DETECCIÓN DE HIDRÓGENO (H2): ASPECTOS CRÍTICOS

DETECCIÓN DE HIDRÓGENO (H2) Y ASPECTOS CRÍTICOS DE SEGURIDAD EN ESPACIOS CONFINADOS

INTRODUCCIÓN

El hidrógeno (H2) es una fuente de energía versátil y abundante que ofrece grandes perspectivas en términos de transformación energética a nivel mundial, reducción de la contaminación y descarbonización del planeta.

A diferencia de otros combustibles, el hidrógeno no emite dióxido de carbono (CO2) cuando se quema, lo que lo convierte en una opción muy atractiva desde el punto de vista medioambiental y sostenible.

A pesar de sus numerosas ventajas, el hidrógeno plantea desafíos de seguridad que deben ser considerados. Sus propiedades químicas únicas pueden generar riesgos potenciales, como fugas debido a su naturaleza incolora, inodora e insípida, lo que dificulta la detección de hidrógeno por los sentidos humanos. Además, su llama es casi invisible pero de alta temperatura y baja radiación térmica, y el hidrógeno puede detonar rápidamente, siendo más explosivo que el gas natural.

 

 

La ventilación adecuada y la detección de hidrogeno temprana en fugas son elementos esenciales en el diseño de sistemas seguros de hidrógeno. Dado que el hidrógeno quema con una llama casi invisible, también se requieren detectores de llama especiales para su detección.

ORÍGENES MÁS HABITUALES DE LA PRESENCIA DE HIDRÓGENO (H2) EN ENTORNOS LABORALES

El hidrógeno (H2) es utilizado en diversos sectores de la industria, principalmente en los siguientes procesos:

Producción de Energía: El hidrógeno se utiliza en plantas de energía para generar electricidad a través de procesos de combustión o en células de combustible.

Industria Química: Es un insumo clave en la producción de amoniaco, metanol y otros productos químicos. También se emplea en la refinación de petróleo y en la producción de gasolina y diésel de bajo azufre.

Metalurgia: En la industria del acero, el hidrógeno se utiliza para reducir minerales de hierro y producir hierro y acero de alta calidad. También se emplea en la metalurgia no ferrosa.

Movilidad Sostenible: En vehículos de hidrógeno, el H2 se utiliza como combustible en células de combustible para propulsar motores eléctricos.

Almacenamiento y Distribución de Energía: El hidrógeno se considera un vector energético y puede almacenar y transportar energía a larga distancia.

Industria Alimentaria: Se emplea en la producción de margarina, en la hidrogenación de aceites y grasas, y como gas de envasado para prolongar la vida útil de productos perecederos.

Electrólisis del Agua: La producción de hidrógeno a partir de agua mediante electrólisis es una tecnología clave para la generación de hidrógeno verde utilizando electricidad renovable.

Investigación y Desarrollo: En laboratorios y centros de investigación se utiliza hidrógeno en diversas aplicaciones experimentales y de desarrollo de tecnologías.

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO (H2) DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA SEGURIDAD

El hidrógeno (H2) presenta ciertas características desde el punto de vista de la seguridad que deben tenerse en cuenta debido a su naturaleza altamente inflamable y otras propiedades particulares.

Algunas de esas características son:

Inflamabilidad: El hidrógeno es altamente inflamable en presencia de una fuente de ignición, como chispas, llamas abiertas o superficies calientes. Se enciende fácilmente y puede arder con una llama invisible en condiciones adecuadas.

Amplio rango de explosividad: El hidrógeno tiene un amplio rango de explosividad en aire, lo que significa que puede formar mezclas explosivas en concentraciones que varían entre el 4% y el 75,6% en volumen. Estas mezclas son altamente peligrosas y pueden detonar si se produce una ignición.

Baja energía de ignición: El hidrógeno tiene una baja energía de ignición, lo que significa que puede encenderse con una fuente de ignición de menor intensidad en comparación con otros combustibles. Esto aumenta el riesgo de incendio y explosión en presencia de hidrógeno.

Elevada velocidad de propagación de la llama: La llama del hidrógeno se propaga rápidamente, lo que puede llevar a la propagación rápida del fuego en una área.

Características de escape: Debido a su baja densidad, el hidrógeno tiende a elevarse rápidamente en el aire, lo que puede dificultar su dispersión y aumentar el riesgo de acumulación en áreas confinadas. Es importante contar con sistemas de ventilación para espacios confinados adecuados.

