ozono ambiental | Solo para uso en seguridad | Solo para uso en seguridad |
Información sobre monitores de ozono:
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Ofrecemos productos adicionales de detección de gases en colaboración con nuestra filial, Gas Sensing. Para gases distintos del ozono, consulte el sitio web de Gas Sensing .
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