La tecnología de detección por infrarrojos (IR) se utiliza en una serie de aplicaciones para detectar gases específicos que absorben la luz IR en longitudes de onda características.
Un haz de luz infrarroja atraviesa una nube de gas y llega a la óptica de captación, donde se divide y se envía a través de filtros a los sensores infrarrojos.
El haz de "medición", con una frecuencia de alrededor de 3,3μm, es absorbido por las moléculas de gas hidrocarburo, y la intensidad del haz se reduce. El haz de "referencia" (alrededor de 3,0μm) no es absorbido por el gas, por lo que llega al receptor con toda su intensidad. El %LEL de gas presente se determina por la diferencia de intensidad entre los haces medidos por el fotorreceptor.
Los sensores IR se utilizan en una gran variedad de mercados, desde la agricultura hasta la gestión de residuos, y a menudo se utilizan específicamente en entornos que hacen que los sensores basados en pellistores funcionen incorrectamente o, en algunos casos, fallen. Los sensores IR sintonizados a 3,3 micras pueden detectar muchos tipos de gas que contienen enlaces atómicos de hidrógeno a carbono (C-H), mientras que los sensores IR sintonizados a 4,25 micras pueden detectar tipos de gas que contienen dióxido de carbono (O=C=O).
Peligro
Las emisiones de dióxido de carbono en la agricultura son una preocupación tanto para nuestra atmósfera como para los trabajadores del sector. Desde la fabricación de fertilizantes hasta el almacenamiento de alimentos y los procesos de envasado, el dióxido de carbono se genera, almacena, transporta y utiliza con regularidad y, por consiguiente, plantea riesgos de gas continuos. Los sistemas comerciales de control de invernaderos pueden utilizarse para medir y controlar la temperatura y las concentraciones de dióxido de carbono. El CO2 también debe controlarse en la cría de cerdos y aves de corral durante los procesos de aturdimiento por gas. La digestión anaeróbica y la producción de biogás también requieren la detección temprana de gases mediante la detección de dióxido de carbono y metano para mantener la seguridad del proceso. Las emisiones de metano deben controlarse en la agricultura y la ganadería lechera.
Cuando los residuos se depositan en un vertedero se generan una serie de gases nocivos, como los COV, el metano y el dióxido de carbono. Estos gases se crean por la acción de los microorganismos, lo que implica la evaporación de los compuestos orgánicos volátiles, reacciones químicas entre los componentes de los residuos y la acción microbiana. Actualmente es obligatorio eliminar los gases de los vertederos para evitar el riesgo de explosión. Los dispositivos de detección de gases pueden incorporarse a los sistemas de procesamiento de gases de los vertederos para controlar fácilmente estos gases y, a partir de ahí, tomar decisiones informadas sobre su eliminación.
La falta de circulación del aire en el interior puede permitir el agotamiento del oxígeno y la acumulación de dióxido de carbono hasta niveles inseguros. La garantía de que el aire es seguro para respirar puede lograrse mediante el uso de detectores de gas en un espacio, para medir el contenido de oxígeno y dióxido de carbono de la habitación.
Los sensores de pelistor, también conocidos como sensores de perlas catalíticas, tienen inconvenientes por 4 razones, no funcionan en condiciones de cero oxígeno, se queman en concentraciones de alto volumen de combustible, envenenan sus catalizadores y envejecen el sensor, por lo que los sensores infrarrojos se desarrollaron para solucionar estos inconvenientes y pueden mejorar significativamente la seguridad en condiciones en las que los pelistores no informarían de la presencia de gas. Los sensores de infrarrojos suelen utilizarse para detectar el dióxido de carbono y los gases inflamables, y lo hacen de forma fiable en muchos entornos. Algunos analizadores de gas de alta sensibilidad utilizan IR para detectar monóxido de carbono, refrigerantes, amoníaco e incluso dióxido de azufre.
En algunos entornos, los pellistores son propensos al envenenamiento, en el que tienen una pérdida irreversible de sensibilidad, o a la inhibición, que es una pérdida reversible de sensibilidad, por una serie de productos químicos. Cuando se envenena, un pellistor no produce ninguna salida cuando se expone a un gas inflamable, y por lo tanto no entraría en alarma cuando el entorno se vuelve inseguro. Los compuestos que contienen silicio, plomo, azufre y fosfatos en apenas unas partes por millón (ppm) pueden perjudicar el rendimiento de los pellistores. El hollín, cuando los pellistores se exponen a combustibles muy cargados de carbono, da lugar a depósitos de carbono en el cordón activo del pellistor que pueden inhibir o incluso bloquear el paso del gas al cordón. Si se exponen a altos niveles de gas inflamable, los pellistores pueden encontrar "hollín", pero esto no se recomienda como remedio porque causa otro problema en el que las diferencias de temperatura localizadas en todo el cordón del pellistor hacen que se agriete. A partir de entonces, es peligroso utilizar ese cordón de pellistores.
Los sensores IR no se ven afectados por otros gases y son adecuados tanto para altas concentraciones de gas como para su uso en entornos inertes (sin oxígeno), donde los sensores de pellistor catalíticos tendrían un mal rendimiento. Nota: el rango de concentración deseado para su uso debe comprobarse con la hoja de datos del sensor para evitar problemas de saturación.
Los sensores IR no son susceptibles de envenenamiento, por lo que son ideales para la detección de gases combustibles en entornos con poco oxígeno, como los tanques de almacenamiento de combustible durante el lavado con gas inerte antes del mantenimiento, o que todavía contienen altos niveles de vapores de combustible.
Muchos tipos de sensores IR también requieren menos energía que los pellistores para funcionar, mientras que los pellistores siempre requieren grandes cantidades de energía para funcionar.
Los pelistores tienen una vida útil limitada y pueden proporcionar lecturas inexactas si se calibran para un solo tipo de gas objetivo cuando hay otro.
La naturaleza a prueba de fallos de los sensores IR, que alertan automáticamente de cualquier fallo, proporciona una capa adicional de seguridad.
