Avances en la detección de gases: superando las limitaciones de las tecnologías tradicionales
Durante décadas, la industria de la detección de gases se ha basado en dos tecnologías clave: el sensor de microesferas catalíticas (CAT/Pellistor) y el sensor infrarrojo no dispersivo (NDIR). Estos sensores han mejorado significativamente la seguridad en entornos con presencia de gases inflamables como el metano, los hidrocarburos y el hidrógeno. Sin embargo, si bien estas tecnologías han servido a la industria durante muchos años, los nuevos avances en la tecnología de detección de gases ofrecen ahora un rendimiento superior. Uno de estos avances es el Espectrómetro de Propiedades Moleculares™ (MPS™) de NevadaNano, la primera tecnología de detección de gases verdaderamente innovadora introducida en más de cuatro décadas.
Las limitaciones de las tecnologías tradicionales de detección de gases
Sensores de perlas catalíticas (CAT) / Pellistores
Los sensores de perla catalítica, o pellistores, se han utilizado durante casi 50 años y son conocidos por su sensibilidad a una amplia gama de hidrocarburos. Estos sensores contienen dos perlas: una recubierta con un catalizador químico y la otra de un material inerte. Cuando los gases de hidrocarburos entran en contacto con la perla recubierta de catalizador, se crea una diferencia de temperatura que puede medirse para determinar la concentración de gas. Sin embargo, si bien los sensores de perla catalítica son relativamente económicos y robustos, presentan limitaciones significativas.
Una de las desventajas más críticas es su susceptibilidad al envenenamiento. Al exponerse a ciertos gases, como hidrocarburos superiores, alcoholes y sulfuro de hidrógeno, los sensores de perla catalítica pueden envenenarse, lo que resulta en lecturas inexactas. Esto puede ser peligroso, ya que el sensor puede parecer funcionar correctamente pero no detectar gases peligrosos. Además, los sensores de perla catalítica son difíciles de calibrar para múltiples gases. Si se calibran para un gas específico, el sensor medirá otros gases con inexactitud, lo que representa riesgos de seguridad en entornos con composiciones de gases mixtos.
Ventajas clave
- Bajo costo
- Detecta la gama completa de gases combustibles.
Limitaciones clave
- Cada gas calienta la perla catalítica de forma diferente, por lo que calibrar un solo gas (p. ej., metano) implica que el sensor generará valores inexactos para todos los demás gases. (Consulte las tablas a continuación)
- A medida que el sensor se “agota”, es necesario calibrar el dispositivo.
- Preciso únicamente para el gas específico para el que está calibrado.
- Los productos químicos comunes, como las siliconas, el cloro y los gases ácidos, desactivan o envenenan la perla catalizadora. Esto puede ocurrir gradualmente o en cuestión de minutos, según el entorno.
- Los gases inflamables en altas concentraciones pueden “quemar” el catalizador y desactivar los sensores.
- La exposición prolongada a gases combustibles puede provocar que la lectura cero de un sensor LEL de pellistor se desplace (o se desvíe), lo que genera lecturas inexactas.
- No es a prueba de fallos. Los sensores envenenados o quemados parecen funcionar con normalidad. Una vez detectado (mediante una engorrosa comprobación funcional o una recalibración, por ejemplo), el sensor debe revisarse y, eventualmente, reemplazarse.
Sensores infrarrojos no dispersivos (NDIR)
Introducidos en la década de 1970, los sensores NDIR funcionan mediante luz infrarroja para detectar las diferentes longitudes de onda absorbidas por los gases. Estos sensores son menos propensos a la contaminación que los sensores de perla catalítica y no se queman al exponerse a altas concentraciones de gas. Además, ofrecen una mayor vida útil y pueden funcionar incluso en entornos con bajo contenido de oxígeno. Sin embargo, los sensores NDIR tienen sus limitaciones.
