Progrès dans la détection de gaz : surmonter les limites des technologies traditionnelles
Depuis des décennies, le secteur de la détection de gaz s'appuie sur deux technologies clés : le capteur à bille catalytique (CAT/Pellistor) et le capteur infrarouge non dispersif (NDIR). Ces capteurs ont considérablement amélioré la sécurité dans les environnements où des gaz inflammables comme le méthane, les hydrocarbures et l'hydrogène sont présents. Cependant, si ces technologies sont utilisées depuis de nombreuses années, de nouvelles avancées en matière de détection de gaz offrent désormais des performances supérieures. Parmi ces avancées figure le spectromètre de propriétés moléculaires (MPS™) de NevadaNano, première technologie de détection de gaz véritablement innovante depuis plus de quarante ans.
Les limites des technologies traditionnelles de détection de gaz
Capteurs à billes catalytiques (CAT) / Pellistors
Les capteurs à billes catalytiques, ou pellistors, sont utilisés depuis près de 50 ans et sont reconnus pour leur sensibilité à une large gamme d'hydrocarbures. Ces capteurs contiennent deux billes : l'une recouverte d'un catalyseur chimique, l'autre d'un matériau inerte. Lorsque les gaz d'hydrocarbures entrent en contact avec la bille recouverte de catalyseur, une différence de température se crée, mesurable pour déterminer la concentration de gaz. Cependant, bien que les capteurs à billes catalytiques soient relativement peu coûteux et robustes, ils présentent d'importantes limitations.
L'un des principaux inconvénients est leur sensibilité à l'empoisonnement. Exposés à certains gaz comme les hydrocarbures supérieurs, les alcools et le sulfure d'hydrogène, les capteurs à billes catalytiques peuvent s'empoisonner, ce qui entraîne des mesures inexactes. Cela peut être dangereux, car le capteur peut sembler fonctionner correctement alors qu'il ne détecte pas les gaz dangereux. De plus, les capteurs à billes catalytiques sont difficiles à étalonner pour plusieurs gaz. S'ils sont étalonnés pour un gaz spécifique, le capteur mesurera de manière inexacte les autres gaz, ce qui présente des risques pour la sécurité dans les environnements à composition gazeuse mixte.
Avantages clés
- À bas prix
- Détecte toute la gamme des gaz combustibles
Principales limites
- Chaque gaz chauffe la bille catalytique différemment. Par conséquent, l'étalonnage sur un seul gaz (par exemple, le méthane) signifie que le capteur produira des valeurs inexactes pour tous les autres gaz. (Voir les tableaux ci-dessous)
- Lorsque le capteur est « épuisé », l’appareil doit être calibré.
- Précis uniquement pour le gaz spécifique pour lequel il est calibré.
- Des produits chimiques courants, notamment les silicones, le chlore et les gaz acides, désactivent ou « empoisonnent » la bille de catalyseur. Cela peut se produire progressivement ou en quelques minutes, selon l'environnement.
- Les gaz inflammables à des concentrations élevées peuvent « brûler » le catalyseur, désactivant ainsi les capteurs.
- Une exposition prolongée aux gaz combustibles peut entraîner un décalage (ou une dérive) de la lecture du zéro d'un capteur LEL à pellistor, ce qui entraîne des lectures inexactes.
- Non fiable. Les capteurs empoisonnés ou grillés semblent fonctionner normalement. Une fois détectés (par exemple, par un test de résistance fastidieux ou un réétalonnage), le capteur doit être entretenu et éventuellement remplacé.
Capteurs infrarouges non dispersifs (NDIR)
Introduits dans les années 1970, les capteurs NDIR utilisent la lumière infrarouge pour détecter les différentes longueurs d'onde absorbées par les gaz. Ces capteurs sont moins sujets à l'empoisonnement que les capteurs à billes catalytiques et ne grillent pas lorsqu'ils sont exposés à de fortes concentrations de gaz. Ils offrent également une durée de vie plus longue et peuvent même fonctionner dans des environnements pauvres en oxygène. Cependant, les capteurs NDIR présentent certaines limites.
