Guia Practica Deteccion Gases

5/8/2018 Guia Practica Deteccion Gases - slidepdf.com

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GUÍA PRÁCTICAGUÍA PRÁCTICA SOBRE DETECCIÓN DESOBRE DETECCIÓN DE

GASESGASES

sensotran, s.l.Mossèn Amadeu Oller, 34

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El siguiente trabajo pretende ser de ayuda para los responsablesdel proyecto, instalación, puesta en marcha, mantenimiento, etc.de las instalaciones y equipos de detección de gases y en general

para aquellas personas que trabajan en la seguridad contrariesgos producidos por gases.

No debe tomarse como una norma y no se aceptará ningunaresponsabilidad sobre el uso que de este trabajo se haga.

GUÍA PRÁCTICA SOBRE DETECCIÓN DE GASES 2



ÍNDICE

INTRODUCCIÓN....................................................................................................4

1.- Gases y vapores inflamables..................................................................................5

1.1 Nociones de explosividad.....................................................................51.2 Clasificación de zonas..........................................................................6

1.2.1 Nomenclatura y definiciones.................................................................7

1.3 Clasificación de los gases...................................................................101.4 Clasificación de las envolventes de protección....................................111.4.1 Protección antideflagrante "d" ............................................................111.4.2 Protección de “seguridad aumentada”............................................................121.4.3 Protección de Seguridad Intrínseca (S.I.) "i"....................................................121.4.4 Protección por sobrepresión interna "p"..........................................................121.4.5 Protección por encapsulado "m".....................................................................13

2.- Riesgos debidos a la presencia de gases.............................................................13

2.1 Riesgos de explosión..........................................................................142.2 Riesgos de asfixia (deficiencia de oxígeno).........................................142.3 Riesgos de toxicidad...........................................................................15

3.- La detección de gases..........................................................................................173.1 Análisis de gases (algunos principios).................................................17

3.1.1 La detección catalítica.........................................................................173.1.2 La absorción infrarroja no dispersiva...................................................193.1.3 La detección electroquímica................................................................203.1.4 La colorimetría....................................................................................213.1.5 La conductividad térmica....................................................................213.1.6 La fotoionización.................................................................................22

3.2 Explosimetría......................................................................................293.3 Oximetría............................................................................................323.4 Toximetría...........................................................................................343.5 Control de emisiones..........................................................................373.6 Ejemplo de instalación de detección de gases....................................39

4.- Características de algunos gases y vapores peligrosos (tablas)............................40

5.- Potenciales de ionización de los VOCs más corrientes.........................................47




INTRODUCCIÓNDesde el descubrimiento del fuego, el ser humano en su constante afán de superación, se ha esforzadoen poderlo controlar cada vez con mayor facilidad para mejorar sus sistemas de calefacción, alumbrado,transporte, etc.

Ya en el año 1618 Jean Tardin estudió el fenómeno de “la fuente que arde” en un lugar próximo aGrenoble en Francia, donde existen minas de carbón y calentó carbón a alta temperatura en una retortacomprobando que producía unas emanaciones que también ardían. Más tarde se llamó “gas” a estasemanaciones.

En 1780 Georges Dixon canalizó el gas que obtenía a partir del carbón de hulla para iluminar suhabitación. En cierta ocasión intentó apagar la llama que ardía con un aletazo de su sombrero y provocóun retorno de llama que ocasionó una fuerte explosión y el final de sus experiencias.

Hoy día la mayoría de aparatos que funcionan con gas tienen dispositivos de seguridad para prevenir accidentes.

La complejidad creciente de las instalaciones y procesos industriales, la cantidad de materias primas ymanufacturadas que es preciso almacenar para poder mantener un ritmo de producción y suministro(que en muchos casos son materiales fácilmente inflamables), ha venido a agravar en nuestros días el

problema de la protección y prevención en las industrias así como el de la seguridad de las personasque en ellas trabajan.

La técnica, fiel previsora de los problemas que todo avance trae consigo, desarrolla constantementenuevos sistemas de prevención para reducir, entre otros, los riesgos de explosión, asfixia y toxicidadderivados de sus actividades implantando en las industrias sistemas portátiles y fijos de alarma precozque alerten al personal responsable y de planta o bien de forma automática, con objeto de tomar lasmedidas adecuadas y evacuar la zona si es necesario.

