Los sensores de gas se dividen en tres categorías principales en términos de principios de funcionamiento.
Los sensores de gas se clasifican en tres categorías principales según sus principios de funcionamiento.
La primera categoría se refiere a sensores de gas que utilizan propiedades fisicoquímicas, incluidos sensores semiconductores (tipo controlado por superficie, tipo controlado por volumen y tipo potencial superficial), sensores de combustión catalítica y sensores de conductividad térmica de estado sólido. La segunda categoría cubre sensores de gas que adoptan propiedades físicas, como sensores de conducción térmica, sensores de interferencia óptica y sensores de absorción de infrarrojos. La tercera categoría son los sensores de gas basados en propiedades electroquímicas, incluidos los sensores electrolíticos de potencial constante, los sensores de celda galvánica, los sensores de electrodos de iones de membrana y los sensores de electrolitos sólidos.
Según las características de peligro, los gases tóxicos y nocivos se dividen en dos tipos: gases combustibles y gases tóxicos. Sus distintas propiedades y mecanismos de peligro conducen a diferencias en los métodos de detección.
Los gases combustibles son gases peligrosos comunes en escenarios petroquímicos y otros escenarios industriales, e incluyen principalmente gases orgánicos como los alcanos y ciertos gases inorgánicos representados por el monóxido de carbono. La explosión de gases combustibles requiere tres condiciones esenciales: gas combustible en una concentración específica, oxígeno con un contenido determinado y una fuente de ignición con suficiente calor. Estos son los tres elementos de la explosión (triángulo de explosión), todos los cuales son indispensables. La ausencia de una condición única evitará accidentes por incendio y explosión.
Una explosión ocurre cuando gases combustibles (vapores o polvos) se mezclan con oxígeno y alcanzan un rango de concentración específico al entrar en contacto con una fuente de ignición de cierta temperatura. El rango de concentración crítica en el que los gases combustibles explotan cuando se exponen a una fuente de ignición se define como el límite de concentración de explosión, comúnmente denominado límite de explosión y se mide en porcentaje (%).
De hecho, las mezclas de gases sólo pueden explotar dentro de un rango de concentración específico, como se muestra en el área sombreada de la figura correspondiente. No se producirá ninguna explosión si la concentración de gas combustible es inferior al límite explosivo inferior (LEL) debido a un contenido insuficiente de gas, o superior al límite explosivo superior (UEL) debido a un contenido insuficiente de oxígeno. Los diferentes gases combustibles tienen valores LEL y UEL únicos, que deben considerarse plenamente durante la calibración del instrumento.
Por motivos de seguridad, los umbrales de alarma generalmente se establecen en 10% LEL y 20% LEL. Específicamente, se establece el 10 % del LEL como punto de alarma de advertencia y el 20 % del LEL como punto de alarma de peligro. Esto explica por qué los detectores de gases combustibles también se conocen como detectores LEL. Vale la pena señalar que la lectura del 100 % en un detector LEL no representa el 100 % de la concentración del volumen de gas, sino el 100 % del límite explosivo inferior del gas correspondiente. Tomando metano como ejemplo, 100% LEL equivale a una concentración en volumen (VOL) del 4%. Los detectores de combustión catalítica basados en el principio de detección LEL son los instrumentos más utilizados para la detección de gases combustibles en operaciones industriales.
La unidad de detección central del detector es un puente de doble circuito, concretamente el puente de Wheatstone. Un puente de alambre de platino está recubierto con un material de combustión catalítica. Cuando se enciende cualquier gas inflamable en el electrodo, el cambio de temperatura alterará la resistencia del puente de alambre de platino. El cambio de resistencia es proporcional a la concentración del gas combustible y el valor de la concentración del gas se puede calcular con precisión a través del sistema de circuito y el microprocesador del instrumento.
