Applicazioni del rilevatore di gas tossici e nocivi nell'industria
A) Sensori di gas che utilizzano proprietà fisiche e chimiche, come basati su semiconduttori (controllo della superficie, controllo del volume, basato sul potenziale superficiale), basati sulla combustione catalitica, basati su conduttività termica solida, ecc. B) Sensori di gas che utilizzano proprietà fisiche come conduttività termica, interferenza ottica, assorbimento infrarosso, ecc. C) Sensori di gas che utilizzano proprietà elettrochimiche, come elettrolisi a potenziale costante, cella galvanica, elettrodo ionico a diaframma, elettrolita fisso, ecc. In base ai pericoli, classifichiamo i gas tossici e nocivi in due categorie: gas combustibili e gas tossici. A causa delle loro diverse proprietà e pericoli, anche i loro metodi di rilevamento variano. I gas combustibili sono gas pericolosi comunemente riscontrati in ambienti industriali come quelli petrolchimici, costituiti principalmente da gas organici come gli alcani e alcuni gas inorganici come il monossido di carbonio. L'esplosione di gas combustibili deve soddisfare determinate condizioni, che sono: una certa concentrazione di gas combustibile, una certa quantità di ossigeno e una fonte di fuoco con calore sufficiente per accenderli. Questi sono i tre elementi dell'esplosione (come mostrato nel triangolo dell'esplosione nella figura sopra a sinistra), tutti indispensabili. In altre parole, l'assenza di una qualsiasi di queste condizioni non causerà un incendio o un'esplosione. Quando i gas combustibili (vapore, polvere) e l'ossigeno vengono miscelati e raggiungono una determinata concentrazione, esplodono se esposti a una fonte di fuoco a una determinata temperatura. Per limite di concentrazione esplosiva si intende la concentrazione alla quale i gas combustibili esplodono quando esposti a una sorgente di fuoco, abbreviato in limite esplosivo, generalmente espresso in%. Infatti questa miscela non esplode necessariamente in qualsiasi rapporto di miscelazione e richiede un intervallo di concentrazione. L'area ombreggiata mostrata nella figura in alto a destra. Quando la concentrazione di gas combustibile è inferiore al LEL (limite minimo di esplosività) (concentrazione di gas combustibile insufficiente) e superiore a UEL (limite massimo di esplosività) (ossigeno insufficiente), non si verificherà alcuna esplosione. Il LEL e l'UEL dei diversi gas combustibili sono diversi (vedere l'introduzione nell'ottava edizione), di cui si dovrebbe tenere conto durante la calibrazione degli strumenti. Per ragioni di sicurezza, generalmente dovremmo emettere un allarme quando la concentrazione di gas combustibile è al 10% e al 20% del LEL, dove si parla del 10% LEL. Effettua un avviso di avvertenza, mentre il 20% LEL è chiamato avviso di pericolo. Ecco perché chiamiamo rilevatore LEL il rilevatore di gas combustibile. È opportuno notare che il 100% visualizzato sul rilevatore LEL non indica che la concentrazione di gas combustibile raggiunge il 100% del volume del gas, ma piuttosto raggiunge il 100% del LEL, che equivale al limite più basso di esplosività del gas combustibile. Se si tratta di metano, concentrazione in volume (VOL) 100% LEL=4%. Durante il funzionamento, il rilevatore che misura questi gas utilizzando il metodo LEL è un comune rilevatore a combustione catalitica. Il suo principio è un'unità di rilevamento a doppio ponte (comunemente noto come ponte di Wheatstone). Su uno dei ponti in filo di platino è rivestita una sostanza di combustione catalitica. Indipendentemente dal gas infiammabile, finché può essere acceso dall'elettrodo, la resistenza del ponte in filo di platino cambierà a causa delle variazioni di temperatura. Questa variazione di resistenza è proporzionale alla concentrazione del gas infiammabile e la concentrazione del gas infiammabile può essere calcolata attraverso il sistema di circuiti e il microprocessore dello strumento. Sul mercato si possono trovare anche rilevatori VOL di conducibilità termica che misurano direttamente la concentrazione volumetrica di gas combustibili, ed esistono già rilevatori che combinano LEL/VOL. Il rilevatore di combustibili VOL è particolarmente adatto per misurare la concentrazione in volume (VOL) di gas combustibili in ambienti carenti di ossigeno. I gas tossici possono essere presenti sia nelle materie prime di produzione, come la maggior parte dei prodotti chimici organici (COV), sia nei sottoprodotti in varie fasi del processo di produzione, come ammoniaca, monossido di carbonio, idrogeno solforato e così via. Sono i fattori più pericolosi per i lavoratori. Questo tipo di danno non include solo danni immediati, come disagio fisico, malattia, morte, ecc., ma include anche danni a lungo-termine per il corpo umano, come disabilità, cancro, ecc. Il rilevamento di questi gas tossici e nocivi è un problema a cui i paesi in via di sviluppo dovrebbero iniziare a prestare massima attenzione. TWA (media ponderata statistica di 8-ore), STEL (livello di esposizione a breve termine di 15 minuti), IDLH (dose letale immediata) dei comuni gas tossici e nocivi nella tabella