A pesar de ello en ocasiones surgen imprevistos que alteran el orden establecido provocandoaccidentes y daños, a veces irreparables.

Lamentablemente la experiencia ha denunciado repetidamente la insuficiencia de medios de prevencióny lucha contra estos accidentes o la inadecuación de las instalaciones de producción y almacenamiento.

Es por ello que al proyectar una planta o modificar las existentes, debe hacerse pensando tambiéndesde el punto de vista de la prevención, situando y aislando, siempre que sea posible, las materias demayor riesgo en áreas que no ofrezcan peligro, situando los edificios a distancias prudenciales de estaszonas.

Al hacer este estudio deben preverse igualmente las instalaciones de aviso precoz de accidentes quedetecten la presencia de gases inflamables o tóxicos en áreas de peligro, producidos por escapes más omenos importantes de gases o vapores con objeto de que se actúe adecuadamente para eliminar oreducir el riesgo.

La adopción de los más modernos sistemas de prevención está sobradamente justificada al evitar oreducir de forma muy importante los perjuicios que cualquier accidente puede provocar.

Es imprescindible, que al tiempo que se toman estas medidas de prevención, se forme al personal en

las técnicas de prevención, explicando de forma clara y sencilla el funcionamiento de los modernosequipos de detección de gases y las acciones a tomar en cada caso.

Se ha comprobado que la adopción de estas medidas y equipos de protección, es la mejor inversiónque puede realizar cualquier empresa.




1.- Gases y vapores inflamables.Al hablar de gases inflamables no nos referiremos únicamente al gas canalizado de uso domésticosino también a todo gas o vapor que mezclado con el aire en determinadas concentraciones escapaz de producir una explosión en presencia de una fuente de energía determinada.

1.1 Nociones de explosividad.La combustión es una reacción exotérmica en la que intervienen tres elementos conocidos comoel clásico triángulo del fuego (Figura 1): combustible (sólido, líquido o gaseoso), comburente(oxígeno del aire) y fuente de energía que inicie la reacción (una llama, chispa con suficienteenergía o simplemente calor).

Para que se inicie la combustión deben coexistir los tres elementos citados ya que de no ser asíno es posible que se produzca (excepto algunos productos como por ejemplo el óxido de etilenoque no precisa un aporte de oxígeno ya que reacciona con el propio oxígeno contenido en sumolécula).

En la combustión de sólidos se producen reacciones intermedias de descomposición térmica enlas que se desprenden compuestos gaseosos que son los que reaccionan con el oxígeno. En lacombustión de líquidos se forman previamente vapores que son los que en contacto con eloxígeno y la llama o temperatura suficiente para provocar la ignición, se inflaman desprendiendoluz y calor. Una parte de este calor se emplea para aumentar la temperatura del sólido o líquido yde las sustancias inertes o incombustibles de forma que desprenda los gases o vapores quealimenten la combustión cuya continuidad depende de que exista energía sobrante para ser aprovechada en la industria.

Todo gas o vapor inflamable tiene unas características propias. Para el estudio de la prevenciónde riesgos, podemos destacar como más importantes los límites de inflamabilidad, la densidad delgas respecto al aire, la temperatura de auto inflamación y el punto de destello.

Si en una campana de volumen conocido, conteniendo aire en condiciones de presión ytemperatura normales y en la que hemos colocado previamente un generador de chispas,introducimos progresivamente un caudal controlado de gas inflamable y lo mezclamos de formahomogénea con un ventilador, llegará un momento en que se producirá la explosión de la mezclagaseosa. A esto se le llama Límite Inferior de Explosividad (L.I.E.).

Interrumpiendo la generación de chispas, si continuamos introduciendo el gas y mezclándolo bien,llegará un momento en que si activásemos la fuente de ignición, no se produciría la inflamación dela mezcla gaseosa por la deficiencia de oxígeno o exceso de gas. Esta concentración de gas en

aire se denomina Límite Superior de Explosividad (L.S.E.). La mezcla gaseosa será inflamable enla zona comprendida entre el L.I.E. y el L.S.E. (figura 2).


COMBUSTIBLE

COMBURENTE ENERGIA

Fig. 1 - Triángulo del Fuego



En explosimetría se utiliza normalmente el Límite Inferior de Explosividad, graduándose losexplosímetros en escalas de 0 - 100 % del L.I.E. (en ocasiones se regulan también en porcentajeen volumen).

