A detecção de gases perigosos pode salvar vidas

Um aumento no número de gases perigosos representa uma grave ameaça para a humanidade em geral e para os trabalhadores de muitas indústrias. Esses gases podem vir de fontes naturais ou artificiais, como indústrias químicas, refino de petróleo, pedra, plástico e processamento de alimentos. Devido ao risco de vazamento para o meio ambiente, são necessários procedimentos de segurança para proteger o meio ambiente e os trabalhadores. Diferentes tipos de detectores de gás são usados ​​para detectar diferentes gases, como poluentes de ocorrência comum, como monóxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, cloreto de sulfonil, fosfina e cloreto de nitrosil.

Sensores Catalíticos

Os sensores Pellistor/Catalytic Bead (CB), que existem há quase um século, podem responder a gases inflamáveis, como hidrogênio, oxigênio, sulfeto de hidrogênio, metano, butano, propano e monóxido de carbono. Eles têm dois grânulos:um grânulo ativo revestido com um catalisador, que reduz a temperatura na qual o gás ao seu redor se inflama. Como resultado da combustão, este cordão aquece, causando uma diferença de temperatura entre ele e um cordão de referência. O calor faz com que a resistência mude em função do tipo e da concentração do gás. Como o cordão é uma perna de uma ponte de Wheatstone, essa mudança de resistência produz um sinal de tensão de saída. Os sensores de combustível de esferas catalíticas são rápidos e precisos quando usados ​​para detectar um único gás. No entanto, esta tecnologia está sujeita ao envenenamento do sensor pela exposição a silicones e compostos de chumbo.

Além disso, em vários sensores de detecção de gás, esses detectores de sensor podem fornecer leituras falsas para todos os outros gases se forem calibrados para um único gás. A escolha correta de gás combustível para calibração depende da aplicação da indústria e do(s) risco(s) potencial(is) de gás dessa indústria em particular. Por exemplo, para um distribuidor de propano, o perigo é propano; nos esgotos, o principal perigo é o metano.

Em um ambiente complexo com vários gases combustíveis, várias questões precisam ser consideradas ao escolher um sensor, principalmente o Limite Explosivo Inferior (LEL) - a concentração mais baixa (por volume percentual) de um gás no ar capaz de produzir um flash de fogo na presença de uma fonte de ignição.

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  Quais são os gases combustíveis?
  
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  Qual gás é o mais prevalente?
  
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  Quais são suas concentrações como porcentagem do LEL?
  
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  Que tipo de sensor você precisa — gás único ou gás múltiplo?
  

Os sensores de espectrômetro de propriedade molecular (MPS), uma tecnologia proprietária da NevadaNano (Sparks, NV), podem detectar a presença de gases inflamáveis ​​ou combustíveis, incluindo misturas, e classificá-los como hidrogênio, metano, gás leve, gás médio ou gás pesado. Eles podem detectar rapidamente um amplo espectro de gases combustíveis, incluindo hidrogênio e hidrocarbonetos pesados. Os sensores MPS, ao contrário dos sensores catalíticos, não podem ser envenenados porque a medição é baseada em propriedades físicas e não em reações químicas. Eles não precisam de calibração e oferecem um recurso à prova de falhas e diagnósticos integrados para notificar o usuário se um sensor se tornar inutilizável ou comprometido.

O transdutor do Sensor de Gás Inflamável MPS é uma membrana microusinada com um aquecedor Joule embutido e termômetro de resistência. O transdutor do sistema microeletromecânico (MEMS) é montado em uma placa de circuito impresso e embalado dentro de um invólucro robusto aberto ao ar ambiente. A presença de um gás inflamável provoca alterações nas propriedades termodinâmicas da mistura ar/gás que são medidas pelo transdutor.

Uma abordagem de sistemas para monitoramento de segurança pessoal

O Universal Site Monitoring (USM) — Darwin NT, Austrália — projetou e desenvolveu um sistema integrado de dispositivos de monitoramento de segurança pessoal vestíveis, hubs de comunicação e software de relatórios e gerenciamento.

O Monitor de Segurança Pessoal portátil Hero vem em uma versão padrão, modelo 825, e uma versão certificada ATEX/IECEx, modelo 715. Ele detecta Monóxido de Carbono (CO), Sulfeto de Hidrogênio (H₂ S), gases explosivos (LEL) e oxigênio (O₂ ), usando sensores catalíticos. Inclui microcontroladores, sensores de gás, sensor de temperatura, acelerômetro, giroscópio, alto-falante para alarmes sonoros, módulo de celular, GNSS e Zigbee.

Os sensores de gás usam um módulo conversor analógico para digital (ADC) externo, que converte a saída analógica dos sensores para um formato digital. Os dados digitais são transferidos para um microcontrolador usando um protocolo de comunicação serial I2C.

O acelerômetro e o giroscópio, juntamente com o GNSS, são usados ​​para determinar a posição do trabalhador, velocidade sobre o solo, elevação, escorregões, tropeções e quedas.

O sistema de alerta e navegação inteligente Universal Data Interface (UDI) é um aplicativo baseado na web desenvolvido para a sala de controle, para monitorar os dados ao vivo provenientes do Monitor de Segurança Pessoal. O Personal Safety Monitor exibe todos os dados em uma tela LCD e os envia para a Universal Data Interface para monitoramento, análise, configuração e comunicação em tempo real, usando a rede disponível, seja celular, GNSS ou Zigbee. A empresa combinou o hardware e o software de navegação e alerta inteligente da interface de dados universal (UDI) em uma solução de segurança do trabalhador conectada com conectividade celular 2G/3G/4G integrada.

