Aspectos básicos de la detección de gases

La evolución de la detección de gases ha cambiado considerablemente a lo largo de los años. Ideas nuevas e innovadoras, desde los canarios hasta los equipos de monitorización portátiles, proporcionan a los trabajadores una monitorización continua y precisa de los gases. Los equipos de detección de gases pueden desglosarse en la supervisión del gas mediante sensores y tecnología de paso de gas, la interfaz de usuario que informa a las personas o equipos de cualquier acción necesaria, y el sistema de gestión de energía de apoyo que mantiene todo cargado y en funcionamiento. Al conjunto podemos añadir ahora una cuarta consideración: las comunicaciones y la tecnología de grabación.

Tipos de sensores

Detección por fotoionización (PID)

La tecnología PID se considera generalmente la tecnología de elección para controlar la exposición a niveles tóxicos de COV. Los sensores incluyen una lámpara como fuente de luz ultravioleta (UV) de alta energía. La energía de la luz UV excita las moléculas de COV (compuestos orgánicos volátiles) con carga neutra, eliminando un electrón para dejarlas cargadas. Una corriente fluye entonces entre dos placas cargadas dentro del sensor, y la concentración de gas es proporcional a esa corriente.

Electroquímica

Los sensores electroquímicos miden el gas que entra por un pequeño orificio en la cara de la célula, pasa por un filtro de humedad y aceite de PTFE y llega a un electrodo a través de una solución electroquímica. Los rangos y sensibilidades de los sensores pueden variar en su diseño mediante el uso de orificios de diferentes tamaños, con orificios más grandes que proporcionan una mayor sensibilidad y resolución, y orificios más pequeños que reducen la sensibilidad y la resolución pero aumentan el rango. El tipo de gas medido se elige mediante la selección del material del electrodo, la selección del electrolito y, a veces, el uso de filtros para bloquear los tipos de gas no deseados.

Perlas catalíticas (Pellistor)

Los sensores de pellistor constan de dos bobinas de alambre emparejadas, cada una de ellas encerrada en perlas de cerámica. Se hace pasar corriente a través de las bobinas de resistencia, calentándolas hasta aproximadamente 230˚C. Una de las perlas contiene un material catalizador, de modo que cuando una mezcla de aire y gas inflamable entra en el sensor, entra en contacto con las perlas y arde cerca de la que contiene el catalizador. Esto provoca una diferencia de temperatura entre esta perla activa y la otra "de referencia". La diferencia de temperatura provoca una diferencia de resistencia, que se mide; la cantidad de gas presente es directamente proporcional al cambio de resistencia, por lo que se puede determinar con precisión la concentración de gas como porcentaje de su límite inferior de explosividad (% LEL*). Los sensores de pelistor se utilizan ampliamente en toda la industria, incluidas las plataformas petrolíferas, las refinerías y los entornos de construcción subterráneos, como minas y túneles.

Sensores de infrarrojos

Los emisores de infrarrojos del sensor generan haces de luz infrarroja. Cada haz atraviesa una muestra de atmósfera y es medido por un fotorreceptor. Un haz de "medición", con una frecuencia de alrededor de 3,3μm, es absorbido por las moléculas de gas hidrocarburo, por lo que la intensidad del haz se reduce si hay una concentración adecuada de un gas con enlaces C-H presentes. Un haz de "referencia" (normalmente en torno a 3,0μm) no es absorbido por el gas, por lo que llega al receptor con toda su intensidad. El %LEL de gas presente se determina por la relación de los haces medidos por el fotorreceptor.

Espectrómetro de propiedades moleculares™ (MPS™)

Los sensores MPS™ representan la nueva generación de detectores de gases inflamables. Los MPS™ pueden detectar rápidamente muchos tipos de gases e identificar más de 15 gases inflamables caracterizados a la vez. Hasta hace poco, cualquiera que necesitara supervisar gases inflamables tenía que seleccionar un detector de gases inflamables tradicional que contuviera un sensor de pellistor calibrado para un gas específico, o que contuviera un sensor de infrarrojos (IR) cuya salida también varía en función del gas inflamable que se mide y, por lo tanto, debe calibrarse para cada gas. Aunque siguen siendo soluciones beneficiosas, cada una tiene entornos en los que pueden utilizarse y entornos que deben evitarse. Por ejemplo, tanto los pellistores como los sensores de infrarrojos requieren una calibración periódica y los sensores catalíticos de pellistores también necesitan pruebas funcionales frecuentes para garantizar que no han sido dañados por contaminantes que contengan venenos permanentes (conocidos como agentes "envenenadores de sensores") o por condiciones adversas. En algunos entornos, los sensores deben cambiarse con frecuencia, lo que resulta costoso tanto en dinero como en tiempo de inactividad y disponibilidad del producto. La tecnología IR no puede detectar el hidrógeno, que no tiene firma IR, y tanto los detectores IR como los de pellistor a veces detectan incidentalmente otros gases (es decir, no calibrados), dando lecturas inexactas que pueden disparar falsas alarmas o preocupar a los operarios. La solución es el sensor MPS, que detecta tanto el hidrógeno como otros gases inflamables, los identifica y aplica la calibración correcta para cada gas o gas constituyente de cualquier mezcla que supervise.

