La seguridad industrial se erige como un pilar fundamental en la protección de vidas y activos, y en este contexto, la detección de gases emerge como una tecnología crucial para la prevención y mitigación de riesgos. En un mundo donde diversas industrias enfrentan desafíos complejos, desde la producción química hasta la exploración de energía, la capacidad de identificar y responder rápidamente a la presencia de gases peligrosos se vuelve esencial.

ÁREAS TIPICAS QUE REQUIEREN DETECCIÓN DE GAS

CONSIDERACIONES DE UBICACIÓN DE LOS DETECTORES

• Gases más ligeros que el aire (metano, amoníaco), estos deben montarse en un nivel superior y usar preferiblemente un embudo recolector.
• Gases más pesados que el aire (butano, dióxido de azufre), los detectores deben montarse en un nivel inferior
• Tenga en cuenta cómo se comportaría un escape de gas debido a la acción corrientes de aire, forzadas o naturales. Monte los detectores en conductos de ventilación si es adecuado.
• Al elegir la ubicación de los detectores se debe tener en cuenta los posibles daños causados por agentes naturales como lluvia o inundaciones. Para los detectores montados en exteriores es preferible utilizar el montaje de protección a intemperie.
• Utilice una protección contra el sol para el detector si coloca un detector en un clima cálido y en exposición directa al sol.
• Tenga en cuenta las condiciones del proceso. El butano y el amoniaco, por ejemplo, son normalmente más pesados que el aire, pero si se liberan desde una línea de proceso a alta temperatura o baja presión, el gas puede elevarse en lugar de descender.
• Los detectores se deben colocar un poco alejados de las piezas de alta presión para permitir que se formen las nubes de gas. De lo contrario, es probable que una fuga de gas pase de largo en un chorro de gran velocidad y no se detecte.
• Tenga en cuenta la facilidad de acceso para las pruebas funcionales y mantenimiento.
• Los detectores deben instalarse en la ubicación designada con el detector señalando hacia abajo. Así se asegurará que el polvo o el agua no se acumularán delante del sensor y detendrá la entrada del gas en el detector.
• Cuando se ubiquen dispositivos infrarrojos, es importarte asegurarse de que no hay una obstrucción o bloqueo permanentes del haz infrarrojo. Se puede instalar el bloqueo a corto plazo de vehículos, personal de emplazamiento, pájaros, etc.
• Asegúrese de que las estructuras en las que se montan los dispositivos de sean robustas y no susceptibles a vibración.

DETECCIÓN DE GASES FIJA

Los detectores de gas fijos deben ser colocados estratégicamente en lugares como:

• Bridas
• Sellos de la bomba
• Válvulas
• Zonas de almacenamiento a granel
• Monitorización del proceso de craqueo catalítico
• Sistemas de ventilación
• Vigilancia del perímetro/valla (para evitar la contaminación cruzada con otras sustancias en la atmósfera alrededor de la refinería).

Los detectores de gas también deben estar presentes durante la supervisión del proceso de craqueo catalítico, así como durante el mantenimiento planificado y la parada/modificación de la planta.

TIPOS DE DETECTORES DE GASES FIJOS

Sensor Catalítico:

La detección de gas combustible modernos de bajo coste es del tipo electrocatalítico. Consisten en un pequeño elemento sensor llamado a veces “perla».  Constan de una bobina de alambre de platino calentada eléctricamente, cubierta por una base de cerámica, por ejemplo, de alúmina, y finalmente con una capa exterior de catalizador de paladio o rodio dispersa en un sustrato de torio.

Su funcionamiento se basa en el principio de que cuando una mezcla de gas o aire combustible pasa sobre la superficie del catalizador caliente, se produce la combustión, y el calor desprendido incrementa la temperatura de la “perla”. Esto a su vez altera la resistencia de la bobina de platino y se puede medir usando la bobina como un termómetro de temperatura en un circuito de puente eléctrico. El cambio de resistencia está directamente relacionado con la concentración de gas en la atmósfera circundante, y se puede mostrar en un medidor o en cualquier otro dispositivo indicador parecido. La problemática es que se «envenenan» o inhiben en presencia de siliconas, halogenuros de silicio, sulfuros de hidrógeno o compuestos de plomo, por tanto, hay que prestar especial atención a esto o utilizar sensores más resistentes a envenenamiento.Acortar con IA

Infrarrojos:

Basados en la franja de absorción en la zona infrarroja del espectro electromagnético de luz, que poseen muchos gases combustibles. Tecnología de los años 80 como herramienta analítica en laboratorios que por medio de los avances en la electrónica y óptica, se han podido diseñar equipos más pequeños y de bajo consumo de energía para la detección de gases.

