Os modelos MOD-1040 e MOD-1060 medem O₂ e H₂ diretamente na corrente de processo, sem extração ou atraso no transporte da amostra. São indicados para eletrolisadores, produção de hidrogênio verde e outras aplicações que exigem resposta rápida, menor complexidade de instalação e monitoramento contínuo de segurança.
A SMI representa a Modcon Systems no Brasil e apoia a seleção, especificação, integração e implantação dessas soluções em processos industriais críticos.
O MOD-1040 utiliza o princípio de quenching por fluorescência. As moléculas de oxigênio colidem com o fluoróforo excitado no ponto sensível do sensor e extinguem a luz emitida. Quanto maior a concentração de O₂, menor e mais curto é o sinal luminoso.
A relação de Stern-Volmer converte esse decaimento diretamente em concentração de oxigênio, sem reagente consumível e sem partes móveis.
Mais O₂ significa sinal luminoso menos intenso.
A combinação dos analisadores MOD-1040 e MOD-1060 com o sistema Modcon AI permite monitorar eletrolisadores com menos componentes de extração e condicionamento de amostras.
O oxigênio é uma medição fundamental de segurança, qualidade e confiabilidade nas indústrias de processo, mas os limites aceitáveis e as consequências de falha variam amplamente conforme a aplicação.
Monitoramento contínuo de O₂ em traço onde a entrada de ar por selos ou sistemas de amostragem cria risco de corrosão e envenenamento de catalisadores a jusante.
Verificações em nível de ppmv nas quais a integridade do sistema de amostragem — e não a precisão do sensor — domina a incerteza total da medição.
Verificação de que o oxigênio permanece bem abaixo da Limiting Oxygen Concentration (LOC, concentração limite de oxigênio) em todas as três rotas de eletrólise.
Confirma a eficácia da inertização e detecta entrada de ar antes que o hidrogênio alcance os equipamentos a jusante.
Medição direta na pressão de processo até 200 barg+ sem redução de pressão — eliminando atraso de transporte e caminhos adicionais de vazamento.
Verificação dos níveis de oxigênio antes e durante a pressurização, reduzindo o risco de uma leitura incorretamente baixa passar despercebida.
Monitoramento contínuo de segurança em redes que recebem hidrogênio e passam a ter novos pontos potenciais de entrada de ar.
Ajuda a proteger o conjunto de células por meio da verificação contínua da pureza do gás de alimentação.
Aplicações químicas e petroquímicas em batelada nas quais os limites de oxigênio definidos pela análise LOPA precisam ser confirmados continuamente.
Monitoramento para prevenção de explosão em tanques de solventes e colunas que tratam cargas inflamáveis.
Em todas as aplicações, a medição bem-sucedida de hidrogênio depende menos da precisão nominal e mais da capacidade de pressão, tempo de resposta e transparência diagnóstica.
Verificação da pureza do hidrogênio e detecção rápida da permeação cruzada de oxigênio durante variações de carga.
Detecção de contaminação cruzada e monitoramento de segurança em coletores e linhas de ventilação sujeitos a alta umidade e arraste cáustico.
Verificação de pureza em uma terceira rota de eletrólise, de temperatura mais elevada.
Detecção de vazamentos durante a compressão e proteção dos selos dos compressores contra ciclagem de pressão e vibração.
Confirmação da pureza antes do armazenamento e verificação da inertização antes da pressurização.
Verificação da qualidade e controle da mistura durante a injeção de hidrogênio na infraestrutura existente de gás natural.
Medição de longo prazo com baixa deriva, evitando que desvios sistemáticos se propaguem até os usuários a jusante.
Fornece dados para o controle da carga e a redução de perdas de hidrogênio em matrizes gasosas complexas e com alta concentração de contaminantes.
Monitoramento para prevenção de explosões em refinarias e plantas químicas, integrado a sistemas de proteção em camadas.
Verificação de pureza, detecção de contaminantes em traço e detecção de vazamentos em volumes confinados para sistemas estacionários e móveis.
O monitoramento da permeação cruzada de gases é importante para a segurança e a eficiência da eletrólise da água. As condições típicas de operação consideradas para os modelos MOD-1040 e MOD-1060 são:
| Componente | Vida típica | Com monitoramento por IA | Benefício |
|---|---|---|---|
| Eletrodos | 4–6 anos | 6–8 anos | +30–40% |
| Diafragma / separador | 3–5 anos | 5–7 anos | +40% |
| Juntas e selos | 2 anos | 3–4 anos | +50–100% |
| Conectores elétricos | 3 anos | 5 anos | aprox. +67% |
| Componente | Causa da falha | Impacto |
|---|---|---|
| Eletrodos | Corrosão, incrustação e permeação cruzada de gases | Perda de eficiência e necessidade de substituição |
| Diafragma / separador | Mistura de gases, desequilíbrio de pressão | Risco de segurança, perda de pureza |
| Juntas e selos | Corrosão por KOH, picos de pressão | Vazamento, parada |
| Placas de fluxo | Incrustação, pressão diferencial | Aumento de resistência |
| Conectores elétricos | Umidade, variações de temperatura | Curto-circuitos, perda de potência |
A medição contínua in situ pode reduzir custos associados ao condicionamento de amostras, à manutenção e às paradas. Os valores abaixo representam as premissas do modelo econômico desta aplicação.
