La detección de gases peligrosos puede salvar vidas

Un aumento en la cantidad de gases peligrosos representa una grave amenaza para la humanidad en general y para los trabajadores de muchas industrias. Estos gases pueden provenir de fuentes naturales o artificiales, como industrias químicas, refinación de petróleo, piedra, plástico y procesamiento de alimentos. Debido al riesgo de que se filtren al medio ambiente, los procedimientos de seguridad son necesarios para proteger el medio ambiente y los trabajadores. Se utilizan diferentes tipos de detectores de gas para detectar diferentes gases, como contaminantes comunes como monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, cloruro de sulfonilo, fosfina y cloruro de nitrosilo.

Sensores catalíticos

Los sensores Pellistor/Catalytic Bead (CB), que existen desde hace casi un siglo, pueden responder a gases inflamables como hidrógeno, oxígeno, sulfuro de hidrógeno, metano, butano, propano y monóxido de carbono. Tienen dos perlas:una perla activa recubierta con un catalizador, que reduce la temperatura a la que se enciende el gas que la rodea. Como resultado de la combustión, esta perla se calienta, provocando una diferencia de temperatura entre ella y una perla de referencia. El calor hace que la resistencia cambie en función del tipo y la concentración del gas. Dado que el cordón es una pata de un puente de Wheatstone, este cambio de resistencia produce una señal de voltaje de salida. Los sensores de combustible de perlas catalíticas son rápidos y precisos cuando se usan para detectar un solo gas. Sin embargo, esta tecnología está sujeta al envenenamiento del sensor por la exposición a siliconas y compuestos de plomo.

Además, en los sensores de detección de múltiples gases, estos detectores de sensores pueden dar lecturas falsas para todos los demás gases si están calibrados para un solo gas. La elección correcta del gas combustible para la calibración depende de la aplicación industrial y los peligros potenciales del gas de esa industria en particular. Por ejemplo, para un distribuidor de propano, el peligro es el propano; en las alcantarillas, el principal peligro es el metano.

En un entorno complejo con varios gases combustibles, es necesario tener en cuenta una serie de preguntas al elegir un sensor, sobre todo el límite inferior de explosividad (LEL), la concentración más baja (en porcentaje de volumen) de un gas en el aire que es capaz de producir un destello de fuego en presencia de una fuente de ignición.

• ¿Qué son los gases combustibles?

• ¿Qué gas es el más frecuente?

• ¿Cuáles son sus concentraciones como porcentaje de LEL?

• ¿Qué tipo de sensor necesita, un solo gas o varios gases?

Los sensores del espectrómetro de propiedades moleculares (MPS), una tecnología patentada de NevadaNano (Sparks, NV), pueden detectar la presencia de gases inflamables o combustibles, incluidas las mezclas, y clasificarlos como hidrógeno, metano, gas ligero, gas medio o gas pesado. Pueden detectar rápidamente un amplio espectro de gases combustibles, incluidos hidrógeno e hidrocarburos pesados. Los sensores MPS, a diferencia de los sensores de perlas catalíticas, no pueden envenenarse porque la medición se basa en propiedades físicas en lugar de reacciones químicas. No necesitan calibración y ofrecen una función a prueba de fallas y diagnósticos integrados para notificar al usuario si un sensor se vuelve inutilizable o se ve comprometido.

El transductor del sensor de gas inflamable MPS es una membrana micromecanizada con un calentador Joule incorporado y un termómetro de resistencia. El transductor del sistema microelectromecánico (MEMS) se monta en una placa de circuito impreso y se empaqueta dentro de una carcasa resistente abierta al aire ambiente. La presencia de un gas inflamable provoca cambios en las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire/gas que mide el transductor.

Un enfoque de sistemas para el monitoreo de la seguridad personal

Universal Site Monitoring (USM) — Darwin NT, Australia — ha diseñado y desarrollado un sistema integrado de dispositivos portátiles de monitoreo de seguridad personal, centros de comunicaciones y software de gestión e informes.

El monitor de seguridad personal portátil Hero viene en una versión estándar, modelo 825, y una versión con certificación ATEX/IECEx, modelo 715. Detecta monóxido de carbono (CO), sulfuro de hidrógeno (H₂ S), gases explosivos (LEL) y oxígeno (O₂ ), utilizando sensores catalíticos. Incluye microcontroladores, sensores de gas, sensor de temperatura, acelerómetro, giroscopio, altavoz para alarmas sonoras, módulo celular, GNSS y Zigbee.

Los sensores de gas utilizan un módulo convertidor de analógico a digital (ADC) externo, que convierte la salida analógica de los sensores a un formato digital. Los datos digitales se transfieren a un microcontrolador mediante un protocolo de comunicación serie I2C.

El acelerómetro y el giroscopio, junto con el GNSS, se utilizan para determinar la posición del trabajador, la velocidad sobre el suelo, la elevación, los resbalones, los tropiezos y las caídas.

El sistema de navegación y alerta inteligente Universal Data Interface (UDI) es una aplicación basada en web desarrollada para la sala de control, para monitorear los datos en vivo provenientes del Monitor de seguridad personal. El Monitor de seguridad personal muestra todos los datos en una pantalla LCD y los envía a la Interfaz de datos universal para monitoreo, análisis, configuración y comunicación en tiempo real, utilizando la red disponible, ya sea celular, GNSS o Zigbee. La empresa ha combinado el hardware y el software de navegación y alerta inteligente de interfaz de datos universales (UDI) en una solución de seguridad para trabajadores conectados con conectividad celular 2G/3G/4G integrada.

