Les bases de la détection de gaz

L'évolution de la détection des gaz a considérablement changé au fil des ans. De nouvelles idées innovantes, allant des canaris aux équipements de surveillance portables, permettent aux travailleurs de bénéficier d'une surveillance précise et continue des gaz. L'équipement de détection de gaz peut être décomposé en trois parties : la surveillance du gaz à l'aide de capteurs et de la technologie du trajet du gaz, l'interface utilisateur qui informe les personnes ou l'équipement de toute action nécessaire, et le système de gestion de l'énergie qui permet à l'ensemble d'être chargé et de fonctionner. À cet ensemble, nous pouvons maintenant ajouter un quatrième élément : la technologie de communication et d'enregistrement.

Types de capteurs

Détection par photo-ionisation (PID)

La technologie PID est généralement considérée comme la technologie de choix pour surveiller l'exposition à des niveaux toxiques de COV. Les capteurs comprennent une lampe comme source de lumière ultraviolette (UV) à haute énergie. L'énergie de la lumière UV excite les molécules de COV (composés organiques volatils) chargées de manière neutre, en enlevant un électron pour les laisser chargées. Un courant circule alors entre deux plaques chargées à l'intérieur du capteur, et la concentration de gaz est proportionnelle à ce courant.

Électrochimie

Les capteurs électrochimiques mesurent les gaz qui pénètrent par un petit trou dans la face de la cellule, traversent un filtre PTFE contre l'humidité et l'huile et atteignent une électrode par l'intermédiaire d'une solution électrochimique. La portée et la sensibilité des capteurs peuvent être modifiées par l'utilisation de trous de tailles différentes, les trous plus grands offrant une sensibilité et une résolution plus élevées, et les trous plus petits réduisant la sensibilité et la résolution mais augmentant la portée. Le type de gaz mesuré est choisi en fonction du matériau de l'électrode, de l'électrolyte et parfois de l'utilisation de filtres pour bloquer les types de gaz indésirables.

Billes catalytiques (Pellistor)

Les capteurs à pellistors sont constitués de deux bobines de fil appariées, chacune entourée de billes de céramique. Le courant passe à travers les bobines de résistance, les chauffant à environ 230˚C. Lorsqu'un mélange d'air et de gaz inflammable pénètre dans le capteur, il entre en contact avec les billes et brûle près de celle qui contient le catalyseur. Il en résulte une différence de température entre cette perle active et l'autre perle "de référence". La différence de température entraîne une différence de résistance, qui est mesurée ; la quantité de gaz présente est directement proportionnelle à la variation de résistance, de sorte que la concentration de gaz en pourcentage de sa limite inférieure d'explosivité (% LIE*) peut être déterminée avec précision. Les capteurs à pellistors sont largement utilisés dans l'industrie, notamment sur les plates-formes pétrolières, dans les raffineries et dans les environnements de construction souterrains tels que les mines et les tunnels.

Capteurs infrarouges

Les émetteurs infrarouges à l'intérieur du capteur génèrent chacun des faisceaux de lumière infrarouge. Chaque faisceau traverse un échantillon d'atmosphère et est mesuré par un photorécepteur. Un faisceau de "mesure", d'une fréquence d'environ 3,3μm, est absorbé par les molécules d'hydrocarbures gazeux, de sorte que l'intensité du faisceau est réduite en présence d'une concentration appropriée d'un gaz comportant des liaisons C-H. Un faisceau de "référence" (généralement autour de 3,0μm) n'est pas absorbé par le gaz et arrive donc au récepteur à pleine puissance. Le %LEL de gaz présent est déterminé par le rapport des faisceaux mesurés par le photorécepteur.

Spectromètre de propriétés moléculaires™ (MPS™)

Les capteurs MPS™ représentent la nouvelle génération de détecteurs de gaz inflammables. Les MPS™ peuvent détecter rapidement de nombreux types de gaz et identifier plus de 15 gaz inflammables caractérisés à la fois. Jusqu'à récemment, quiconque avait besoin de surveiller des gaz inflammables devait choisir soit un détecteur de gaz inflammable traditionnel contenant un capteur à pellistor calibré pour un gaz spécifique, soit contenant un capteur infrarouge (IR) dont la sortie varie également en fonction du gaz inflammable mesuré, et qui doit donc être calibré pour chaque gaz. Bien que ces solutions soient avantageuses, chacune d'entre elles présente des environnements dans lesquels elles peuvent être utilisées et d'autres qu'il convient d'éviter. Par exemple, les pellistors et les capteurs infrarouges doivent être étalonnés régulièrement et les capteurs à pellistors catalytiques doivent également être soumis à des tests de résistance fréquents pour s'assurer qu'ils n'ont pas été endommagés par des contaminants contenant des poisons permanents (connus sous le nom d'agents "d'empoisonnement des capteurs") ou par des conditions difficiles. Dans certains environnements, les capteurs doivent être remplacés fréquemment, ce qui est coûteux en termes d'argent, de temps d'arrêt et de disponibilité des produits. La technologie IR ne peut pas détecter l'hydrogène, qui n'a pas de signature IR, et les détecteurs IR et à pellistors détectent parfois accidentellement d'autres gaz (c'est-à-dire non calibrés), ce qui donne des mesures inexactes susceptibles de déclencher de fausses alarmes ou d'inquiéter les opérateurs. La solution est le capteur MPS qui détecte l'hydrogène et les autres gaz inflammables, les identifie et applique le bon étalonnage pour chaque gaz ou gaz constitutif de tout mélange qu'il surveille.