Disparadores e alarmes podem ser configurados remotamente a partir de uma sala de controle para detecção de alta ou baixa concentração de gás, e o nível de alarmes também pode ser configurado de acordo com os requisitos do local. O operador remoto pode definir diferentes estágios de alarmes, alarmes críticos ou de advertência, e pode defini-los em resposta a concentrações específicas dos quatro gases detectados. Por exemplo, o usuário pode definir o gatilho/alarme de aviso em resposta a 10 PPM de monóxido de carbono ou abaixo ou pode alterar o nível de alarme de aviso para crítico em resposta a 100 PPM de monóxido de carbono ou acima.

Sensor de gás de encaixe

A tecnologia de sensor de espectrômetro de propriedade molecular (MPS) mais avançada foi usada nos sensores de gás clip-on de baixa energia (BLE) da USM. Este sensor é certificado, estável, imune a envenenamento e não requer calibração. Ele pode detectar até quinze gases LEL inflamáveis, bem como hidrogênio, pressão atmosférica, temperatura e umidade. O Clip-On permite que os usuários finais monitorem os riscos de gás no campo conectando sua frota de telefones celulares à Interface de Dados Universal usando o aplicativo móvel General Asset Monitor para dispositivos Android e iOS.

Monitor Biométrico

A USM também está desenvolvendo um monitor biométrico intrinsecamente seguro, que detecta o oxigênio no sangue, a frequência cardíaca e a temperatura corporal dos trabalhadores. Os dados são transmitidos em tempo real para o sistema de alerta e navegação inteligente Universal Data Interface através do Personal Safety Monitor ou do aplicativo móvel General Asset Monitor. Este dispositivo pode monitorar as métricas de saúde do trabalhador com parâmetros definidos e pode ajudar a salvar vidas em ambientes perigosos. Se um trabalhador for conhecido por ter uma doença cardíaca e que uma certa quantidade de batimentos cardíacos pode ser perigosa, um nível de alarme pode ser definido para esse trabalhador específico. Sempre que seus batimentos cardíacos excederem o valor definido, o alarme será acionado enquanto os dados ao vivo continuarem sendo enviados ao operador remoto na sala de controle. O operador remoto pode ver o status do alarme no painel e entrar em contato imediatamente com o indivíduo ou enviar ajuda de emergência.

Pontos de acesso de malha

Os pontos de acesso de malha (MAP) permitem que os dados sejam transmitidos sem fio entre o Monitor de segurança pessoal e a Interface de dados universal por meio de um protocolo de comunicação Zigbee. Os dispositivos Zigbee transmitem sinais a uma curta distância (10 a 100 metros), mas como o MAP utiliza uma rede mesh, cada dispositivo recebe e repete sinais, encaminhando-os para os outros dispositivos de rede dentro do alcance. Isso resolve o problema de receber dados em ambientes difíceis envolvendo gases perigosos, altas temperaturas, baixa qualidade do ar e umidade, além de uma linha de visão ruim em locais como minas subterrâneas.

Atendendo às necessidades de diferentes indústrias

O gás monóxido de carbono é uma das substâncias mais perigosas na indústria siderúrgica, principalmente em torno dos altos-fornos.

Numerosos gases estão associados à mineração e são geralmente divididos em tipos combustíveis, tóxicos e asfixiantes. Alguns dos gases mais comuns encontrados são metano, dióxido de carbono (CO₂ ), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NO, NO₂ ), sulfeto de hidrogênio (H₂ S) e dióxido de enxofre (SO₂ ). O metano é o gás LEL explosivo combustível mais comum. É mais leve que o ar, inodoro e explode em concentrações entre 5% e 15%. Esses gases perigosos são frequentemente detectados durante o desenvolvimento subterrâneo e na perfuração de superfície e subterrânea.

Os trabalhadores das indústrias de petróleo e gás enfrentam o risco de incêndio e explosão devido à ignição de vapores ou gases inflamáveis. Gases inflamáveis, como gases de poço, vapores e sulfeto de hidrogênio, podem ser liberados de poços, caminhões, equipamentos de produção ou equipamentos de superfície, como tanques e agitadores de xisto. As fontes de ignição podem incluir energia estática, elétrica, chamas abertas, raios, cigarros, ferramentas de corte e soldagem, superfícies quentes e calor por fricção.

Monitoramento Integrado de Segurança

O objetivo de um sistema integrado de monitoramento de atmosfera perigosa é manter os trabalhadores seguros, fornecendo informações precisas sobre o estado atual do ambiente, incluindo gases perigosos, temperatura e umidade. Essa tecnologia também auxilia nas operações de resgate, durante desastres, fornecendo informações sobre a localização exata do acidente, onde os funcionários estão e fornecendo uma comunicação bidirecional entre o operador da sala de controle da Interface de Dados Universal e os trabalhadores em perigo.

Este artigo foi escrito por Umer Farooq, Engenheiro Técnico de Vendas, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Austrália). Para mais informações, entre em contato com o Sr. Farooq em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo. ou visite aqui .