| Parâmetro | Em linha (in situ) | Extrativa |
|---|---|---|
| CapEx (analisador) | R$ 137.560 | R$ 220.096 |
| Custo de parada / ano | R$ 55.024 | R$ 137.560 |
| Custo anual de O&M | R$ 2.751,20 | R$ 66.028,80 |
| Vida adicional do conjunto de células | +5 anos | +0,5 ano |
| Custo de manutenção / ano | R$ 3.301,44 | R$ 27.512 |
| Frequência de medição | Contínua, em tempo real | Periódica, amostragem manual |
| Necessidade de calibração | Rara | Frequente, manual |
| Integração ao processo | Em linha, com conexão direta ao PLC/SCADA | Fora de linha, exige manuseio da amostra |
| Dados para otimização | Adequados para análise preditiva e modelos de IA | Não adequado para controle em tempo real |
Modelo baseado em capacidade de 1 MW, 8.000 horas de operação/ano, produção anual adotada de 160.000 Nm³ de H₂, eletricidade a R$ 0,27512/kWh e aumento de eficiência de 65% para 72% com otimização assistida por IA e dados contínuos dos modelos MOD-1040 e MOD-1060.
Os valores devem ser validados conforme as condições de cada projeto.
Conversão ilustrativa à taxa de R$ 5,50 por US$ 1. Os cálculos utilizam a PTAX de venda de 31/12/2025 em sua precisão integral, de 5,5024. Os valores não incluem efeitos de inflação ou variação cambial posterior à data-base.
| Parâmetro | MOD-1040 — Oxigênio | MOD-1060 — Hidrogênio |
|---|---|---|
| Faixa | Baixa 0–0,1% O₂ · Alta 0–100% O₂ | Baixa 0–0,5% H₂ · Alta 0–100% H₂ |
| Exatidão | 0,5% da faixa calibrada | 1% da faixa calibrada |
| Limite inferior de detecção | <0,01% a 0 barg · <2 ppm a 200 barg | <50 ppm |
| Tempo de resposta (T90) | < 5 s | < 1 s |
| Alimentação elétrica | 24 VDC | |
| Saídas | Duas saídas de 4–20 mA DC | Uma saída de 4–20 mA DC |
| Comunicação | MODBUS RS-485 | |
| Partes molhadas | SS316L padrão · Hastelloy C ou Inconel 625 opcionais (serviço corrosivo) | Aço inoxidável SS316L |
| Área classificada | ATEX / IECEx Zona 1 (IP67) | ATEX / IECEx Zona 1 (IP68) |
| Nível de integridade de segurança | SIL-2 | |
| Pressão máx. da amostra | 200 barg padrão · 450 barg opcional | 200 barg |
| Conexão de processo | NPT ½" ou G½" | |
| Temperatura máx. da amostra | 70 °C (100 °C com coletor) | 90 °C (120 °C com coletor) |
| Temperatura de operação | −20 a +65 °C | −40 a +90 °C |
| Compensação ambiente de P/T | Opcional — integrada, usando transmissores externos de pressão/temperatura 4–20 mA | Recurso padrão |
MOD-1040 — medição direta no processo: não requer sistema de extração ou condicionamento de amostra. O analisador é instalado na tubulação e oferece resposta T90 inferior a 5 s, com pressão padrão de até 200 barg e opção para 450 barg. É indicado para gás natural, hidrogênio, PSA (adsorção por variação de pressão), gases industriais e outros processos de alta pressão.
Calibração em dois pontos: zero com N₂ e referência com 5% de O₂ ou 5% de H₂. Para a faixa de 0–5%, recomenda-se calibração anual com verificação mensal. O elemento sensor tem vida de prateleira de 2 anos e vida nominal mínima de 20.000.000 de pontos de medição.
A escolha da configuração depende da frequência de calibração no local e do tempo de resposta exigido pelo processo.
Montado diretamente na corrente de processo — a configuração mais simples, sem qualquer condicionamento de amostra.
O isolamento do processo, a entrada de gás de calibração e as válvulas de ventilação permitem calibrar o equipamento sem remover o analisador.
Em correntes de alta velocidade, normalmente acima de 3–5 m/s, a própria velocidade do processo impulsiona um circuito contínuo de amostragem.
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