No tiene olor ni color ni sabor: El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido, lo que dificulta su detección por los sentidos. Se requieren sistemas de detección específicos para detectar su presencia mediante medidores de gases.

Alta reactividad: El hidrógeno puede reaccionar con diversos materiales, incluyendo metales y algunos compuestos químicos, lo que puede aumentar el riesgo de incidentes si se almacena o maneja de manera inadecuada.

Interferencias cruzadas en sensores de CO: El del H2 es un caso clásico de interferencias cruzadas en sensores electroquímicos de CO, es decir, la presencia de hidrógeno causa lecturas falsas en los sensores estándar CO de los detectores de gases. Esto ocurre tanto en los detectores multigás como en los monogás salvo que integren sensores especiales compensados para la detección de hidrógeno (descuentan de la lectura el valor de la interferencia con el H2).

Dada la naturaleza inflamable y las propiedades del hidrógeno, es esencial seguir estrictas medidas de seguridad al trabajar con este gas. Esto incluye el uso de sistemas de ventilación adecuados, evitar fuentes de ignición, implementar medidas de control de riesgos, como sistemas de detección de fugas, y proporcionar capacitación y equipo de protección personal adecuados a las personas expuestas.

En la siguiente tabla, vemos como una concentración de 100 ppm de H2 genera una lectura de 20ppm en un sensor de CO no compensado para hidrógeno.

 

RIESGOS DERIVADOS DE LA PRESENCIA DE H2 EN ESPACIOS CONFINADOS

EXPLOSIVIDAD O INFLAMABILIDAD

Cuando se mezcla con aire en ciertas concentraciones, el H2 puede producir una atmósfera explosiva. El LIE (limite inferior de explosividad) o por sus siglas en ingles LEL  (Lower explosion limit), del H2 es del 4 % VOL.

 

 

Para que ocurra una reacción explosiva, la concentración de hidrógeno en el aire debe estar dentro de un rango específico, una mezcla demasiado rica o demasiado pobre no producirá una combustión. El rango de inflamabilidad del H2 es amplio en comparación con otros gases combustibles. El límite inferior de explosividad (LEL) es del 4 por ciento en volumen (4 vol. %), lo que significa que la mezcla de hidrógeno y aire debe contener al menos este porcentaje de hidrógeno para ser inflamable. Por otro lado, el límite superior de explosividad (UEL / LSE) es del 75,6 volumen por ciento (75,6 vol. %), por encima del cual tampoco se generaría una combustión.

ASFIXIA

El hidrógeno no es tóxico, pero más allá de su principal riesgo que es su alta inflamabilidad, en altas concentraciones puede provocar asfixia por desplazamiento del O2. Esto es particularmente relevante en espacios confinados con una ventilación desfavorable.

Cabe recordar que el H2 tiene una densidad de 0,09 kg/m³, y por lo tanto es un gas mucho más ligero que el aire (1,3 kg/m3). Esto implica que en condiciones de misma temperatura y presión, tenderá a estratificarse en las capas superiores del espacio confinado.

MÉTODOS DE MEDICIÓN DEL H2

A la hora de evaluar la exposición al hidrógeno podemos hacerlo de 2 formas:

1ª) Medición de la concertación de hidrógeno: Para ello utilizaremos un detector o medidor de hidrógeno, que bien puede ser un detector monogás especifico para H2 o bien un detector multigás que integre un sensor de medición de hidrógeno. En este caso, sensor suele ser de  tipo electroquímico y nos proporciona los resultados de la concentración en ppm (partes por millón).

 

Detección de hidrógeno en espacios confinados: Detector monogás para Hidrógeno (h2)	Detección de hidrógeno en espacios confinados: Detector de gases con bomba que puede integrar un sensor para H2

 

2ª) Medir la potencial explosividad de la atmósfera: Otra forma de medir el H2 seria de forma indirecta utilizando sensores de medición de explosividad que nos proporcionen la medición en %LEL (limite inferior de explosividad), es decir, utilizando un explosimetro. Con esto evaluaríamos la potencial explosividad de la atmósfera en lugar de la concertación directa de H2.

Esta medición puede realizarse mediante sensores de perla catalítica o bien mediante sensor de infrarrojos.

 

Detección de hidrógeno en espacios confinados: Detector múltiple de gases con sensor de explosividad/% LEL de perla catalítica	Detección de hidrógeno en espacios confinados: Detector múltiple de gases con bomba que puede integrar un sensor de explosividad infrarrojo.