Los disparadores y las alarmas se pueden configurar de forma remota desde una sala de control para una concentración alta o baja de detección de gas, y el nivel de las alarmas también se puede configurar de acuerdo con los requisitos del sitio. El operador remoto puede definir diferentes etapas de alarmas, alarmas críticas o de advertencia, y configurarlas en respuesta a concentraciones específicas de los cuatro gases detectados. Por ejemplo, el usuario puede configurar el activador de advertencia/alarma en respuesta a 10 PPM de monóxido de carbono o menos o puede cambiar el nivel de alarma de advertencia a crítico en respuesta a 100 PPM de monóxido de carbono o más.

Sensor de gas con clip

La tecnología más avanzada del sensor del espectrómetro de propiedades moleculares (MPS) se ha utilizado en los sensores de gas con clip de baja energía (BLE) de USM. Este sensor está certificado, estable, inmune al envenenamiento y no requiere calibración. Puede detectar hasta quince gases LEL inflamables, así como hidrógeno, presión atmosférica, temperatura y humedad. El Clip-On permite a los usuarios finales monitorear los riesgos de gas en el campo conectando su flota de teléfonos móviles a la interfaz de datos universal mediante el uso de la aplicación móvil General Asset Monitor para dispositivos Android e iOS.

Monitor biométrico

USM también está desarrollando un monitor biométrico intrínsecamente seguro, que detecta el oxígeno en sangre, la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal de los trabajadores. Los datos se transmiten en tiempo real al sistema de navegación y alerta inteligente Universal Data Interface a través del Monitor de seguridad personal o la aplicación móvil Monitor de activos generales. Este dispositivo puede monitorear las métricas de salud del trabajador con parámetros establecidos y puede ayudar a salvar vidas en entornos peligrosos. Si se sabe que un trabajador tiene una afección cardíaca y que una cierta cantidad de latidos puede ser peligrosa, se puede configurar un nivel de alarma para ese trabajador específico. Cada vez que el latido de su corazón exceda el valor definido, la alarma se activará mientras se continúan enviando datos en vivo al operador remoto en la sala de control. El operador remoto puede ver el estado de la alarma en el tablero e inmediatamente comunicarse con la persona o enviar ayuda de emergencia.

Puntos de acceso de malla

Los puntos de acceso de malla (MAP) permiten que los datos se transmitan de forma inalámbrica entre el monitor de seguridad personal y la interfaz de datos universal a través de un protocolo de comunicación Zigbee. Los dispositivos Zigbee transmiten señales dentro de una distancia corta (10 a 100 metros), pero debido a que el MAP utiliza una red de malla, cada dispositivo recibe y repite las señales, reenviándolas a los otros dispositivos de red dentro del alcance. Esto aborda el problema de recibir datos en entornos difíciles que involucran gases peligrosos, altas temperaturas, mala calidad del aire y humedad, junto con una línea de visión deficiente en lugares como minas subterráneas.

Satisfaciendo las necesidades de diferentes industrias

El gas monóxido de carbono es una de las sustancias más peligrosas en la industria siderúrgica, especialmente en los altos hornos.

Numerosos gases están asociados con la minería y generalmente se dividen en combustibles, tóxicos y asfixiantes. Algunos de los gases más comunes que se encuentran son el metano, el dióxido de carbono (CO₂ ), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NO, NO₂ ), sulfuro de hidrógeno (H₂ S) y dióxido de azufre (SO₂ ). El metano es el gas LEL explosivo combustible más común. Es más liviano que el aire, inodoro y explota en concentraciones entre 5% y 15%. Estos gases peligrosos a menudo se detectan durante el desarrollo subterráneo y en la perforación tanto superficial como subterránea.

Los trabajadores de las industrias del petróleo y el gas se enfrentan al riesgo de incendio y explosión debido a la ignición de vapores o gases inflamables. Los gases inflamables, como los gases de los pozos, los vapores y el sulfuro de hidrógeno, pueden liberarse de los pozos, los camiones, los equipos de producción o los equipos de superficie, como los tanques y las zarandas vibratorias. Las fuentes de ignición pueden incluir estática, energía eléctrica, llamas abiertas, rayos, cigarrillos, herramientas de corte y soldadura, superficies calientes y calor por fricción.

Monitoreo de seguridad integrado

El objetivo de un sistema integrado de monitoreo de atmósferas peligrosas es mantener a los trabajadores seguros brindando información precisa sobre el estado actual del medio ambiente, incluidos los gases peligrosos, la temperatura y la humedad. Esta tecnología también ayuda en operaciones de rescate, durante desastres al proporcionar información sobre la ubicación exacta del accidente, dónde se encuentra el personal y al proporcionar una comunicación bidireccional entre el operador de la sala de control de la interfaz universal de datos y los trabajadores en peligro.

Este artículo fue escrito por Umer Farooq, ingeniero técnico de ventas, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australia). Para obtener más información, comuníquese con el Sr. Farooq en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo. o visita aquí .