En la tabla del apéndice 1 se detallan las características de explosividad de los principales gases y

vapores inflamables junto con sus temperaturas de auto inflamación, punto de destello, densidad ytoxicidad.

1.2 Clasificación de zonas.La clasificación de una zona la realizan conjuntamente los departamentos de Ingeniería, Proceso,Seguridad y los restantes departamentos responsables del diseño y operación de la planta.Representantes de todos los departamentos interesados, incluyendo el ingeniero deldepartamento eléctrico, deben determinar la clasificación de la zona y anotar sus acuerdos.

La clasificación de la zona depende del proceso productivo, las sustancias que intervienen,volumen y cantidad de producto en el proceso y/o almacenado, posibilidades de escapes oderramamiento del producto, ventilación, existencia de fosos, topografía, vientos dominantes,

posibles puntos de ignición (hornos, intercambiadores de calor), etc., son factores que influyen enla clasificación de la zona.

Al seleccionar el grupo de técnicos responsable de la clasificación de las zonas, se debe tener encuenta que sea representativo de todos los procesos y sectores de la planta. Deberá tenerse encuenta cualquier cambio temporal o definitivo que puedan producirse en el proceso oalmacenamiento de productos inflamables, particularmente cuando esto suponga un aumento enel grado de clasificación de la zona.

La determinación de la clasificación de una zona durante las etapas del diseño y construcción estábasada en como se espera que funcione el equipo e instalaciones. Esta clasificación deberárevisarse de acuerdo con la experiencia adquirida después de la puesta en marcha y posterior funcionamiento y, en cualquier caso, pocos meses después de la puesta en marcha, particular-

mente si es evidente que el proceso o los equipos funcionan de forma diferente a como seesperaba en el diseño.

Deberá revisarse la clasificación antes de proceder a cualquier modificación de la planta, teniendoGUÍA PRÁCTICA SOBRE DETECCIÓN DE GASES 6

0 100% GAS10 20 30 40 50 60 70 80 90 100% L.I.E.

2,5 5% 15% Metano

0,95 1,9% 8,5% Butano

AIRE

L.S.E.

ZONA MEDIDA POREL EXPLOSÍMETRO

GAS

L.I.E.

Fig. 2 - Gráfica de progresión de inflamabilidad de los gases

ZONAPELIGROSA



en cuenta el nuevo funcionamiento del proceso o la disposición o tipo de sustancias inflamables,para asegurar que estas modificaciones no aumentan el grado de peligrosidad o clasificacióninicial de la zona. Si el grado de peligrosidad se cambia de forma significativa, deberánreclasificarse las zonas afectadas.

Anualmente deberá hacerse una revisión similar para comprobar que no se ha modificado laclasificación de la planta debido a pequeñas modificaciones o deterioro de las instalaciones.

Temporalmente, durante paradas de planta u otras condiciones especiales en las que no existariesgo de atmósferas inflamables y pueda ser garantizado por la autoridad responsable (debiendohacer un certificado en este caso), se podrán utilizar equipos eléctricos, compresores,excavadoras, etc. que no tengan certificación para uso en zona clasificada. Estos equipos y todaslas conexiones temporales deberán salir de la zona antes de que expire el plazo de validez delcertificado y deberán tomarse precauciones para evitar utilizar inadvertidamente cualesquiera deestos equipos una vez expirado el plazo del certificado.

Igualmente puede existir de forma temporal un aumento en el riesgo o clasificación de una zonadeterminada, ya sea por que, 1º: aumente el riesgo de atmósfera inflamable ó 2º: porque debanrealizarse trabajos con equipos que produzcan chispas. En el primer caso deberá procederse auna ventilación forzada de la zona o dilución de los gases con cortinas de agua o vapor, o en casoextremo, desconectando los equipos eléctricos y eliminando fuentes de ignición. En el segundo

caso se tomarán las medidas necesarias para incrementar la seguridad por encima de la quecorrespondería a una zona de clasificación equivalente a la que temporalmente corresponda enfunción de los elementos y equipos que intervengan en estos trabajos. Por ejemplo si se debenrealizar trabajos de soldadura en una zona de tanques, se rodeará la zona de trabajo y los puntosmismos en que se realicen con equipos transportables de detección de gases y se tendrándispuestas mangueras o suficiente cantidad de agua para enfriar las soldaduras en caso de quelos detectores alerten la presencia de gases inflamables.