Una de las principales deficiencias de los sensores NDIR es su incapacidad para detectar hidrógeno, un gas altamente inflamable y potencialmente peligroso. Además, son sensibles a cambios ambientales como la temperatura y la humedad, lo que puede distorsionar sus lecturas. Además, requieren calibración para cada tipo de gas específico, al igual que los sensores de perla catalítica, lo que obliga a utilizar varios sensores si hay diferentes gases presentes. Además, los sensores NDIR son más caros y consumen más energía que los sensores de perla catalítica.
Ventajas clave
- larga vida
- Resistente a la contaminación y al envenenamiento.
- Se pueden detectar gases en condiciones anaeróbicas.
Limitaciones clave
- El hidrógeno no se puede detectar (porque no absorbe la luz infrarroja).
- La cámara abierta puede permitir la entrada de humedad, niebla y luz infrarroja ambiental, todo lo cual causa interferencias.
- Susceptible a cambios moderados (de 0.6 a 2.0 °C/min) de temperatura y humedad (p. ej., pasar de un frío glacial en el exterior a un calor y humedad en el interior durante el invierno). Algunos productos congelan su producción durante las transiciones de temperatura.
- Las condiciones ambientales transitorias pueden provocar que las lecturas de gas sean inexactas.
- Cada gas tiene un perfil de absorción único, por lo que la calibración para un solo gas (por ejemplo, metano) significa que el sensor generará resultados inexactos para todos los demás gases.
Sensores MPS™: una solución avanzada y probada en tecnología de detección de gases
De NevadaNano Sensores del espectrómetro de propiedades moleculares™ (MPS™) Llevamos más de siete años estableciendo nuevos estándares en la detección de gases. Esta tecnología consolidada ya ha logrado avances significativos al abordar las limitaciones de los métodos tradicionales de detección de gases, ofreciendo precisión y fiabilidad superiores en una amplia gama de entornos.
El sensor MPS™ utiliza un transductor de sistema microelectromecánico (MEMS) que mide los cambios en las propiedades térmicas de los gases circundantes. Este sistema no solo mide la concentración de gases, sino que también proporciona datos ambientales como temperatura, humedad y presión. Al analizar estos múltiples puntos de datos, el sensor MPS™ puede clasificar los gases en categorías como hidrógeno, metano, gas ligero, gas medio o gas pesado, e informar una lectura de concentración real.
Lo que distingue a los sensores MPS™ es su capacidad para detectar hasta 14 gases inflamables diferentes con un solo sensor. Ya sea hidrógeno, metano o hidrocarburos más pesados, el sensor MPS™ proporciona una detección precisa y en tiempo real de todos estos gases, sin necesidad de recalibración. Esto elimina la necesidad de múltiples sensores para monitorear diferentes gases, simplificando la detección de gases en entornos complejos. Los productos de detección de gases inflamables tradicionales, como los pellistores y los sensores NDIR, no pueden garantizar la misma combinación de detección precisa y fiable de múltiples gases en todo el rango ambiental.
Demostración en video: Comparación del rendimiento del sensor MPS™ con el de los sensores Pellistor y NDIR
En esta demostración en video, mostraremos cómo el sensor de gas inflamable MPS™ de NevadaNano supera a los sensores Pellistor y NDIR tradicionales cuando se expone a gases para los que no están calibrados.
Comparación del rendimiento del sensor de gas
Las principales ventajas de los sensores MPS™
- Sin envenenamiento, sin saturación: A diferencia de los sensores de perla catalítica, el sensor MPS™ es inmune al envenenamiento y la saturación, ya que mide las propiedades físicas de los gases en lugar de basarse en reacciones químicas. Esto garantiza lecturas precisas, incluso en presencia de altas concentraciones de hidrocarburos y otras sustancias que normalmente envenenarían los sensores tradicionales.
- No se requiere calibración de campo: El sensor MPS™ viene calibrado de fábrica y no requiere calibración en campo. Esto garantiza un rendimiento constante y fiable sin necesidad de recalibración manual, lo que reduce significativamente el mantenimiento.
- Larga vida útil (más de 15 años): Los sensores MPS™ están diseñados para durar más de 15 años, lo que proporciona fiabilidad a largo plazo con un mantenimiento mínimo. Esta mayor vida útil aumenta su rentabilidad, convirtiéndolos en una mejor inversión a largo plazo en comparación con los sensores tradicionales.
