Os sensores electroquímicos são utilizados para a detecção de oxigénio e gases tóxicos. Fazem-no através da medição da concentração de uma corrente dentro de um circuito externo. Existem muitos tipos afinados para monitorizar gases tóxicos e não tóxicos de várias gamas de concentração, e todos têm capacidade para suportar ambientes desafiantes, por vezes com elevada humidade e temperatura.
Os sensores são utilizados em modo de difusão onde 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, onde a difusão toma conta e transporta o gás para as partes de medição do sensor. Uma membrana de PTFE é colocada sobre o buraco para evitar 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.
São populares em ambientes industriais onde a necessidade de monitorização de sulfureto de hidrogénio, monóxido de carbono e outros gases industriais é um requisito legal e de segurança. E têm muitas características altamente benéficas, incluindo serem muito robustos, não exigirem potência significativa, serem fáceis de certificar intrinsecamente seguros, e geralmente (embora nem sempre) terem uma etiqueta de preço razoável.
Perigo
Nos sectores dos transportes e da energia, a utilização em larga escala de combustíveis fósseis resulta na emissão de gases poluentes, tais como monóxido de carbono, óxidos de azoto, hidrocarbonetos e compostos orgânicos voláteis (COV). Isto é perigoso para a mão-de-obra do sector. Coloca também perigos ambientais e societais mais vastos devido à poluição atmosférica. Os sensores electroquímicos monitorizam estes riscos através de testes de fugas, controlo de automóveis e caldeiras, para detectar que gases perigosos são emitidos em tempo real e a sua concentração ou acumulação. Podem também ajudar a optimizar os processos de combustão e a reduzir as emissões, melhorando a eficiência energética, e avisar sobre concentrações perigosas de tipos de gases residuais.
Devido à utilização de dióxido de carbono e etanol no sector alimentar e de bebidas, há necessidade de uma detecção contínua de gases para evitar a ingestão de gases venenosos e nocivos. As áreas de preocupação incluem processos a vapor, gases inertes para embalagem, CO2 utilizado para carbonatação, gases tóxicos utilizados para esterilização e amoníaco utilizado na refrigeração. É um requisito legal e ético controlar os níveis de gases tóxicos dentro destes ambientes e escolher o melhor sensor para o trabalho é vital.
Devido à sua capacidade de detectar baixos níveis de gases tóxicos, como o sulfureto de hidrogénio, os sensores electroquímicos são particularmente benéficos para ajudar a salvaguardar aqueles que trabalham nos sectores do petróleo e do gás. A sua robustez também os serve bem em ambientes em plataformas offshore e plataformas de perfuração, mantendo a sua disponibilidade para reportar libertações de gás.
Encontram-se em instalações petroquímicas e químicas, instalações e refinarias de gás natural, instalações de armazenamento e carregamento de gás, e gasodutos e estações de compressão. As instalações de processamento petroquímico tendem a ser grandes com layouts compactos, incluindo equipamento, tubagens e tanques. As áreas de processamento que necessitam de detecção de gás podem ser parcial ou totalmente ao ar livre, o que requer monitores de gás para resistir à luz solar, calor, humidade, nevoeiro, chuva, vento e, por vezes, areia. A versatilidade e robustez dos sensores electroquímicos adapta-se às necessidades destas instalações e ajuda a superar as complicações colocadas pelos diferentes riscos de gás.
Três factores principais que afectam a vida útil de um sensor electroquímico são a temperatura, a exposição a concentrações de gás extremamente elevadas e a humidade. Outros factores incluem eléctrodos de sensores e vibrações extremas e choques mecânicos.
Tempo de vida variável - A vida útil de um sensor electroquímico depende do ambiente em que está operacional, incluindo as condições ambientais, humidade, calor e concentrações de gás.
Os sensores para gases comuns como o monóxido de carbono ou o sulfureto de hidrogénio tendem a ter uma vida operacional de 2-3 anos. Os sensores de gás utilizados para fluoreto de hidrogénio podem ter uma vida útil de apenas 12-18 meses. Vale a pena notar que com temperatura e humidade estáveis na região de 20˚C e 60%RH, a par da não incidência de contaminantes, os sensores electroquímicos têm durado até 11 anos.
Desgaste - A exposição prolongada a baixa humidade faz com que o electrólito líquido num sensor electroquímico perca água e ganhe água a alta humidade, o que pode causar fugas e degradação da funcionalidade do sensor. Embora os sensores possam secar ao longo do tempo, pode levar até um mês a ser armazenado no ar ambiente, e há a possibilidade de a sensibilidade ser reduzida e/ou o tempo de resposta aumentado.
