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Tipos de Sensor de Gas para Detectores Portátiles


David Lorenzo - 20 julio, 2021 - 0 comments

En este post analizaremos brevemente las tecnologías más utilizadas por los detectores con sensor de gas portátiles para espacios confinados. Este tipo de sensores se montan tanto en detectores monogás como multigás.

TIPOS DE TECNOLOGÍAS PARA SENSORES DE DETECCIÓN DE GASES

  1. Oxidación catalítica o catalíticos.
  2. Electroquímicos
  3. Foto-ionización o PID
  4. Infrarrojos

1.- SENSORES CATALÍTICOS 

La detección requiere dos filamentos:

– un «detector»

– un «compensador”

Se trata de 2 filamentos de platino montados en espiral y recubiertos de alúmina para aumentar la superficie de catálisis.

 

sensor de gas SENSOR CATALITCOo en Orion Seguridad

 

Para evitar la oxidación catalítica el filamento que compensa está recubierto de un tratamiento con alúmina.

Cabe destacar que ambos filamentos y sus soportes están disponen de un recubrimiento “antideflagrante».

La disposición de los filamentos crea un Puente de WHEASTONE.

sensor de gas ESQUEMA PUENTE DE WHEASTONE en Orion Seguridad

Esquema de funcionamiento de puente WHEASTONE

Dicho sistema se genera mediante la aplicación de una corriente constante en el caso de los sensores fijos, y un voltaje constante para los sensores portátiles cuyo objetivo es el de mantener la temperatura de 450 °C requerida para la catálisis, y por lo tanto para la oxidación de los gases inflamables a detectar.

Con esta reacción se persigue generar o simular una “mini” combustión dentro del sensor.

El calor generado por esa combustión hace que se caliente el filamento de Pt variando su resistencia eléctrica.

Lo que hace el detector es es medir la variación de esa resistencia eléctrica permitiéndonos extrapolar la concentración del gas a detectar.

Este tipo de sensores se montan, por ejemplo, en los detectores MGT de Senko comercializamos.

VENTAJAS

  • Tiempo de respuesta muy rápido (> 15 s)
  • Este principio es adecuado para medir todos los gases inflamables.
  • Es el sistema más económico
  • Precisa de poca energía y por lo tanto ocasiona consumo de batería bajo.

DESVENTAJAS

  • El proceso de oxidación catalítica requiere una concentración de O2 en el ambiente superior al 10-14% según marca o modelo. Si no hay oxidante no hay reacción.
  • Son sensores susceptibles de sufrir envenenamiento por siliconas u otros gases. Esto provoca lecturas erróneas.

2.- SENSORES ELECTROQUÍMICOS

Esta tecnología tiene como base la medición de las corrientes que se generan entre 2 electrodos (detector y contador).

Los gases reaccionan electroquímicamente con el electrodo detector mediante una reacción de reducción-oxidación. Esto produce una corriente eléctrica proporcional a la cantidad de gas oxidado emitiendo una señal eléctrica que el detector es capaz de interpretar e identificar con una concentración de gas determinada.

 

sensor de gas electroquímico de oxígeno senko en orionseguridad

 

Esta tecnología de detección es probablemente la más utilizada en los medidores de gas portátiles para espacios confinados. Es apta para medición de deficiencia de oxígeno O2 y una lista muy amplia de gases tóxicos (CO, H2S, SO2, NH3, NO, NO2, H2, HCN, HCL…)

Un ejemplo de detectores de gases que montan este tipo de sensores serían las versiones monogás con recambios SP2ND o los monogás desechables SGT de Senko.

 

Cuerpo de sensor de gas electrolítico

 

VENTAJAS

  • Tiempo de respuesta corto
  • Buena especificidad (en la mayoría de los casos).
  • Vida útil larga para la mayoría de sensores (> 3 años).

DESVENTAJAS

  • Vida útil corta para sensores de O2 (generalmente < 24 meses)
  • Ciertos tipos de sensores presentan interferencias. La clásica es la del H2 en los sensores CO. Concentraciones de H2 ocasionan respuestas o interferencias en los sensores de CO.
  • Presenta derivas conforme se desgasta el sensor y precisa reajuste periódico (calibración).

3.-FOTOIONIZACIÓN O PID

Los sensores de fotoionización débil o PID (Photo-Ionization Detector) se utilizan fundamentalmente para la detección de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs o VOC en inglés).

Lo más habitual para aplicaciones de seguridad en atmósferas potencialmente peligrosas es utilizar lámparas de radiación UV con una energía de 10,6 eV, que provoque la ionización de las moléculas cuyo potencial de ionización sea inferior a dicho valor.

 

Esquema de funcionamiento del principio de detección por fotoionización

Esquema de funcionamiento del principio de detección por fotoionización

 

VENTAJAS

  • Alta resolución permitiendo medición de COVs en muy bajas concentraciones.
  • Tiempo de respuesta casi inmediato
  • No precisan oxígeno.

DESVENTAJAS

  • La lámpara debe limpiarse después de 40- 60 horas de uso dependiendo de marca y modelo.
  • Altas concentraciones de humedad en las atmósferas a analizar pueden provocar derivas en la medición y en casos extremos el fallo por cortocircuito entre las placas polarizadas.

4.-ABSORCIÓN INFRARROJA O SCATERRING

Los sensores del tipo infrarrojo, también conocidos como NDIR (Infrarrojo No Dispersivo) están basado en el principio de absorción de energía de los compuestos a una determinada longitud de onda, en este caso en espectro infrarrojo.

Los gases que contienen más de un tipo de átomo (CO2, CO, CH4) absorben radiación infrarroja.

Este método permite la medición continua en tiempo real de un gas en bandas de infrarrojo de 2 a 25 µm.

Este principio de medición está basado en la ley de LAMBERT-BEER. La ley de Beer-Lambert relaciona la intensidad de luz entrante en un medio con la intensidad saliente después de que en dicho medio se produzca absorción. Dicha ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia.

 

Esquema de funcionamiento de sensor infrarrojo

Esquema de funcionamiento de sensor infrarrojo

 

Un ejemplo de detectores que utilizan este tipo de sensores son nuestros medidores de dióxido de carbono (CO2) modelo SGT N CO2 de Senko.

VENTAJAS

  • No precisan oxígeno para funcionar
  • No susceptibles de ser envenenados o colmatados por sobre rango
  • Tiempo de respuesta instantáneo.

DESVENTAJAS

  • Coste superior a los sensores catalíticos o electroquímicos
  • Consumo de energía alto. Precisa baterías de alto rendimiento.
  • Apto para gases como oxígeno (O2), hidrógeno (H2), helio (He)…