1© Drägerwerk AG & Co. KGaA

Los sensores catalíticos de explosividad (CatEx) proporcionan una detección precisa y fiable de gases inflamables, siempre que se configuren de forma óptima para cada tarea de detección. Al realizar la calibración con gases de sustitución, es importante observar no solo las últimas regulaciones, sino también algunas características relacionadas con la detección.

Calibración apropiada de los sensores catalíticos:guía práctica

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CALIBRACIÓN APROPIADA DE LOS SENSORES CATALÍTICOS: GUÍA PRÁCTICA

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Los sensores basados en el principio calorimétrico suelen utilizarse cuando es necesario verificar o monitorizar en la atmósfera la presencia de sustancias explosivas como el metano o el nonano. La ventaja de los llamados «sensores de perla catalítica» o catalíticos radica en que pueden medir cualquier gas inflamable. Sin embargo, solo muestran una medición precisa del gas que está configurado para ser detectado. Su sensibilidad varía dependiendo de la sustancia. Por ejemplo, generalmente son menos sensibles a los vapores que a los gases.

Si un dispositivo de detección de gas con un sensor de perla catalítica está calibrado para detectar una sustancia a la que el sensor es altamente sensible, el resultado que se muestre (en porcentaje de LIE) para cualquier sustancia a la que el sensor sea menos sensible1 será menor que la concentración real de la sustancia. Por el contrario, si un sensor está calibrado para detectar un gas con muy baja sensibilidad, para el resto de los gases el dispositivo mostrará concentraciones más altas que las realmente presentes.

Por ejemplo, se considera que los sensores de perla catalítica son insensibles o tienen muy baja sensibilidad al vapor de nonano. Si un sensor está calibrado para nonano y detecta, por ejemplo, metano, el dispositivo mostrará un resultado más alto para el metano, debido a su mayor sensibilidad a esta sustancia. Un dispositivo calibrado para nonano emite una alarma temprana para todos los gases inflamables presentes.

¿Qué significa esto en la práctica? Antes de que un dispositivo esté listo para su uso, debe configurarse para la tarea prevista. Es importante tener en cuenta las siguientes cuestiones:

– ¿Qué gases espera encontrar?

– ¿Cómo y con qué gas debe realizarse (a diario) la prueba de comprobación?

– ¿Cómo y con qué gas debe realizarse la calibración?

– ¿Qué umbrales de alarma deben definirse?

– ¿Cómo debe documentarse?

En muchos casos, es razonable pensar que habrá varios gases y vapores inflamables presentes. Por lo tanto, es recomendable seleccionar una calibración que le permita ir lo más seguro posible. Esto puede hacerse utilizando el gas objetivo que se va a medir, pero también se puede realizar mediante un gas sustituto.

¿Calibración con gas objetivo o gas sustituto?Existen diversas razones para elegir un gas de prueba distinto al objetivo (por ejemplo, nonano) a la hora de realizar calibraciones y pruebas de comprobación:

– El gas de prueba es más manejable: el nonano, por ejemplo, es líquido a temperatura ambiente y no está disponible en cilindros de gas de prueba. Realizar una calibración con vapor sería muy laborioso, por no mencionar la falta de precisión si no se dispone de la experiencia y de los equipos necesarios.

– Posible presencia: un gas de prueba también puede utilizarse cuando este aparece en el entorno operativo como posible gas de medición, además del gas objetivo.

– Verificación más completa: el gas sustituto permite funciones de verificación adicionales del dispositivo de detección de gases.

Debido a sus propiedades, el nonano, por ejemplo, es el gas de prueba de elección para aplicaciones que requieren las máximas precauciones de seguridad y una calibración extremadamente sensible.

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CALIBRACIÓN APROPIADA DE LOS SENSORES CATALÍTICOS: GUÍA PRÁCTICA

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casos extremos, un sensor catalítico envenenado selectivamente podría no reaccionar en absoluto al metano.

Para todas las operaciones de los sensores de perla catalítica en que el metano pueda estar presente, la norma EN 60079-29-2 recomienda que los dispositivos de detección de gases también sean calibrados y probados utilizando metano, incluso si el dispositivo está configurado para un gas objetivo diferente.

Un dispositivo de detección envenenado no pasará la prueba funcional donde se use el metano como gas sustituto para probar el sensor CatEx. Si el dispositivo se calibra con metano, se mostrarían concentraciones más altas que las realmente presentes para el resto de las sustancias, suponiendo que todavía pudiera calibrarse. A mayor sensibilidad, mayor seguridad.

En la práctica, hay dos métodos para contrarrestar los efectos de un posible envenenamiento.

1. Calibrar el sensor catalítico para metano, y bajar el umbral de alarma para el sensor de explosividad. Normalmente, los sensores explosivos están ajustados a unos umbrales de alarma del 20 % del LIE (pre-alarma) y del 40 % del LIE (alarma principal). Si un dispositivo calibrado para metano está configurado para el 10 % y el 20 % del LIE, la alarma se activará antes sin hacer ningún cambio en la sensibilidad real del dispositivo.

