Cómo la detección de gases peligrosos protege vidas y lugares de trabajo

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

Sensores catalíticos

Los sensores de perla catalítica (CB) tipo Pellistor, que llevan 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 el gas que la rodea se enciende. Como resultado de la combustión, esta perla se calienta, causando una diferencia de temperatura entre ella y una perla de referencia. El calor hace que la resistencia cambie en función del tipo y concentración del gas. Dado que la perla es una pata de un puente de Wheatstone, este cambio de resistencia produce una señal de voltaje de salida. Los sensores de combustibles catalíticos son rápidos y precisos cuando se usan para detectar un solo gas. Sin embargo, esta tecnología está sujeta a envenenamiento del sensor por exposición a siliconas y compuestos de plomo.

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

En un entorno complejo con múltiples gases combustibles, se deben considerar varias preguntas al elegir un sensor, lo más importante el Límite Inferior de Explosividad (LIE) —la concentración más baja (por porcentaje de volumen) de un gas en aire capaz de producir una llama en presencia de una fuente de ignición.

• ¿Cuáles son los gases combustibles?

• ¿Qué gas es el más prevalente?

• ¿Cuáles son sus concentraciones como porcentaje de LIE?

• ¿Qué tipo de sensor necesita —de gas único o múltiples gases?

Los sensores de Espectrómetro de Propiedades Moleculares (MPS), una tecnología patentada de NevadaNano (Sparks, NV), pueden detectar la presencia de gases inflamables o combustibles, incluyendo mezclas, y clasificarlos como hidrógeno, metano, gas ligero, gas medio o gas pesado. Pueden detectar rápidamente un amplio espectro de gases combustibles, incluyendo hidrógeno e hidrocarburos pesados. Los sensores MPS, a diferencia de los sensores de perla catalítica, no pueden envenenarse porque la medición se basa en propiedades físicas en lugar de reacciones químicas. No necesitan calibración y ofrecen una característica a prueba de fallos y diagnósticos integrados para notificar al usuario si un sensor se vuelve inutilizable o comprometido.

El transductor del Sensor de Gas Inflamable MPS es una membrana micromecanizada con un calentador Joule integrado y un termómetro de resistencia. El transductor de sistema microelectromecánico (MEMS) se monta en una placa de circuito impreso y se empaqueta dentro de una carcasa robusta abierta al aire ambiente. La presencia de un gas inflamable causa cambios en las propiedades termodinámicas de la mezcla aire/gas que son medidos por el transductor.

Un enfoque de sistemas para monitoreo de 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 informes y gestión.

El Monitor de Seguridad Personal Hero de mano viene en una versión estándar, modelo 825, y una versión certificada ATEX/IECEx, modelo 715. Detecta Monóxido de Carbono (CO), Sulfuro de Hidrógeno (H₂S), gases explosivos (LIE) y Oxígeno (O₂), usando sensores catalíticos. Incluye microcontroladores, sensores de gas, sensor de temperatura, acelerómetro, giroscopio, altavoz para alarmas audibles, módulo celular, GNSS y Zigbee.

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

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

La Interfaz Universal de Datos (UDI) sistema inteligente de alerta y navegación 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 Universal de Datos para monitoreo en tiempo real, análisis, configuración y comunicación, usando la red disponible, ya sea celular, GNSS o Zigbee. La empresa ha combinado el hardware y la interfaz Universal Data Interface (UDI) software inteligente de alerta y navegación en una solución de seguridad para trabajadores conectados con conectividad celular integrada 2G/3G/4G.

Los disparadores y alarmas pueden configurarse remotamente desde una sala de control para concentraciones altas o bajas de detección de gas, y el nivel de alarmas también puede configurarse según 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 disparador/alarma de advertencia en respuesta a 10 PPM de monóxido de carbono o menos, o cambiar el nivel de alarma de advertencia a crítica en respuesta a 100 PPM de monóxido de carbono o más.

Sensor de gas Clip-On

La tecnología de sensor Espectrómetro de Propiedades Moleculares (MPS) más avanzada se ha usado en los Sensores de Gas Clip-On de Baja Energía (BLE) de USM. Este sensor está certificado, es estable, inmune al envenenamiento y no requiere calibración. Puede detectar hasta quince gases inflamables LIE, así como hidrógeno, presión atmosférica, temperatura y humedad. El Clip-On permite a los usuarios finales monitorear riesgos de gas en el campo conectando su flota de teléfonos móviles a la Interfaz Universal de Datos usando 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, frecuencia cardíaca y temperatura corporal de los trabajadores. Los datos se transmiten en tiempo real a la Interfaz Universal de Datos sistema inteligente de alerta y navegación a través del Monitor de Seguridad Personal o la aplicación móvil General Asset Monitor. 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 condición cardíaca y que cierta cantidad de latidos puede ser peligrosa, se puede configurar un nivel de alarma para ese trabajador específico. Cada vez que su latido supere el valor definido, se activará la alarma mientras los datos en vivo continúan enviándose al operador remoto en la sala de control. El operador remoto puede ver el estado de la alarma en el panel y contactar inmediatamente al individuo o enviar ayuda de emergencia.

Puntos de acceso en malla

Los Puntos de Acceso en Malla (MAP) permiten que los datos se transmitan inalámbricamente entre el Monitor de Seguridad Personal y la Interfaz Universal de Datos mediante un protocolo de comunicación Zigbee. Los dispositivos Zigbee transmiten señales a corta distancia (10 a 100 metros), pero como el MAP utiliza una red en malla, cada dispositivo recibe y repite señales, reenviándolas a otros dispositivos de red dentro del rango. Esto resuelve el problema de recibir datos en entornos difíciles que involucran gases peligrosos, altas temperaturas, mala calidad del aire y humedad, junto con mala línea de vista 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, particularmente alrededor de hornos de alto horno.

Numerosos gases están asociados con la minería y generalmente se dividen en tipos combustibles, tóxicos y asfixiantes. Algunos de los gases más comunes son metano, dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NO, NO₂), sulfuro de hidrógeno (H₂S) y dióxido de azufre (SO₂). El metano es el gas combustible explosivo LIE más común. Es más ligero que el aire, inodoro y explota en concentraciones entre 5% y 15%. Estos gases peligrosos a menudo se detectan durante el desarrollo subterráneo y desde perforaciones tanto en superficie como subterráneas.

Los trabajadores en las industrias del petróleo y gas enfrentan riesgo de incendio y explosión debido a la ignición de vapores o gases inflamables. Gases inflamables, como gases de pozo, vapores y sulfuro de hidrógeno, pueden liberarse de pozos, camiones, equipos de producción o equipos de superficie, como tanques y zarandeadores de esquisto. 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 entregando información precisa sobre el estado actual del entorno, incluyendo gases peligrosos, temperatura y humedad. Esta tecnología también ayuda en operaciones de rescate durante desastres al proporcionar información sobre la ubicación exacta del accidente, dónde está el personal y al proporcionar 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 de Ventas Técnicas, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australia). Para más información, contacte al Sr. Farooq en Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verla. o visite aquí .