Los detectores de gas se utilizan ampliamente en muchas industrias (como la de tratamiento de aguas, refinería, petroquímica, siderúrgica y de la construcción, por nombrar algunas) para proteger al personal y los equipos de los gases peligrosos y sus efectos. Los usuarios de dispositivos portátiles y fijos estarán familiarizados con los costes potencialmente significativos de mantener sus instrumentos funcionando de forma segura durante su vida útil. Se entiende que los sensores de gas proporcionan una medición de la concentración de algún analito de interés, como el CO (monóxido de carbono), el CO2 (dióxido de carbono) o el NOx (óxido de nitrógeno). Los sensores de gas más utilizados en las aplicaciones industriales son dos: los electroquímicos para la medición de gases tóxicos y oxígeno, y los pellistores (o perlas catalíticas) para los gases inflamables. En los últimos años, la introducción de ambos oxígeno y MPS (Espectrómetro de Propiedades Moleculares) han permitido mejorar la seguridad.

¿Cómo puedo saber si mi sensor ha fallado?

En las últimas décadas ha habido varias patentes y técnicas aplicadas a los detectores de gas que afirman poder determinar cuándo ha fallado un sensor electroquímico. Sin embargo, la mayoría de ellas sólo infieren que el sensor está funcionando mediante alguna forma de estimulación de los electrodos y podrían proporcionar una falsa sensación de seguridad. El único método seguro para demostrar que un sensor funciona es aplicar un gas de prueba y medir la respuesta: un bump test o una calibración completa.

Sensor electroquímico

Los sensoreselectroquímicos son los más utilizados en el modo de difusión, en el que el gas del entorno entra a través de un agujero en la cara de la célula. Algunos instrumentos utilizan una bomba para suministrar aire o muestras de gas al sensor. Se coloca una membrana de PTFE sobre el orificio para evitar que el agua o los aceites entren en la célula. Los rangos y sensibilidades de los sensores pueden variar en su diseño utilizando agujeros de diferentes tamaños. Los agujeros más grandes proporcionan una mayor sensibilidad y resolución, mientras que los agujeros más pequeños reducen la sensibilidad y la resolución pero aumentan el alcance.

Factores que afectan a la vida útil del sensor electroquímico

Hay tres factores principales que afectan a la vida del sensor: la temperatura, la exposición a concentraciones de gas extremadamente altas y la humedad. Otros factores son los electrodos del sensor y las vibraciones extremas y los golpes mecánicos.

Las temperaturas extremas pueden afectar a la vida del sensor. El fabricante indicará un rango de temperatura de funcionamiento para el instrumento: normalmente de -30˚C a +50˚C. Sin embargo, los sensores de alta calidad podrán soportar excursiones temporales más allá de estos límites. Una exposición breve (1-2 horas) a 60-65˚C para los sensores de H2S o CO (por ejemplo) es aceptable, pero los incidentes repetidos darán lugar a la evaporación del electrolito y a cambios en la lectura de la línea base (cero) y a una respuesta más lenta.

La exposición a concentraciones de gas extremadamente altas también puede comprometer el rendimiento del sensor. Los sensores electroquímicos suelen someterse a pruebas de exposición de hasta diez veces su límite de diseño. Los sensores construidos con material catalizador de alta calidad deben ser capaces de soportar tales exposiciones sin cambios en la química o pérdida de rendimiento a largo plazo. Los sensores con menor carga de catalizador pueden sufrir daños.

La influencia más considerable en la vida del sensor es la humedad. La condición ambiental ideal para los sensores electroquímicos es 20˚Celsius y 60% RH (humedad relativa). Cuando la humedad ambiental aumenta por encima del 60%RH el agua será absorbida por el electrolito provocando su dilución. En casos extremos, el contenido de líquido puede aumentar entre 2 y 3 veces, lo que puede provocar fugas en el cuerpo del sensor y, posteriormente, a través de las clavijas. Por debajo del 60%RH el agua en el electrolito comenzará a deshidratarse. El tiempo de respuesta puede prolongarse significativamente a medida que el electrolito o se deshidrata. En condiciones inusuales, los electrodos del sensor pueden ser envenenados por gases interferentes que se adsorben al catalizador o reaccionan con él creando subproductos que inhiben el catalizador.

Las vibraciones extremas y los golpes mecánicos también pueden dañar los sensores al fracturar las soldaduras que unen los electrodos de platino, las tiras de conexión (o los cables en algunos sensores) y las clavijas.