Nota:Los responsables de la clasificación de las zonas deberán asegurarse que la localización defuentes de ignición (por ejemplo hornos, antorchas, superficies de alta temperatura) así como laszonas en las que puedan existir esporádicamente fuentes de ignición (por ejemplo vehículos), no producirán variaciones en el grado de clasificación aprobado. En caso de conflicto se deberá

resolver consultando con los responsables del diseño y seguridad de la planta.1.2.1 Nomenclatura y definiciones.

Para la clasificación de zonas deberán tenerse en cuenta además las siguientes normas:

• Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (Decreto 2413 BOE nº 242 de 9 de Octubre de 1973).Instrucción MI/BT026.

• Reglamento de Instalaciones Eléctricas en Minas (Decreto 416 de 6 de Febrero de 1.964), TítuloII.

• Reglamento de Seguridad en Refinerías de Petróleo y Parques de Almacenamiento (Decreto3143 BOE nº 240 de 3 de Diciembre de 1975).

• Norma UNE 20.322-86. Clasificación de los emplazamientos con riesgo de explosión debido a lapresencia de gases, vapores y nieblas inflamables.El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión clasifica los emplazamientos en “Clases”, segúnlas materias presentes y en “Divisiones” según el grado de peligrosidad.

CLASE I (Explosión)Se considera Clase I cuando los productos presentes en la atmósfera son gases o vaporesinflamables. Asimismo se consideran clase I cuando existan productos líquidos que puedandesprender vapores inflamables (ver tabla en apéndice 1).




Algunos ejemplos son:

Industrias petroquímicasFábricas o almacenamientos de gases inflamablesRefinerías de petróleoPlantas de extracción y refino de aceites que utilizan hexano e hidrógenoFábricas de aerosolesFábricas y almacenes de alcoholes o disolventes

Fábricas de perfumería y cosméticosTúneles de secadoCabinas de pinturasEstaciones de suministro de carburantesSalas de compresores en almacenes frigoríficos... etc.

CLASE II (Explosión)

Se consideran de Clase II los locales con presencia de polvos combustibles o inflamables (seexcluyen los explosivos propiamente dichos) tales como:

Plantas de molturación de granos

Fábricas de almidón, dextrinas, etc.Polvos metálicos de aluminio o magnesioSilos de almacenamiento de piensos...etc.

CLASE III (Incendio)

Corresponden a esta clase de riesgo las zonas con sustancias tales como fibras combustibles enfábricas de rayón, desmotadoras de algodón, carpinterías, talleres de confección, etc.

En estos casos se considera que la presencia de estos productos no es suficiente como paraproducir una explosión. Cuando le manipulación de estas fibras origine polvo se considerará claseII.

Internacionalmente se ha acordado utilizar el término “zona” para designar áreas o espacios conriesgo de presencia continua, intermitente o esporádica de gases o vapores inflamables (enInglaterra y U.S.A. se ha venido utilizando el término “división”), clasificándose en función deltiempo de permanencia de los gases en dicha zona de la forma descrita en la tabla 1:

Tabla 1

Atmósferaexplosiva Permanente Intermitente Esporádica Inexistente

CEI Zona 0 Zona 1 Zona 2 Zona seguraU.K. División 0 División 1 División 2

Francia División 1 División 2

USA División 1 División 2




Sin cubetoCon cubeto

LIQUIDO

A efectos de clasificación de zonas se consideran según la frecuencia y la duración de la presencia deuna atmósfera explosiva.Los valores de probabilidad de presencia acumulada de mezcla inflamable se detallan en el siguientecuadro:

Zona Probabilidad Duración añoZona 0 P > 10-2 + 100 horas

Zona 1 10-2 > P > 10-4 1 a 100 horasZona 2 10-4> P > 10-6 - de 1 horaZona segura 10-6 > P Menos de 1 hora en 100 años

EJEMPLOS DE ZONAS CLASIFICADAS

Fig. 3 Diferentes ejemplos de zonas


Zona 0 Zona 1 Zona 2



1.3 Tabla 2 Clasificación de los gases.

Los gases inflamables están clasificados en grupos de explosión en función de lasprincipales normas. Los más representativos son:

CEE CENELEC EN 50014 CEI 79-1 - BS 4683 USA NEC National Electric Code

Productos Grupo Productos Grupo Productos Clase División GrupoMetano (Grisú) I Metano (Grisú) I Polvos combustibles II 1-2 E F G

Acetato de amiloAcetato de etiloAcetato de metiloAcetato de n butiloAcetato de n propiloAcetonaAmoníacoBencenoButanoButanol

CiclohexanoDecanoEtil Metil cetonaHeptanoHexanoIso-octanoMetano industrialMetanolMonóxido de carbonoNitrito de etiloPentanoPropanoXileno

IIA

Acetato de amiloAcetato de etiloAcetato de metiloAcetato de n butiloAcetato de n propiloAcetonaAlcohol amílicoAlcohol butílicoAlcohol etílicoAmoníacoBencenoButano

CiclohexanoDecanoEtil metil cetonaGas de alto hornoHeptanoHexanoIso-butanolIso-octanoMetano industrialMetanolMonóxido de carbonoNitrito de etiloPentanoPropanoXileno

IIA

Acetato de butiloAcetato de etiloAcetato de iso butiloAcetato de viniloAcetonaAcrilonitriloAlcohol amílicoAlcohol butílicoAlcohol etílicoAlcohol iso amílicoAlcohol iso propílico

AmoníacoBencenoButanoCloruro de etilenoCloruro de viniloEstirenoEtanoGasolinaHeptanoHexanoIsoprenoMetanoMetanolMetil iso butil cetonaNafta de petróleo

OctanosPentanosPropanoPropilenoToluenoXileno

I 1 - 2 D

Butadieno 1,3Eter dietílicoGas de horno de cokEtilenoOxido de etileno

IIB

Butadieno 1,3Eter dietílicoGas ciudadGas de horno de cokEtilenoOxido de etileno

IIB

Hidrógeno IIC+H2 Hidrógeno

Bi sulfuro de carbono

Acetileno

Nitrato de etilo

IIC

Aldehído acéticoCiclo propanoÉter dietílicoEtilenoHidracina dimetílica

I 1 - 2 C

Bi sulfuro de carbonoIIC +CS2

HidrógenoButadieno

Oxido de etilenoOxido de propileno

I 1 - 2 BAcetileno IIC +C2H2

Nitrato de etiloIIC +ONO2

Acetileno I 1 - 2 A

En la tabla anterior se han descrito los gases más representativos agrupados según el IntersticioExperimental Máximo de Seguridad (IEMS) de una mezcla explosiva obtenido experimentalmente sinque se transmita al exterior la explosión desde el interior de una envolvente antideflagrante.

1.4 Clasificación de las envolventes de protección de los equipos detectores de gas y engeneral de todo equipo eléctrico para ser utilizado en Zonas 0, 1 y 2.

1.4.1 Protección antideflagrante “d”

Se define como protección antideflagrante a la envolvente de un equipo eléctrico capaz de soportar la explosión interna de una mezcla gaseosa inflamable que haya penetrado en su interior, sin que




sufra daño su estructura ni transmita al exterior la energía suficiente para inflamar el gas explosivoexterior formado por cualquiera de los gases para los que está prevista, ya sea por los gasesquemados que puedan salir por las juntas como por el aumento de temperatura resultante de estaexplosión interna.

• Junta antideflagrante: Es el espacio hacia el exterior de la envolvente que recorren los gasesprocedentes de la explosión interna.

• Longitud de la junta antideflagrante: Es la distancia más corta de este recorrido.

• Intersticio de una junta antideflagrante: Es la separación entre las superficies de la junta.• Intersticio Experimental Máximo de Seguridad (IEMS) de una mezcla explosiva es el mayor

intersticio de una junta de 25 mm. de longitud que impide cualquier transmisión de una explosiónen el transcurso de 10 ensayos efectuados según IEC 79- 1A.

Normas:

UNE 20.320 (1980).

CEI 79-1 (1971) + CEI 79-1A (1979)

EN 50.018 (1977) + E1 (1979) + E2 (1982) + E3 (1985).

