El hidrógeno tiene una larga historia de uso como fuente de energía. Tradicionalmente se ha utilizado como componente del combustible para cohetes y en turbinas de gas para producir electricidad, o se ha quemado para hacer funcionar motores de combustión para la generación de energía. En la industria del petróleo y el gas, las refinerías utilizan el exceso de hidrógeno generado en el reformado catalítico de la nafta como combustible para otros procesos unitarios. Además, también se genera hidrógeno como subproducto: en la industria química, por ejemplo, la industria cloroalcalina produce hidrógeno como subproducto de la generación de cloro y las plantas petroquímicas liberan hidrógeno como subproducto de su producción de olefinas.
El hidrógeno se utiliza habitualmente como materia prima para producir amoníaco y metanol para aplicaciones agrícolas, mineras y marinas. El hidrógeno puro gaseoso también se utiliza como agente reductor en los altos hornos de las plantas siderúrgicas, como parte del esfuerzo de la industria por reducir las emisiones deCO2.
Aunque el hidrógeno y la energía tienen una historia compartida, y la pila de combustible de hidrógeno (en la que el hidrógeno y el oxígeno se mezclan en presencia de un electrolito para producir electricidad y agua como subproductos) se inventó hace casi 200 años, véase el siguiente esquema de una pila de combustible de hidrógeno. El uso del hidrógeno como combustible de elección para los vehículos y el suministro de gas doméstico en entornos de consumo es relativamente nuevo. El hidrógeno se quema de forma limpia cuando se mezcla con el oxígeno, y se considera una alternativa de combustible ecológico en el transporte, la navegación y la calefacción (tanto doméstica como industrial).
Procesos típicos y problemas de detección de gases asociados
El hidrógeno tiene un amplio rango de inflamabilidad (4%-74% vol. en aire), por lo que incluso pequeñas cantidades de H2 pueden provocar explosiones al mezclarse con el aire atmosférico. Basta una chispa de electricidad estática producida por el dedo de una persona para desencadenar una explosión en presencia de hidrógeno, y en muchos lugares donde se utiliza hidrógeno, la ignición de chispas procedentes de componentes eléctricos o de actividades de mantenimiento es un riesgo siempre presente.
El hidrógeno no es tóxico, pero en ambientes interiores como las salas de almacenamiento de baterías, el hidrógeno puede acumularse y provocar asfixia al desplazar al oxígeno. En las pilas de combustible, el hidrógeno es propenso a fugarse de las juntas presentes en las conexiones de proceso cercanas a los cilindros de almacenamiento de H2.
Otra preocupación en torno a la inflamabilidad y la detección del hidrógeno es que las llamas de hidrógeno son de color azul pálido y casi invisibles para el ojo humano. Las llamas de hidrógeno también emiten poco calor radiante, por lo que las personas pueden no sentir ese calor hasta que estén muy cerca de la llama. Por ello, los detectores de llamas se utilizan como complemento de los detectores de gas puntuales, ya que cubren una amplia zona. Las llamas de hidrógeno pueden detectarse mediante detectores de infrarrojos de espectro múltiple.
En resumen, la detección de gases representa la primera línea de defensa contra las fugas de hidrógeno. Deben tomarse medidas para evitar la liberación de hidrógeno antes de que pueda producirse una llama o una explosión. Los detectores de llamas se utilizan como control perimetral para garantizar que se detecta cualquier llama de hidrógeno y se emiten las señales de alerta/alarma adecuadas para que los operarios sean conscientes de ello.
Actualmente, la norma ISO 22734-1:2019, generadores de hidrógeno por electrólisis del agua, está disponible para los generadores de hidrógeno que utilizan la electrólisis del agua para producir hidrógeno y oxígeno gaseoso. Esta norma ISO especifica que debe instalarse cerca del generador de hidrógeno un sistema de detección de gas de hidrógeno que inicie la ventilación al 0,4%v/v (100%LEL) de hidrógeno. Por lo tanto, lo ideal es que un detector de gas cuente con una salida de relé para activar un sistema de ventilación cuando el nivel de hidrógeno supere el 0,4% v/v en el aire. La norma ISO también especifica que los detectores de gas deben instalarse en lugares óptimos, es decir, en aquellos que permitan detectar el gas hidrógeno lo antes posible.