L'un des principaux défauts des capteurs NDIR est leur incapacité à détecter l'hydrogène, un gaz hautement inflammable et potentiellement dangereux. De plus, ils sont sensibles aux variations environnementales telles que la température et l'humidité, ce qui peut fausser leurs mesures. Ils nécessitent également un étalonnage pour chaque type de gaz, tout comme les capteurs à billes catalytiques, ce qui nécessite l'utilisation de plusieurs capteurs en présence de gaz différents. De plus, les capteurs NDIR sont plus coûteux et consomment plus d'énergie que les capteurs à billes catalytiques.
Avantages clés
- longue vie
- Résistant à la contamination et à l'empoisonnement
- Les gaz peuvent être détectés dans des conditions anaérobies
Principales limites
- L’hydrogène ne peut pas être détecté (car il n’absorbe pas la lumière infrarouge).
- La chambre ouverte peut laisser entrer l'humidité, le brouillard et la lumière infrarouge ambiante, qui provoquent tous des interférences.
- Sensible à des variations modérées (0.6 à 2.0 °C/min) de température et d'humidité (par exemple, passage d'un froid glacial à l'extérieur à une chaleur et une humidité intérieures en hiver). Certains produits gèlent leur rendement lors des transitions de température.
- Des conditions environnementales transitoires peuvent entraîner des lectures de gaz inexactes.
- Chaque gaz a un profil d'absorption unique, donc l'étalonnage sur un seul gaz (par exemple, le méthane) signifie que le capteur produira des résultats inexacts pour tous les autres gaz.
Capteurs MPS™ : une solution avancée et éprouvée en matière de technologie de détection de gaz
NevadaNano's Capteurs Molecular Property Spectrometer™ (MPS™) Depuis plus de sept ans, nous établissons de nouvelles normes en matière de détection de gaz. Cette technologie éprouvée a déjà permis de surmonter les limites des méthodes traditionnelles de détection de gaz, offrant une précision et une fiabilité supérieures dans un large éventail d'environnements.
Le capteur MPS™ utilise un transducteur microélectromécanique (MEMS) qui mesure les variations des propriétés thermiques des gaz environnants. Ce système mesure non seulement la concentration de gaz, mais fournit également des données environnementales telles que la température, l'humidité et la pression. En analysant ces multiples points de données, le capteur MPS™ peut classer les gaz en catégories telles que l'hydrogène, le méthane, les gaz légers, les gaz moyens ou les gaz lourds, et fournir une mesure de concentration réelle.
Les capteurs MPS™ se distinguent par leur capacité à détecter jusqu'à 14 gaz inflammables différents avec un seul capteur. Qu'il s'agisse d'hydrogène, de méthane ou d'hydrocarbures plus lourds, le capteur MPS™ assure une détection précise et en temps réel de tous ces gaz, sans nécessiter de réétalonnage. Il n'est donc plus nécessaire d'utiliser plusieurs capteurs pour surveiller différents gaz, simplifiant ainsi la détection de gaz dans des environnements complexes. Les produits de détection de gaz inflammables traditionnels, tels que les pellistors et les capteurs NDIR, ne peuvent pas garantir la même combinaison de précision et de fiabilité de détection de plusieurs gaz sur toute la plage environnementale.
Démonstration vidéo : Comparaison des performances des capteurs MPS™ par rapport aux capteurs Pellistor et NDIR
Dans cette démonstration vidéo, nous montrerons comment le capteur de gaz inflammable MPS™ de NevadaNano surpasse les capteurs Pellistor et NDIR traditionnels lorsqu'il est exposé à des gaz pour lesquels ils ne sont pas étalonnés.
Comparaison des performances des capteurs de gaz
Les principaux avantages des capteurs MPS™
- Pas d'empoisonnement, pas de saturation : Contrairement aux capteurs à billes catalytiques, le capteur MPS™ est insensible à l'empoisonnement et à la saturation, car il mesure les propriétés physiques des gaz plutôt que de s'appuyer sur des réactions chimiques. Cela garantit des mesures précises, même en présence de fortes concentrations d'hydrocarbures et d'autres substances qui empoisonneraient généralement les capteurs traditionnels.
- Aucun étalonnage de champ requis : Le capteur MPS™ est étalonné en usine et ne nécessite aucun étalonnage sur site. Cela garantit des performances constantes et fiables, sans recalibrage manuel, réduisant ainsi considérablement les besoins de maintenance.
- Longue durée de vie (plus de 15 ans) : Les capteurs MPS™ sont conçus pour durer plus de 15 ans, offrant une fiabilité à long terme avec un entretien minimal. Cette durée de vie prolongée renforce leur rentabilité et en fait un meilleur investissement à long terme que les capteurs traditionnels.
