Os detectores de gás são amplamente utilizados em muitas indústrias (tais como tratamento de água, refinaria, petroquímica, aço e construção, para citar algumas) para proteger pessoal e equipamento de gases perigosos e seus efeitos. Os utilizadores de dispositivos portáteis e fixos estarão familiarizados com os custos potencialmente significativos de manter os seus instrumentos a funcionar em segurança ao longo da sua vida operacional. Entende-se que os sensores de gás fornecem uma medição da concentração de alguns analitos de interesse, tais como CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono), ou NOx (óxido de azoto). Existem dois sensores de gás mais utilizados em aplicações industriais: electroquímicos para medição de gases tóxicos e oxigénio, e pelistores (ou esferas catalíticas) para gases inflamáveis. Nos últimos anos, a introdução de ambos Oxigénio e MPS (Espectrómetro de Propriedade Molecular) permitiram uma maior segurança.

Como posso saber quando o meu sensor falhou?

Houve várias patentes e técnicas aplicadas a detectores de gás nas últimas décadas que afirmam ser capazes de determinar quando um sensor electroquímico falhou. A maioria destas, no entanto, apenas inferem que o sensor está a funcionar através de alguma forma de estimulação de eléctrodos e pode fornecer uma falsa sensação de segurança. O único método seguro de demonstrar que um sensor está a funcionar é a aplicação de gás de teste e a medição da resposta: um teste de colisão ou calibração completa.

Sensor Electroquímico

Os sensoreselectroquímicos são os mais utilizados no modo de difusão em que o gás no ambiente entra através de um buraco na face da célula. Alguns instrumentos utilizam uma bomba para fornecer amostras de ar ou gás ao sensor. Uma membrana de PTFE é colocada sobre o buraco para impedir a entrada de água ou óleos na célula. As gamas e sensibilidades dos sensores podem ser variadas na concepção, utilizando furos de diferentes tamanhos. Os furos maiores proporcionam maior sensibilidade e resolução, enquanto que os furos mais pequenos reduzem a sensibilidade e resolução, mas aumentam o alcance.

Factores que afectam a vida do sensor electroquímico

Há três factores principais que afectam a vida do sensor, incluindo a temperatura, a exposição a concentrações de gás extremamente elevadas e a humidade. Outros factores incluem os eléctrodos dos sensores e as vibrações extremas e choques mecânicos.

Os extremos de temperatura podem afectar a vida útil do sensor. O fabricante indicará uma gama de temperaturas de funcionamento para o instrumento: tipicamente -30˚C a +50˚C. Os sensores de alta qualidade serão, contudo, capazes de resistir a excursões temporárias para além destes limites. A exposição curta (1-2 horas) a 60-65˚C para sensores H2S ou CO (por exemplo) é aceitável, mas incidentes repetidos resultarão na evaporação do electrólito e deslocamentos na leitura da linha de base (zero) e numa resposta mais lenta.

A exposição a concentrações de gás extremamente elevadas também pode comprometer o desempenho do sensor. Os sensores electroquímicos são tipicamente testados pela exposição a até dez vezes o seu limite de concepção. Os sensores construídos com material catalisador de alta qualidade devem ser capazes de resistir a tais exposições sem alterações na química ou perda de desempenho a longo prazo. Os sensores com menor carga de catalisador podem sofrer danos.

A influência mais considerável na vida do sensor é a humidade. A condição ambiental ideal para sensores electroquímicos é 20˚Celsius e 60% RH (humidade relativa). Quando a humidade ambiente aumenta para além de 60%RH, a água será absorvida pelo electrólito causando diluição. Em casos extremos, o conteúdo líquido pode aumentar 2-3 vezes, resultando potencialmente em fugas do corpo do sensor, e depois através dos pinos. Abaixo de 60%RH a água do electrólito começará a desidratar. O tempo de resposta pode ser significativamente prolongado à medida que o electrólito ou desidratado. Os eléctrodos dos sensores podem, em condições invulgares, ser envenenados por gases interferentes que se adsorvem no catalisador ou reagem com ele criando subprodutos que inibem o catalisador.

Vibrações extremas e choques mecânicos também podem danificar os sensores, fraturando as soldaduras que ligam os eléctrodos de platina, ligando tiras (ou fios em alguns sensores) e pinos juntos.