Algunos instrumentos utilizan una bomba para suministrar muestras de aire o gas al sensor.

Tipos de detección

Fijo

Los detectores de gas fijos son dispositivos permanentes que permanecen montados en una ubicación. Pueden instalarse en configuraciones de un solo detector, en configuraciones de detectores múltiples pequeños y grandes y en un bucle "encadenado" direccionable. Los detectores de gas fijos suelen instalarse en cualquier lugar donde exista riesgo para plantas, edificios o instalaciones, y pueden detectar acumulaciones lentas o fugas importantes para alertar de forma temprana o automática de una fuga de gas de una fuente concreta. A menudo se configuran para activar otras medidas de seguridad, por lo que pueden abrir respiraderos, poner en marcha ventiladores, cerrar válvulas o incluso detener procesos automáticamente en cuanto detectan un problema. A menudo se configuran para avisar a una sala de control o al personal de seguridad de una fuga de gas potencialmente peligrosa, de modo que las personas puedan tomar medidas ejecutivas. También pueden activar alarmas para iniciar una evacuación. Por otro lado, los detectores de gas fijos no suelen estar diseñados para evitar que un trabajador entre en contacto con el gas, aunque algunos sistemas tienen un componente de cobertura de área en su diseño. Los detectores de gas portátiles son la mejor forma de proteger a las personas que corren el riesgo de entrar en contacto con acumulaciones o escapes de gases tóxicos o inflamables.

Cada detector de gas fijo debe comunicarse con un panel de control. El panel de control es el centro neurálgico del sistema fijo de detección de gases, que compara las cantidades de gas con los niveles preestablecidos y ofrece diversas opciones para las funciones de entrada y salida. Los paneles de control de gas suelen estar situados en una zona segura, pero pueden instalarse en zonas peligrosas si están debidamente alojados. Se comunican con cabezales sensores o transmisores de detección de gas y pueden conectarse en red a un punto central para poder supervisar a distancia varios paneles/sistemas de control. Existen múltiples métodos de comunicación con los detectores de gas fijos. El más común es el analógico, pero cada vez hay más demanda de comunicaciones digitales e inalámbricas. También hay varias funciones disponibles a través del detector para mejorar la eficacia y reducir el tiempo que pasa el personal en lugares potencialmente peligrosos, reduciendo así el riesgo para las personas.

Portátil

Los detectores de gas portátiles son dispositivos de protección personal que controlan continuamente la zona de respiración del usuario. Como suelen ser pequeños, estos dispositivos portátiles, ligeros y robustos, se llevan encima y están fabricados para ser ergonómicos y llevarse discretamente. También se utilizan a veces para controlar espacios confinados, como depósitos en los que se conoce el tipo de riesgo de gas, antes de que alguien entre en el espacio. Están pensados para la vigilancia a corta distancia y no suelen ser adecuados para la vigilancia continua a largo plazo de espacios más grandes. Los detectores de gas portátiles son la forma más segura y probada de proteger a los trabajadores en sus desplazamientos.

Los detectores portátiles almacenan información sobre la exposición a gases a lo largo de un turno, así como eventos como alarmas o cuasiaccidentes. Estos datos pueden transmitirse a un portal basado en la nube para obtener numerosas ventajas, como la mejora de la eficiencia operativa y el cumplimiento de las normas de seguridad, además de proporcionar un mecanismo sólido y flexible para ofrecer valiosas perspectivas procesables. Las soluciones de datos ofrecen ventajas tangibles a flotas portátiles de todos los tamaños, tanto si los detectores de gas se utilizan in situ, fuera de las instalaciones o en ambos casos. Los detectores de gas portátiles suelen costar menos que los sistemas fijos y la mayoría funcionan con pilas. Por otro lado, cada usuario debe recibir la formación adecuada para manejar su detector portátil. Además, los detectores portátiles no suelen estar conectados directamente a otros sistemas de seguridad. Si el detector da la alarma, el usuario debe actuar por su cuenta para mitigar cualquier riesgo para sí mismo o para los demás.