Vida útil "normal" del sensor electroquímico

Los sensores electroquímicos para gases comunes, como el monóxido de carbono o el sulfuro de hidrógeno, tienen una vida útil que suele ser de 2 a 3 años. Los sensores de gases más exóticos, como el fluoruro de hidrógeno, pueden tener una vida útil de sólo 12-18 meses. En condiciones ideales (temperatura y humedad estables en la región de 20˚C y 60%RH) sin incidencia de contaminantes, se sabe que los sensores electroquímicos funcionan más de 4000 días (11 años). La exposición periódica al gas objetivo no limita la vida útil de estas diminutas pilas de combustible: los sensores de alta calidad tienen una gran cantidad de material catalizador y conductores robustos que no se agotan con la reacción.

Sensor Pellistor

Los sensoresde pellistor consisten en dos bobinas de alambre emparejadas, cada una de ellas incrustada en una perla de cerámica. La corriente pasa a través de las bobinas, calentando las perlas a aproximadamente 500˚C. El gas inflamable se quema en la perla y el calor adicional generado produce un aumento en la resistencia de la bobina que es medido por el instrumento para indicar la concentración de gas.

Factores que afectan a la vida útil del sensor de pellistor

Los dos factores principales que afectan a la vida útil del sensor son la exposición a una alta concentración de gas y el aplastamiento o la inhibición del sensor. Los golpes mecánicos extremos o las vibraciones también pueden afectar a la vida útil del sensor. La capacidad de la superficie del catalizador para oxidar el gas se reduce cuando se ha envenenado o inhibido. Una vida útil del sensor de más de diez años es habitual en aplicaciones en las que no hay compuestos inhibidores o envenenadores. Los pellistores de mayor potencia tienen una mayor actividad catalítica y son menos vulnerables al envenenamiento. Las perlas más porosas también tienen una mayor actividad catalítica al aumentar su volumen superficial. El diseño inicial y los sofisticados procesos de fabricación garantizan la máxima porosidad de las perlas. La exposición a altas concentraciones de gas (>100%LEL) también puede comprometer el rendimiento del sensor y crear una desviación en la señal de cero/línea base. La combustión incompleta da lugar a depósitos de carbono en el cordón: el carbono "crece" en los poros y crea daños mecánicos. Sin embargo, el carbono puede quemarse con el tiempo para volver a revelar los sitios catalíticos. Los choques o vibraciones mecánicas extremas también pueden, en raras ocasiones, provocar la rotura de las bobinas de los pellistores. Este problema es más frecuente en los detectores de gas portátiles que en los de punto fijo, ya que es más probable que se caigan, y los pellistores utilizados son de menor potencia (para maximizar la duración de la batería) y, por lo tanto, utilizan bobinas de alambre más finas y delicadas.

¿Cómo puedo saber si mi sensor ha fallado?

Un pellistor que ha sido envenenado sigue funcionando eléctricamente pero puede no responder al gas. Por lo tanto, el detector de gas y el sistema de control pueden parecer en un estado saludable, pero una fuga de gas inflamable puede no ser detectada.

Sonda Lambda

Nuestro nuevo sensor de oxígeno sin plomo y de larga duración no tiene hilos de plomo comprimidos en los que el electrolito tiene que penetrar, lo que permite utilizar un electrolito espeso que significa que no hay fugas, no hay corrosión inducida por fugas y se mejora la seguridad. La robustez adicional de este sensor nos permite ofrecer con confianza una garantía de 5 años para mayor tranquilidad.

Los sensores de oxígeno delarga duración tienen una amplia vida útil de 5 años, con menos tiempo de inactividad, menor coste de propiedad y menor impacto medioambiental. Miden con precisión el oxígeno en una amplia gama de concentraciones de 0 a 30% de volumen y son la próxima generación de detección de gas O2.

Sensor MPS

MPS ofrece una tecnología avanzada que elimina la necesidad de calibrar y proporciona un "LEL (límite inferior de explosividad) real" para la lectura de quince gases inflamables, pero puede detectar todos los gases inflamables en un entorno de varias especies, lo que supone un menor coste de mantenimiento continuo y una menor interacción con la unidad. Esto reduce el riesgo para el personal y evita costosos tiempos de inactividad. El sensor MPS también es inmune al envenenamiento del sensor.  

El fallo del sensor debido a la intoxicación puede ser una experiencia frustrante y costosa. La tecnología del sensor MPS™no se ve afectada por los contaminantes del entorno. Los procesos que tienen contaminantes ahora tienen acceso a una solución que funciona de forma fiable con un diseño a prueba de fallos para alertar al operador y ofrecer una tranquilidad para el personal y los activos situados en entornos peligrosos. Ahora es posible detectar múltiples gases inflamables, incluso en entornos difíciles, utilizando un solo sensor que no requiere calibración y tiene una vida útil prevista de al menos 5 años.