Principale technologie de détection des gaz inflammables depuis les années 1960, date à laquelle ils ont été inventés, les capteurs à pellistors constituent un outil de détection précieux pour ceux qui travaillent dans des environnements combustibles.
Également connu sous le nom de capteur à bille catalytique, le pellistor détecte les gaz ou les vapeurs combustibles qui se situent en dessous de la plage d'explosivité afin d'avertir de l'augmentation des niveaux de gaz. Pour ce faire, il utilise une bobine de fil de résistance à l'intérieur d'une petite perle active composée de ciment et d'un catalyseur en platine. Le catalyseur abaisse la température à laquelle le gaz s'enflamme autour de la perle, ce qui garantit que le gaz inflammable présent fait augmenter la température de la perle et la résistance de la bobine, ce qui permet de mesurer l'inflammabilité par comparaison de la tension avec un circuit de référence. Souvent, le circuit de référence contient une deuxième perle similaire à la première, mais dont le catalyseur a été délibérément empoisonné. L'empoisonnement de l'élément de compensation vise à empêcher l'oxydation catalytique. Mais il réagit toujours de la même manière aux signaux indésirables générés par l'environnement local autour des billes, tels que la température ambiante, l'humidité ou le débit de gaz.
Lorsqu'un gaz combustible est présent, la température et la résistance de la bille augmentent par rapport à la résistance de la bille de référence inerte. La différence de résistance peut alors être mesurée, ce qui permet de mesurer le gaz présent. Les deux billes sont placées dans un circuit qui les fait chauffer jusqu'à une température comprise entre 230 et 250˚C ; une température à laquelle la réaction aux gaz inflammables se produira si le catalyseur en platine est suffisamment présent.
Lorsqu'ils ont été inventés, les pellistors constituaient une solution aux techniques de lampes de sécurité à flamme et de canaris dans les mines. Plus récemment, les capteurs catalytiques ont été utilisés dans des applications industrielles telles que les raffineries de pétrole et les plates-formes pétrolières. Les capteurs à pellistors ont tendance à être moins coûteux que les capteurs IR en raison des différences de niveau technologique. Cependant, ils doivent parfois être remplacés plus fréquemment car les catalyseurs sont empoisonnés ou les perles sont fissurées par de fortes concentrations de gaz inflammable qui provoquent une surchauffe.
Description
Lorsqu'il est exposé à de fortes concentrations de gaz , le fonctionnement des pellistors est réduit. Des concentrations de >100%LEL peuvent compromettre les performances du capteur et créer un décalage dans le signal zéro/ligne de base. Ce phénomène est dû à une augmentation rapide de la température à la surface de la perle, qui provoque une dilatation inégale. L'extérieur de la perle se sépare de l'intérieur et des fissures se forment.
L'un des principaux problèmes des pellistors est leur sensibilité à l'empoisonnement ou à l'inhibition. La capacité de la surface du catalyseur à oxyder le gaz est considérablement réduite lorsqu'elle est empoisonnée, ce qui diminue la fonctionnalité du capteur. Les pellistors plus puissants ont souvent une plus grande activité catalytique et sont moins vulnérables à l'empoisonnement. Les billes plus poreuses ont également une plus grande activité catalytique car leur volume de surface accessible au gaz est plus important. Un pellistor qui a été empoisonné restera électriquement opérationnel mais ne réagira pas au gaz. Cela peut être particulièrement gênant, car cela peut donner l'impression que le détecteur de gaz et le système de contrôle sont sains, alors qu'en fait ils ne détectent pas une fuite de gaz inflammable. Il s'agit alors d'un défaut non révélé.
Un autre problème pour ces types de capteurs est celui des chocs ou vibrations mécaniques extrêmes.
Les résultats d'une combustion incomplète et les dépôts de carbone sur les billes posent également un problème pour les pellistors. Lorsque le carbone "grandit" dans les pores, il crée des dommages mécaniques et réduit donc les capacités de détection du capteur, ou il peut simplement bloquer le passage du gaz vers le catalyseur, ce qui réduit la réponse du capteur.
Les défauts ne peuvent être détectés qu'en effectuant des tests de déclenchement avant chaque utilisation pour s'assurer que les performances ne sont pas dégradées.
Un dernier problème se pose lorsque du styrène, du chlorure de vinyle ou d'autres composés polymérisants sont utilisés. La chaleur dégagée par les billes de pellistor peut entraîner la formation d'un "sac plastique" autour des billes lors de la première exposition au gaz. Lors des expositions suivantes, le gaz ne peut pas atteindre la perle car il ne peut pas traverser le "sac plastique", et il n'est donc pas détecté.