- Bajo costo total de propiedad: Gracias a su larga vida útil, a que no requieren calibración en campo y a su durabilidad, los sensores MPS™ ofrecen un bajo costo total de propiedad. Esto los convierte en la solución ideal para empresas que buscan una opción confiable y de bajo mantenimiento para la detección de gases.
- TrueLEL™: Precisión para más de una docena de gases inflamables con una sola calibración para metano. Véase la Figura 1. Para lograr esto con sensores Cat Bead o NDIR, el usuario deberá implementar sensores para cada gas de interés. Los gases se clasifican automáticamente en una de las siguientes categorías: hidrógeno; mezclas que contienen hidrógeno; metano (o gas natural); gases o mezclas ligeros, medios o pesados.
- Robusto con autoprueba incorporada (BIST): El sensor MPS™ está diseñado para soportar condiciones ambientales adversas. Gracias a su diseño robusto y a su función de autodiagnóstico integrado (BIST), el sensor monitoriza continuamente su propio rendimiento para garantizar que funciona según las especificaciones. Esto proporciona a los usuarios la tranquilidad de saber que el sensor siempre funciona a su máximo rendimiento.
Entornos de trabajo más seguros con sensores MPS™
El sensor MPS™ crea entornos de trabajo más seguros al proporcionar datos precisos cuando más se necesita. En entornos con presencia de múltiples gases inflamables, como la producción de petróleo y gas, el procesamiento químico y las refinerías, los sensores MPS™ pueden identificar y clasificar rápidamente los gases, alertando a los trabajadores sobre condiciones peligrosas antes de que se vuelvan peligrosas. Esto garantiza que se puedan tomar las medidas de seguridad adecuadas, minimizando el riesgo de explosiones, incendios u otros eventos peligrosos.
Por el contrario, los métodos tradicionales de detección de gases suelen ser insuficientes cuando hay varios gases presentes, lo que genera lecturas inexactas y tiempos de respuesta más lentos. Con los sensores MPS™, las empresas pueden tener la confianza de recibir los datos más precisos y en tiempo real disponibles, lo que garantiza un entorno de trabajo más seguro para todo el personal.
| MPS™ | Pellistor | NDIR | |
|---|---|---|---|
| Responde a toda la gama de gases inflamables. | Sí | Sí | No |
| Capaz de concentraciones de gas de hasta 100% v/v | Sí | No | Sí |
| TrueLEL | Sí | No | No |
| Clasificación del vidrio | Sí | No | No |
| Rango ambiental | Excelente | Bueno | Bueno |
| Resistencia al veneno | Excelente | No | Excelente |
| Intervalo de calibración | Excelente (Ninguno) | Pobre (4x año) | Feria (1x año) |
| Vida útil del sensor | Excelente (más de 15 años) | Pobre (2 años) | Bueno (5 años) |
| Consumo de energía | Excelente (1.3 - 20 mW) | Pobre (> 150 mW) | Excelente (0.4 - 1.5 mW) |
| Detecta hidrógeno | Sí | Sí | No |
| Cumple con IEC 60079-29-1 | Sí | Sí | Sí |
| Costo total de propiedad | Baja | Alta | Suficientemente bueno |
El futuro de la detección de gases: una nueva era de seguridad
Los sensores MPS™ de NevadaNano son revolucionarios en la tecnología de detección de gases. Al combinar las mejores características de las tecnologías tradicionales y abordar sus limitaciones, los sensores MPS™ establecen un nuevo estándar en la detección de gases inflamables. Estos sensores representan la próxima generación de tecnología de detección de gases, ofreciendo precisión, fiabilidad y seguridad inigualables.
A medida que las industrias priorizan la seguridad y la eficiencia, los sensores MPS™ contribuyen a elevar el estándar de la detección de gases, marcando el comienzo de una nueva era de innovación. Ya sea en aplicaciones fijas o portátiles, los sensores MPS™ representan el futuro de la detección de gases segura, precisa y eficiente.