La desventaja de este método es que las bajas concentraciones de vapores podrían no mostrarse, porque la sensibilidad del sensor no ha aumentado y queda suprimida por el rango de captura del sensor.

2. Calibración con gas sustituto utilizando el cálculo manual o automático de la diferencia de sensibilidad. Con esta solución, la sensibilidad al metano también debe comprobarse regularmente.

El nonano es líquido a temperatura ambiente. Para una calibración de gas objetivo, normalmente se utilizarían los vapores que emanan del nonano líquido. Sin embargo, en la práctica, esto es difícil de lograr con la precisión necesaria mediante la calibración directa del vapor. Por tanto, la calibración del nonano suele realizarse con un gas de prueba diferente, es decir, un gas denominado gas sustituto. La conversión correcta de la sensibilidad puede hacerse manualmente, utilizando las especificaciones técnicas del fabricante, o bien de forma automática con el dispositivo de detección de gas.

MEDICIÓN DEL NONANO: ¿EL DISPOSITIVO ES ADECUADO?

La única manera de estar seguro es mediante una homologación metrológica. La prueba de idoneidad metrológica para gases y vapores inflamables la proporciona la norma EN 60079-21-1 (VDE 0400-1), «Atmósferas explosivas - Parte 29-1: Detectores de gases. Requisitos de funcionamiento para los detectores de gases inflamables».

Cada fabricante decide para qué gas se van a probar sus cualidades metrológicas. Solo unos pocos fabricantes cuentan con la homologación metrológica para el nonano, entre los que se incluye Dräger, con los dispositivos de detección de la serie Dräger X-am®.

Calibración correcta cuando existe riesgo de contaminación del sensorUna desventaja de la tecnología de perla catalítica es el riesgo de contaminación del sensor. Debido a las influencias ambientales, el sensor puede perder sensibilidad, lo que inhibe su capacidad de respuesta.

Las sustancias polimerizables, tales como el estireno o el acrilonitrilo, así como las sustancias de hidrocarburos clorados o fluorados, las siliconas, los híbridos o compuestos sulfúricos (por ejemplo, el ácido sulfhídrico2 y los mercaptanos) pueden contaminar o envenenar el elemento catalítico del sensor. A menudo se asume que las pruebas funcionales diarias indicarán si se ha producido alguna de estas contaminaciones, pero esto no es correcto.

El envenenamiento hace que la perla catalítica de estos sensores se vuelva insensible selectivamente: primero al metano y, posteriormente, la insensibilidad se amplía a otros vapores o gases, como el propano o el nonano. Esto se conoce como «envenenamiento selectivo».3 En

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Calibración automática con gas sustituto para una mayor flexibilidad y seguridad El sensor catalítico CatEx 125 PR de Dräger incluye una amplia base de datos que permite que el sensor se calibre con metano para casi todos los demás gases o vapores inflamables. El metano se configura como el gas de calibración y prueba, mientras que otro gas (el hexano o el nonano, por ejemplo) se configura como el gas que se va a medir. También pueden utilizarse otros gases de la base de datos como gas de calibración y prueba.

Ya sea a través del calibrado manual o mediante la Dräger X-dock® para llevar a cabo pruebas y calibraciones automáticas, el dispositivo realiza el cálculo de conversión necesaria de manera independiente y establece y selecciona la sensibilidad necesaria. Debido a la gran cantidad de datos almacenados en el dispositivo, también se tiene en cuenta la influencia de la temperatura.

La calibración con un gas sustituto generalmente es menos precisa que la de un gas objetivo; el grado de tolerancia varía un +/-30 %. Sin embargo, debido a que en la realidad los gases se presentan a menudo en forma de mezcla, en cualquier caso se necesitará una «sensibilidad al sustituto» de al menos un gas. Por eso, el objetivo es lograr la sensibilidad necesaria y, al mismo tiempo, excluir la posibilidad de que exista envenenamiento selectivo para garantizar que el usuario será advertido de forma segura.

Calibración automática con gas sustituto para una

CALIBRACIÓN AUTOMÁTICA DE GAS SUSTITUTO CON METANO CALIBRACIÓN DEL GAS OBJETIVO (por ejemplo, para nonano) (por ejemplo, para pentano y no metano)Detección de envenenamiento Sí Noselectivo de metano

Mantenimiento de alta sensibilidad Sí Dependiendo del gas objetivo

Alta precisión para un gas (objetivo) Tolerancia de la calibración con gas sustituto: +/- 30 % Sí

Posibilidad de utilizar una estación Sí Síde prueba automática

Vapor como gas de detección Sí, según el fabricante* Solo es posible con el uso intensivo de equiposDocumentación de la detección, Dependiendo del diseño del fabricante* Dependiendo del diseño del fabricantecalibración y prueba funcional de los gases

Uso con mezclas de gas Sí Sí

Comparación de calibración con gas sustituto metano y calibración con gas objetivo* Sí, para Dräger X-am® 2500 y X-am® 5000

Esto se logra de forma fiable mediante el procedimiento que se indica en la Tabla 1:

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Mediante el uso de dispositivos de detección de gases que proporcionan la opción de realizar la calibración con gases sustitutos para vapores o gases determinados, mientras se elige también el metano como gas de prueba para la calibración/prueba funcional, los usuarios cumplen con los requisitos de la norma EN 60079-29-2. La calibración automática con gas sustituto para los dispositivos Dräger X-am® 2500 y Dräger X-am® 5000 es una solución simple y segura para los sensores catalíticos modelo CatEx 125 PR.

