Detecção de gases é baseada em dispositivos eletrônico chamados de sensores, que são construídos com diferentes tecnologias dependendo do gás que eles se propõem a detectar.
Detecção de gases e os tipos de sensores
– Eletroquímico (gases tóxicos e O2)
– Oxidação Catalítica (explosividade %LEL)
– Infravermelho (explosividade %LEL, hidrocarbonetos, CO2)
– Fotoionização – PID (compostos orgânicos voláteis – VOCs)
Detecção de gases com sensor eletroquímico
– Os aparelhos mais antigos datam da década de 50 e eram utilizados para monitorar níveis de oxigênio. Hoje possuem uma seletividade mais adequada e são empregados para a detecção de dezenas de gases tóxicos.\
– Os sensores eletroquímicos operam reagindo com o gás a ser detectado, produzindo um sinal elétrico proporcional à concentração do gás. Um sensor eletroquímico típico, consiste em um eletrodo de detecção e um eletrodo reagente separados por uma fina camada de eletrólito.
– O gás que entra em contato com o sensor, primeiramente atravessa uma pequena abertura do tipo capilar e então difunde-se por uma barreira hidrofóbica e eventualmente alcança a superfície do eletrodo, a qual reage com o gás, estas reações são catalisadas pelos materiais do eletrodo desenvolvidos especificamente para o gás a ser detectado, envolvendo uma oxidação ou redução no mecanismo.
– Neste processo de detecção de gás, um resistor conectado aos eletrodos gera uma corrente proporcional à taxa de concentração do gás, a corrente pode ser medida para determinar esta concentração. – Os tempos de resposta, utilizam o T90 (tempo em sec. Para chegar a até 90% da concentração aplicada). São tipicamente de 25 a 45 segundos.
Detecção de gases com sensor de oxidação catalítica (explosividade %LEL)
A maioria dos sensores de baixo custo para detecção de gás combustível são do tipo catalítico.
Tecnologia aplicada a mais de 50 anos, e usada, inicialmente, para substituir os canários nas minas de carvão
Graças à presença de fios de platina, os sensores entram em combustão em temperaturas mais baixas que as temperaturas de ignição naturais dos principais gases e vapores inflamáveis. Daí o “catalítico”.
Os sensores catalíticos medem a concentração de gás pela elevação de temperatura, produzida pelo calor da combustão na superfície catalítica do sensor, ou seja, quando o gás queima na superfície do sensor, o calor da combustão causa um aumento na temperatura que muda a resistência do sensor, de forma proporcional à concentração de gás existente no ambiente.
Principais cuidados :
Contaminação do catalisador: Existem substâncias químicas que desativam o sensor. Por exemplo as que contém silicone, as quais causam a perda de sensibilidade do sensor e eventualmente este não responderá mais à presença de gases no ambiente.
Inibidores do sensor: Substâncias químicas como combinações de halogênios utilizadas em extintores de incêndio, inibem o sensor catalítico e causam a perda temporária de funcionamento do sensor. Normalmente, depois de 24 ou 48 horas de exposição ao ar ambiente, o sensor volta a funcionar normalmente.
Deterioração do sensor: O sensor, quando exposto a uma concentração excessiva de gás, calor e processos de oxidação na sua superfície, pode ser deteriorado.
SENSORES POR OXIDAÇÃO CATALÍTICA NÃO FUNCIONAM EM CONCENTRAÇÕES BAIXAS DE OXIGÊNIO.
Detecção de gases com sensor de fotoionizador (PID)
Muitos gases e vapores explosivos são tóxicos, e em níveis muito abaixo de 1%LEL. geralmente em “ppm’. Portanto, não podem ser detectados usando apenas sensores catalíticos. A detecção confiável destas substâncias é conseguida com detectores de fotoionização (PIDs).
Sensores com tecnologia de fotoionização são ideais para segurança ocupacional, estudos de higiene industrial, espaços confinados, investigação ambiental, emissões fugitivas, emergências químicas .
O vapor ou gás passa pelo sensor e, dentro dele, é atingido por um feixe UV. O gás é ionizado ao absorver a energia UV, gerando íons positivos carregados. Tais íons geram a corrente elétrica de saída que será convertida em concentração de gás. O sensor PID não é específico e/ou seletivo para determinado VOC. A leitura resultante em ppm será a soma da mescla de gases e vapores. Assim como o sensor catalítico, é possível aplicar “Fatores de Correção” (gás usado na calibração VS gás-alvo)
Detecção de gases com sensor infravermelho ( IR) .
– Sensores IR operam usando uma luz específica do sensor para detectar uma luz com comprimento de onda específico, do espectro infravermelho .
– O método de detecção IR é baseado na absorção, pelo gás, de radiação IR em um comprimento de onda específico. A concentração do gás é determinada pela comparação entre a radiação na fonte e a radiação no detector durante a passagem do gás.
– Gases possuem comprimentos de onda distintos, possibilitando a detecção seletiva. Exemplo: sensor IR de metano e sensor IR de CO2.
VANTAGENS:
Não necessita de O2 para funcionar (funciona em atmosfera inerte).
Não sofre inibição ou envenenamento.
Não satura. Maior vida útil, e menor necessidade de calibrações.
DESVANTAGENS:
Preço. Cerca de 3 vezes mais caro que o catalítico.
Não detecta gases inflamáveis que não sejam hidrocarbonetos, como o H2 por exemplo.
Significante interferência com vapor d’água
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