Tiene sus ventajas respecto a los catalíticos por su rápida respuesta (menos de 10 segundos), bajo mantenimiento, y autocomprobados mediante microprocesadores. Fieles en su funcionamiento en condiciones variables de temperatura, presión y humedad.

Su principio de Funcionamiento es de absorción de infrarrojos de doble longitud de onda, según el cual la luz atraviesa la mezcla en dos longitudes de onda, una de las cuales se ajusta al pico de absorción del gas que se pretende detectar, mientras que la otra no. Las dos fuentes de luz se pulsan alternativamente y se guían a lo largo de un camino óptico común para que salgan a través de una “ventana” y, a continuación, a través del gas de muestra.

Posteriormente, un retrorreflector refleja otra vez los haces, regresando una vez más a través del gas para volver a la unidad. Aquí un detector compara las fuerzas de las señales de los haces de referencia y muestra y, por medio de una resta, se proporciona una medida de la concentración de gas. Este tipo no es adecuado para la detección de hidrógeno.

Detector infrarrojo de gas inflamable de Camino Abierto

Tecnología infrarroja o láser en forma de amplio haz (o de camino abierto) que puede cubrir una distancia de varios cientos de metros.

El diseño de 3ª generación más reciente usa un filtro de paso de doble franja que tiene dos longitudes de onda de referencia (uno a cada lado del gas) que compensa totalmente la interferencia de cualquier tipo de niebla o lluvia. Otros problemas asociados con diseños antiguos han sido superados para eliminar falsas alarmas causadas por la obstrucción parcial del haz, y por el uso de lámparas de destello de xenón y detectores de estado fiables que hacen que los instrumentos sean totalmente inmunes a las interferencias de la luz del sol o a otras fuentes de radiación como chimeneas de combustión, soldaduras por arco o los rayos.

Los detectores de camino abierto miden realmente el número total de moléculas de gas (es decir, la cantidad de gas) que hay en el haz. Este valor es diferente a la concentración habitual de gas dado en un único punto y, por lo tanto, se expresa en términos de medidores LEL.

De Celda electroquímica (Sensores electroquímicos):

Utilizados para la detección de la mayoría de los gases tóxicos comunes: CO, H₂S, Cl₂, SO₂, NH₃ etc.

Cuentan con electrodos activos que reaccionan con el gas y electrodos de referencia. Dicha reacción genera una diferencia de potencial, pasando corriente entre los electrodos, siendo la corriente, medida proporcional de la concentración del gas especificado.

Conductividad Térmica:

Detección adecuada para la medición de altas concentraciones de para mezcla de gases, con conductividad mayor a la del aire, por ejemplo, (Metano, Hidrógeno), y no son recomendables para gases como amoníaco y monóxido de carbono por su proximidad al valor de conductividad con el aire.

Por su parte las conductividades inferiores a las del aire son difíciles de detectar, ya que el vapor de agua presente en el aire puede casar interferencia, por ejemplo, CO2 y Butano.

El elemento sensor caliente se expone a la muestra y el elemento de referencia se introduce en un compartimento cerrado. Si la conductividad térmica del gas es mayor que el de referencia, la temperatura del elemento sensor disminuye. Si la conductividad térmica del gas es menor que el de referencia, la temperatura del elemento de prueba incrementa. Estos cambios de temperatura son proporcionales a la concentración de gas presente en el elemento de muestra.

El elemento sensor caliente se expone a la muestra y el elemento de referencia se introduce en un compartimento cerrado. Si la conductividad térmica del gas es mayor que el de referencia, la temperatura del elemento sensor disminuye. Si la conductividad térmica del gas es menor que el de referencia, la temperatura del elemento de prueba incrementa. Estos cambios de temperatura son proporcionales a la concentración de gas presente en el elemento de muestra.

TABLA COMPARATIVA DE DETECCIONES DE GAS