Los gases o vapores inflamables y los instrumentos que han de trabajar en ambientes con estos

gases, se clasifican según su intersticio de la forma siguiente:

Tabla 3

Grupo I IEMS superior a 1,14 mm. (metano)Grupo IIA IEMS superior a 0,9 mm. e inferior a 1,14 mm.Grupo IIB IEMS superior a 0,5 mm. e inferior a 0,9 mm.Grupo IIC IEMS igual o inferior a 0,5 mm. (hidrógeno)

Los instrumentos y equipos para ambiente explosivo se clasifican además según la temperaturamáxima que puede tener en un momento dado la superficie total o parcial de la envolvente que comomáximo será inferior a la temperatura de auto ignición del gas considerado.




Tabla 4

Clase de temperaturadel equipo eléctrico

Temperatura superficialdel equipo eléctrico

Temperatura de ignicióndel gas o vapor inflamable

T1 <450 ºC >450 ºC

T2 <300 ºC >300 ºCT3 <200 ºC >200 ºC

T4 <135 ºC >135 ºC

T5 <100 ºC >100 ºC

T6 < 85 ºC > 85 ºC

Los equipos con certificación para clase de temperaturas T6 y grupos de gases IIC, son aptos paratrabajar prácticamente con todos los gases.

1.4.2 Protección de “seguridad aumentada”

En este tipo de protección se toman las precauciones necesarias para evitar, con un coeficiente deseguridad elevado, que se produzcan chispas o calentamiento anormal elevado en aparatos quenormalmente no las producen. Estas precauciones son entre otras:

• Distancia mínima entre partes conductoras.• Clase de los aislantes.• Temperaturas de los aislantes.• Índice de protección de sellado (mínimo IP-54).• Bornas de conexión dimensionadas ampliamente y protegidas en superficie. Deben tener el

sistema de apriete por compresión, de forma que el conductor no pueda cizallarse niaflojarse en la conexión.

Normas:

UNE 20.328 (1972)CEI 79-7 (1969)

EN 50.019 (1977) + E1 (1979) + E2 (1983) + E3 (1985).

Existe otro tipo de protección llamado combinado “d e”. Este sistema combina la envolvente deseguridad aumentada en cuyo interior alberga pequeñas cámaras antideflagrantes con contactoseléctricos (pulsadores, relés...) en donde se producen chispas o arcos eléctricos. Por ser el volumeninterno de estas cámaras muy reducido, el poder explosivo es también pequeño, por lo quenormalmente estas pequeñas envolventes antideflagrantes se pueden construir de plástico.

1.4.3 Protección de Seguridad Intrínseca (S.I.) “i”.Es el tipo de protección de los circuitos eléctricos en los que en caso de producirse una chispa, la

energía que produce no es suficiente para inflamar la mezcla de gas para el que está certificado.Esta protección se utiliza en equipos con un bajo consumo de energía, quedando ésta limitadamediante barreras de diodos zener.

Normas:

UNE: propuesta 20.317 (1978)CEI 79-3 (1972) (ruptor de seguridad intrínseca)CEI 79-11 (1983) (circuitos de seguridad intrínseca)EN 50.020 (1977) + E1 (1979) + E2 (1983) (circuitos de seguridad intrínseca)EN 50.039 (1985) (sistema de seguridad intrínseca).

1.4.4 Protección por sobrepresión interna “p”Esta protección se utiliza en equipos que por su elevado volumen interno no es posible aplicar

ninguno de los métodos de protección citados anteriormente. La protección se realiza aumentando lapresión interna de la caja, cuadro o incluso sala de control mediante gas inerte o aire limpio de formaque tenga una sobrepresión de como mínimo 50 Pa (0,5 mbar).




Normas:

UNE 20.319-1R (1978)CEI 79-2 (1983)EN 50.016 (1977) + E1 (1979)

1.4.5 Protección por encapsulado “m”Es el método de protección mediante resina termoendurecible cuyo grosor es suficientemente

resistente y aisle del entorno ambiente las partes en que pueden originarse chispas de tal forma queno existe posibilidad de comunicación entre ambos ni que transmita temperatura suficiente parainflamar la atmósfera externa.

Normas: EN 50.028 (1987)

Existen otros métodos de protección aprobados pero que por no utilizarse comercialmente en losequipos y sistemas de detección de gases no están aquí detallados.

