La tecnologia di rilevamento a infrarossi (IR) viene utilizzata in una serie di applicazioni, tra cui l'agricoltura, l'estrazione di petrolio e gas, la gestione dei rifiuti, i servizi pubblici e la produzione di alimenti e bevande, per rilevare gas specifici che assorbono la luce IR a lunghezze d'onda caratteristiche. Un fascio di luce infrarossa passa attraverso una nube di gas e su ottiche di raccolta, dove viene diviso e inviato attraverso filtri ai sensori a infrarossi.

Gli emettitori di infrarossi all'interno del sensore generano fasci di luce IR che vengono misurati dai fotoricevitori. Le molecole di gas idrocarburi assorbono la luce a 3,3 micron, le molecole di anidride carbonica a 4,25 micron e altre molecole a lunghezze d'onda diverse, per cui l'intensità del fascio si riduce se è presente una concentrazione adeguata di gas assorbente. Un fascio "di riferimento" (circa 3,0μm) non viene assorbito dal gas e arriva al ricevitore con la massima intensità. La %LEL di gas presente è determinata dal rapporto tra i fasci assorbiti e quelli di riferimento misurati dai fotoricevitori.

Come funzionano i sensori a raggi infrarossi?

Il sensore a raggi infrarossi utilizzas quasi identica tecnologia a infrarossi, ma dove il trasmettitore e ricezioneiver sono sono separati da una distanza. Wquando un gas passa tra i due e viene assorbito dalla luce IR, ta "rottura del fascio" e il ricevitore lo segnala. In genere, i raggi infrarossi percorso aperto infrarossi a percorso aperto hanno un singolo fascio di rilevamento del gas 10m a 200m di lunghezza.

Vantaggi dei sensori a raggi infrarossi

• I rivelatori a raggi infrarossi non necessitano di alcun contatto con il gas per essere rilevati. Non hanno bisogno che il gas venga verso di loro.
• I sensori IR hanno una risposta rapida. Qualsiasi gas bersaglio che attraversa il fascio viene rilevato
• Un solo rivelatore a fascio può coprire un'area, sostituendo potenzialmente molti rivelatori a punto fisso
• Sono considerati sicuri grazie al principio di rilevamento punto a punto.
• Si applicano tutti i normali vantaggi e svantaggi dei sensori a infrarossi, tra cui la sicurezza di non essere scoperti, l'assenza di avvelenamento e la lunga durata.

Svantaggi dei sensori a raggi infrarossi

• Se c'è molta nebbia, questa viene considerata come un'interruzione del fascio e il gas non può essere rilevato finché la nebbia non si dirada.
• I rilevatori di raggi possono talvolta essere piuttosto costosi, poiché è necessario adottare misure supplementari per evitare che l'interazione con la luce solare o le vibrazioni eccessive influiscano sul ricevitore e causino imprecisioni nella lettura.
• Non è in grado di rilevare l'idrogeno

Perché avere il rilevamento del fascio?

Quando si rilevano i gas, di solito si costruisce un rilevatore di gas, lo si installa in un punto rilevante e si attende che il gas lo raggiunga per essere rilevato. A volte questa soluzione non è praticabile a causa della necessità di non ingombrare alcune aree di lavoro per motivi di sicurezza, o nel caso in cui il gas debba essere rilevato in prossimità di una perdita perché il ritardo con cui raggiungerebbe un punto di rilevamento sarebbe inaccettabile per uno scopo di sicurezza critico. In queste circostanze, un sistema di rilevamento dei gas che può essere puntato attraverso la regione di rischio è spesso una buona opzione.

A volte si ritiene che sia meglio coprire un intero volume chiuso con rivelatori IR a fascio invece di utilizzare molti rivelatori a punto fisso. Lo stesso vale per i rilevatori laser portatili di metano.

Un'installazione tipica può essere l'installazione di 2 fasci in cima a diverse turbine in una centrale elettrica, invece di molte teste di rilevamento a punto fisso.

In questo caso vengono utilizzati 2 rivelatori a fascio invece di 23 teste di rivelatori di gas a punto fisso per consentire una copertura simile. In genere i rivelatori a fascio hanno un costo di produzione circa 6 volte superiore a quello dei rivelatori a punto fisso, rendendo marginali le differenze di costo del sistema. È noto che alcune installazioni, ad esempio le grandi raffinerie galleggianti FPSO, hanno progettato le loro aree operative attorno ai loro sistemi di rivelazione di gas a fascio.

Quando si rilevano e si monitorano le perdite e le emissioni di metano utilizzando un'apparecchiatura portatile, è preferibile utilizzare metodi di rilevamento IR laser. Ciò consente di risparmiare tempo, in quanto è possibile analizzare più aree da un unico punto e spesso senza dover accedere a un'area pericolosa, migliorando la sicurezza dei lavoratori, le valutazioni dei rischi associate e le pratiche relative ai permessi di lavoro.