Expectativa de vida 'Normal' do Sensor Electroquímico

Os sensores electroquímicos para gases comuns tais como monóxido de carbono ou sulfureto de hidrogénio têm uma vida operacional tipicamente declarada de 2-3 anos. Os sensores de gases mais exóticos, como o fluoreto de hidrogénio, podem ter uma vida útil de apenas 12-18 meses. Em condições ideais (temperatura e humidade estáveis na região de 20˚C e 60%RH) sem incidência de contaminantes, sabe-se que os sensores electroquímicos funcionam há mais de 4000 dias (11 anos). A exposição periódica ao gás alvo não limita a vida útil destas minúsculas células de combustível: os sensores de alta qualidade têm uma grande quantidade de material catalisador e condutores robustos que não se esgotam com a reacção.

Sensor Pellistor

Os sensoresPellistor consistem em duas bobinas de arame emparelhadas, cada uma delas embutida numa conta de cerâmica. A corrente é passada através das bobinas, aquecendo os grânulos para aproximadamente 500˚C. Queimaduras de gás inflamável no grânulo e o calor adicional gerado produz um aumento na resistência da bobina que é medida pelo instrumento para indicar a concentração de gás.

Factores que afectam a vida do sensor Pellistor

Os dois principais factores que afectam a vida útil do sensor incluem a exposição a uma concentração elevada de gás e o posicionamento ou inibição do sensor. O choque mecânico extremo ou vibração também pode afectar a vida útil do sensor. A capacidade da superfície do catalisador para oxidar o gás reduz quando este foi envenenado ou inibido. A vida útil do sensor mais de dez anos é comum em aplicações onde compostos inibidores ou envenenadores não estão presentes. Os pelistores de maior potência têm maior actividade catalítica e são menos vulneráveis ao envenenamento. As esferas mais porosas também têm maior actividade catalítica à medida que o seu volume de superfície aumenta. Uma concepção inicial qualificada e processos de fabrico sofisticados asseguram a máxima porosidade dos grânulos. A exposição a elevadas concentrações de gás (>100%LEL) também pode comprometer o desempenho do sensor e criar um desvio no sinal de zero/linha de base. A combustão incompleta resulta em depósitos de carbono no talão: o carbono 'cresce' nos poros e cria danos mecânicos. O carbono pode, contudo, ser queimado ao longo do tempo para revelar de novo os locais catalíticos. O choque mecânico extremo ou vibração pode também, em casos raros, causar uma quebra nas bobinas do pellistor. Esta questão é mais prevalente nos detectores de gás portáteis do que nos detectores de gás de ponto fixo, uma vez que são mais susceptíveis de serem largados, e os pelistores utilizados são de menor potência (para maximizar a duração da bateria) e, portanto, utilizam bobinas de arame mais delicadas e mais finas.

Como posso saber quando o meu sensor falhou?

Um pellistor que tenha sido envenenado permanece electricamente operacional mas pode não responder ao gás. Assim, o detector e o sistema de controlo de gás pode parecer estar num estado saudável, mas uma fuga de gás inflamável pode não ser detectada.

Sensor de oxigénio

O nosso novo sensor de oxigénio sem chumbo e de longa duração não tem fios comprimidos de chumbo que o electrólito tem de penetrar, permitindo a utilização de um electrólito espesso, o que significa que não há fugas, não há corrosão induzida por fugas, e maior segurança. A robustez adicional deste sensor permite-nos oferecer, com confiança, uma garantia de 5 anos por mais um elemento mental.

Os sensores deoxigénio de longa duração têm uma longa vida útil de 5 anos, com menos tempo de paragem, menor custo de propriedade, e impacto ambiental reduzido. Medem com precisão o oxigénio numa vasta gama de concentrações de 0 a 30% de volume e são a próxima geração de detecção de gases O2.

Sensor MPS

MPS O sensor fornece tecnologia avançada que elimina a necessidade de calibrar e fornece um 'LEL (limite explosivo inferior) verdadeiro' para a leitura de quinze gases inflamáveis, mas pode detectar todos os gases inflamáveis num ambiente multiespecífico, resultando em custos de manutenção contínuos mais baixos e numa interacção reduzida com a unidade. Isto reduz o risco para o pessoal e evita dispendiosos tempos de paragem. O sensor MPS é também imune ao envenenamento dos sensores.  

A falha do sensor devido a envenenamento pode ser uma experiência frustrante e dispendiosa. A tecnologia do sensor MPS™não é afectada por contaminações no ambiente. Os processos que têm contaminantes têm agora acesso a uma solução que funciona de forma fiável com design seguro contra falhas para alertar o operador a oferecer uma paz de espírito ao pessoal e bens localizados em ambiente perigoso. É agora possível detectar vários gases inflamáveis, mesmo em ambientes agressivos, utilizando apenas um sensor que não requer calibração e tem uma vida útil esperada de pelo menos 5 anos.