- Faible coût total de possession : Grâce à leur longue durée de vie, à l'absence d'étalonnage sur le terrain et à leur robustesse, les capteurs MPS™ offrent un faible coût total de possession. Ils constituent donc la solution idéale pour les entreprises recherchant une solution fiable et nécessitant peu d'entretien pour la détection de gaz.
- TrueLEL™ : Précision pour plus d'une douzaine de gaz inflammables avec un seul étalonnage pour le méthane. Voir la figure 1. Pour obtenir cette précision avec des capteurs Cat Bead ou NDIR, l'utilisateur doit déployer des capteurs pour chaque gaz d'intérêt. Les gaz sont automatiquement classés dans l'une des catégories suivantes : hydrogène ; mélanges contenant de l'hydrogène ; méthane (ou gaz naturel) ; gaz/mélanges légers, moyens ou lourds.
- Robuste avec auto-test intégré (BIST) : Le capteur MPS™ est conçu pour résister aux conditions environnementales les plus difficiles. Grâce à sa conception robuste et à sa fonction d'auto-test intégré (BIST), il surveille en permanence ses performances pour garantir son bon fonctionnement. Les utilisateurs ont ainsi l'esprit tranquille, sachant que le capteur fonctionne toujours de manière optimale.
Des environnements de travail plus sûrs grâce aux capteurs MPS™
Le capteur MPS™ crée des environnements de travail plus sûrs en fournissant des données précises au moment opportun. Dans les environnements où de nombreux gaz inflammables sont présents, comme la production pétrolière et gazière, le traitement chimique et les raffineries, les capteurs MPS™ peuvent rapidement identifier et classer les gaz, alertant ainsi les travailleurs des conditions dangereuses avant qu'elles ne deviennent dangereuses. Cela garantit la prise de mesures de sécurité appropriées et minimise les risques d'explosion, d'incendie ou d'autres événements dangereux.
En revanche, les méthodes traditionnelles de détection de gaz sont souvent inefficaces en présence de plusieurs gaz, ce qui entraîne des mesures inexactes et des temps de réponse longs. Grâce aux capteurs MPS™, les entreprises ont l'assurance de recevoir les données les plus précises et en temps réel, garantissant ainsi un environnement de travail plus sûr pour tous les employés.
| MPS™ | Pellistor | NDIR | |
|---|---|---|---|
| Réagit à toute la gamme de gaz inflammables | Oui | Oui | Non |
| Capable de concentrations de gaz allant jusqu'à 100 % v/v | Oui | Non | Oui |
| TrueLEL | Oui | Non | Non |
| Classification du verre | Oui | Non | Non |
| Gamme environnementale | Excellent | Bon | Bon |
| Résistance aux poisons | Excellent | Non | Excellent |
| Intervalle d'étalonnage | Excellent (aucun) | Pauvre (4x an) | Foire (1x an) |
| Durée de vie du capteur | Excellent (15+ ans) | Pauvre (2 ans) | Bien (5 ans) |
| Consommation d'énergie | Excellent (1.3 - 20 mW) | Faible (> 150 mW) | Excellent (0.4 - 1.5 mW) |
| Détecte l'hydrogène | Oui | Oui | Non |
| Conforme à la norme CEI 60079-29-1 | Oui | Oui | Oui |
| Coût total de possession | Faible | Haute | Moyen |
L'avenir de la détection de gaz : une nouvelle ère de sécurité
Les capteurs MPS™ de NevadaNano révolutionnent la technologie de détection de gaz. En combinant les meilleures fonctionnalités des technologies traditionnelles tout en remédiant à leurs limites, les capteurs MPS™ établissent une nouvelle norme en matière de détection de gaz inflammables. Ces capteurs représentent la nouvelle génération de technologie de détection de gaz, offrant une précision, une fiabilité et une sécurité inégalées.
Alors que les industries privilégient la sécurité et l'efficacité, les capteurs MPS™ contribuent à relever le niveau de détection de gaz, ouvrant ainsi une nouvelle ère d'innovation. Qu'ils soient utilisés dans des applications fixes ou portables, les capteurs MPS™ représentent l'avenir d'une détection de gaz sûre, précise et efficace.