Certains instruments utilisent une pompe pour alimenter le capteur en air ou en gaz.

Types de détection

Fixe

Les détecteurs de gaz fixes sont des dispositifs permanents qui restent montés à un seul endroit. Ils peuvent être installés dans des configurations à un seul détecteur, dans des configurations à plusieurs détecteurs, petites ou grandes, et dans une boucle "en guirlande" adressable. Les détecteurs de gaz fixes sont généralement installés partout où il y a un risque pour les usines, les bâtiments ou les installations. Ils peuvent détecter des accumulations lentes ou des fuites importantes pour donner une alerte précoce ou automatisée en cas de fuite de gaz provenant d'une source particulière. Ils sont souvent configurés pour déclencher d'autres mesures de sécurité, de sorte qu'ils peuvent ouvrir des évents, démarrer des ventilateurs, fermer des vannes ou même arrêter des processus automatiquement lorsqu'ils détectent un problème. Très souvent, ils sont configurés pour avertir une salle de contrôle ou le personnel de sécurité d'une fuite de gaz potentiellement dangereuse, afin que des mesures d'exécution puissent être prises par les personnes concernées. Ils peuvent également déclencher des alarmes pour amorcer une évacuation. Par ailleurs, les détecteurs de gaz fixes ne sont généralement pas conçus pour empêcher un travailleur d'entrer en contact avec le gaz, bien que certains systèmes comportent un élément de couverture de zone. Les détecteurs de gaz portables constituent le meilleur moyen de protéger les personnes susceptibles d'entrer en contact avec des accumulations ou des rejets de gaz toxiques ou inflammables.

Chaque détecteur de gaz fixe doit communiquer avec un panneau de contrôle. Le panneau de contrôle est le centre du système de détection de gaz fixe, qui compare les quantités de gaz avec les niveaux prédéfinis et fournit diverses options pour les fonctions d'entrée et de sortie. Les panneaux de contrôle du gaz sont normalement situés dans une zone sûre, mais peuvent être installés dans des zones dangereuses s'ils sont logés de manière appropriée. Ils communiquent avec les têtes de capteur ou les transmetteurs de détection de gaz et peuvent être mis en réseau avec un point central, de sorte que plusieurs panneaux de contrôle/systèmes peuvent être surveillés à distance. Il existe plusieurs méthodes de communication avec les détecteurs de gaz fixes. La plus courante est l'analogique, mais les communications numériques et sans fil sont de plus en plus demandées. Le détecteur dispose également de diverses fonctions permettant d'améliorer l'efficacité et de réduire le temps passé par le personnel dans des endroits potentiellement dangereux, réduisant ainsi les risques pour les personnes.

Portable

Les détecteurs de gaz portables sont des dispositifs de protection individuelle qui surveillent en permanence la zone respiratoire de l'utilisateur. Parce qu'ils sont généralement petits, ces appareils portatifs, légers et robustes sont portés sur soi et construits de manière à être ergonomiques et discrets. Ils sont également parfois utilisés pour contrôler les espaces confinés tels que les réservoirs où le type de risque gazeux est connu, avant que quelqu'un ne pénètre dans l'espace. Ils sont destinés à la surveillance à courte distance et ne conviennent généralement pas à la surveillance continue à long terme d'espaces plus vastes. Les détecteurs de gaz portables constituent le moyen le plus sûr et le plus éprouvé de protéger les travailleurs individuels lorsqu'ils se déplacent.

Les détecteurs portables stockent des informations sur l'exposition aux gaz pendant toute la durée d'un poste de travail, ainsi que sur les événements tels que les alarmes ou les accidents évités de justesse. Ces données peuvent être transmises à un portail basé sur le cloud pour permettre de nombreux avantages tels que l'amélioration de l'efficacité opérationnelle et de la conformité en matière de sécurité, ainsi que la fourniture d'un mécanisme robuste et flexible pour fournir de précieuses informations exploitables. Les solutions de données offrent des avantages tangibles aux parcs de véhicules portables de toutes tailles, que les détecteurs de gaz soient utilisés sur site, hors site ou les deux. Les détecteurs de gaz portables coûtent généralement moins cher que les systèmes fixes et la plupart sont alimentés par des piles. En revanche, chaque utilisateur doit être correctement formé au fonctionnement de son détecteur portable. En outre, les détecteurs portables ne sont généralement pas connectés directement à d'autres systèmes de sécurité. Si le détecteur déclenche une alarme, l'utilisateur est donc tenu de prendre lui-même des mesures pour atténuer tout risque pour lui-même ou pour d'autres personnes.