Autores:Rüdiger WeichJefe de producto Dräger Safety AG & Co. KGaA

Malte BerndtJefe de producto Dräger Safety AG & Co. KGaA

Bettina RungeJefe de producto Dräger Safety AG & Co. KGaA

El dispositivo de detección multigás de Dräger también puede configurarse para mostrar solo «Ex»4 como indicación de gas, aunque se configure en segundo plano para detectar un gas determinado. En última instancia, el objetivo de la calibración es detectar cualquier posible gas o vapor inflamable.

Si ocurre un envenenamiento selectivo, la calibración/prueba funcional fallará o bien el dispositivo se deberá calibrar para que sea más sensible de lo necesario y así ir sobre seguro. Este es el motivo por el que la calibración con gas sustituto solo puede realizarse para obtener mayor sensibilidad. El sistema impide configurar el metano como gas objetivo si ya se ha seleccionado otro gas para la calibración o la prueba.

Este enfoque garantiza que el metano se visualice con seguridad según la norma EN, mientras que también proporciona la sensibilidad necesaria para detectar otros gases o vapores. Además, el proceso queda completamente documentado porque los gases de prueba, de calibración y de detección se representan individualmente y figuran en los informes de las pruebas junto con las concentraciones configuradas realmente.

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MEDICIÓN CON UN DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE GAS CALIBRADO PARA NONANO (EX)

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Concentración (% de LIE)

MEDICIÓN CON UN DISPOSITIVO DE DETECCIÓN DE GAS CALIBRADO PARA METANO (EXPLOSIVO)

Gas de medición:Metano

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1 Metano2 Propano3 Nonano

Ejemplo simplificado para fines ilustrativos, basado en Bergdoll & Rudolph, BRANDSchutz 12/07, pág. 866

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Los sensores de perla catalítica para medir gases y vapores inflamables tienen diferentes sensibilidades cuando están calibrados para diferentes gases de medición. Ejemplo para fines ilustrativos: la imagen de la izquierda muestra un dispositivo de detección de gases calibrado para nonano, junto con un sensor de perla catalítica. Las concentraciones del 100 % LIE del metano y el propano se muestran antes de que se alcance el límite inferior de explosividad real. La imagen de la derecha muestra un dispositivo de detección calibrado para metano. El dispositivo es menos sensible a los gases propano y nonano.

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CALIBRACIÓN APROPIADA DE LOS SENSORES CATALÍTICOS: GUÍA PRÁCTICA

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Norma EN 60079-29-2:2015-12 «Atmósferas explosivas - Parte 29-2: Detectores de gases. Selección, instalación, uso y mantenimiento de los detectores de gases inflamables

y de oxígeno».

Norma EN 60079-29-1:2011-10 «Atmósferas explosivas - Parte 29-1: Detectores de gases. Requisitos de funcionamiento para los detectores de gases inflamables».

Bergdoll, Rudolph: «¿Cuál es el valor correcto del LIE?» en BRANDSchutz/ Deutsche Feuerwehr-Zeitung 12/2007, p. 865ff; Publicado por: W. Kohlhammer GmbH

FUENTES Y REFERENCIAS:

IMPRESO ENALEMANIADräger Safty AG & Co. KGaARevalstraße 123560 Lübeck (Alemania)

www.draeger.com

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1 «insensible» significa que el sensor produce solo una mínima señal de medición (por ejemplo, en mV/% del LIE).

2 - El envenenamiento con ácido sulfhídrico es de menor importancia para los sensores de perla catalítica modernos, incluso cuando se realizan pruebas funcionales con

una mezcla de gases que contiene ácido sulfhídrico durante la calibración o las pruebas funcionales. Ejemplo: Sensor Dräger CatEx 125 PR: Máx. 2 % de pérdida de

sensibilidad durante la exposición a 1000 ppm*h. Puesto que por lo general las pruebas funcionales son breves (duran unos segundos) e implican bajas concentraciones

(nivel bajo de ppm), las pruebas diarias con una mezcla de gases apenas tienen efecto sobre la sensibilidad.

3 Para el envenenamiento con metano selectivo, hay explicaciones teóricas relacionadas con la energía de activación.

4 «Ex» significa «gases y vapores explosivos»

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