Los equipos e instrumentos aprobados para utilización en atmósfera inflamable, deben estar marcados de acuerdo con las normas correspondientes, debiendo indicar claramente la marcadistintiva comunitaria, el símbolo Ex (según UNE ó CEI) ó EEx (según UNE ó EN) que indica estar construido para uso en atmósfera inflamable, seguido del símbolo del tipo de protección utilizado (d),a continuación el símbolo del grupo de gases en que debe trabajar (IIC) y la clase de temperatura

(T6): EEx d IIC T6.Distintivo comunitario:

2.- Riesgos debidos a la presencia de gases inflamables, tóxicos y deficiencia de oxígeno.

La presencia o el exceso de gases o vapores en nuestro entorno puede ser la causa de gravesaccidentes. Su origen puede ser natural (fermentaciones) o accidental (fugas de gas, combustióndefectuosa, filtraciones de gases o disolventes...)

Los gases y vapores se propagan en la atmósfera a partir de fuentes muy diversas debidos aprocesos variados, por ejemplo:

Fuentes ProcesoLíquidos volátiles EvaporaciónColas, revestimientos, pinturas Evaporación de los disolventesGases licuados vertidos Evaporación muy rápidaCanalizaciones, botellas y tanques de gasescomprimidos o licuados.

Emisión súbita por rotura, fuga, porosidad u otrosfallos de almacenamiento

Materias orgánicas del suelo, bolsas de gas natural. Filtración y acumulación en pozos, galerías, fosos.

Gases tóxicos como sulfhídrico, cloro, monóxido decarbono... Escapes en juntas, válvulas, falsas maniobras...

Gases asfixiantes como CO2, nitrógeno, argón...Fermentaciones en cubas, concentración en partesbajas de tanques, zanjas, galerías...

Además, debe tenerse en cuenta que la atmósfera puede ser peligrosa tanto por defecto como por exceso de oxígeno.

2.1 Riesgos de explosión.El riesgo de explosión de una mezcla gaseosa se inicia a partir del momento en que se alcanza el

100% del L.I.E. Para poder trabajar con seguridad se recomienda no sobrepasar entre el 20 y el 50%del L.I.E. según las zonas y el tipo de proceso y trabajo a realizar, ventilación, etc.




Puede suceder que se esté trabajando en el interior o en el exterior de un tanque de un petrolero, por ejemplo, que se haya ventilado convenientemente antes de iniciar trabajos de soldadura en el casco.El aumento de la temperatura puede originar importantes bolsas de gas en las cortezas que seforman en el interior de los tanques, que al romperse y formar en contacto con el aire mezclasexplosivas se inflaman en contacto con el punto caliente.

La utilización de explosímetros que monitoricen en contínuo el ambiente de trabajo es indispensablecuando se usan herramientas susceptibles de convertirse en focos de ignición o trabajos que

generen temperaturas superiores a las de los gases de la zona. Además de controlar el área detrabajo es también conveniente utilizar, cuando la instalación no esté dotada de equipos fijos decontrol contínuo, equipos portátiles que formen un anillo de detección para alertar la presencia denubes de gas inflamable procedentes de zonas de proceso contiguas que puedan generar fugas.Esto es especialmente importante en días de régimen anticiclónico en que no hay vientos y que losgases pueden venir de lejos a través de zanjas, canales, galerías, etc.

2.2 Riesgos de asfixia (deficiencia de oxígeno).

Variaciones importantes de las concentraciones de oxígeno en el aire, tanto por deficiencia como por exceso de oxígeno, provocan en los seres vivos varios trastornos.

Una disminución del porcentaje de oxígeno en el aire respirado provoca los siguientes efectos según

concentraciones e individuos:

Porcentaje de oxígeno en la atmósfera Síntomas

21 Ninguno

17Hipoxia, aumento del ritmo respiratorio - algunas faltasde coordinación muscular

12 Vértigos, dolores de cabeza, fatiga rápida.

9 Inconsciencia

6 Muerte en pocos minutos por fallo respiratorio.

Una disminución de la concentración de oxígeno puede ser debida a:

• Un fallo del sistema de ventilación o la ausencia de aireación (local confinado);• La presencia de otro gas en cantidad importante (fuga accidental);• Un consumo de oxígeno debido a una reacción química como la combustión en un local mal

ventilado.

Un aumento moderado del porcentaje deoxígeno, aunque menos grave, puede dar lugar a accidentes. Se traduce por unaeuforia que altera la noción del peligro y unadisminución importante de la visión.

Los individuos que puedan estar sometidos avariaciones de la concentración de oxígenoprecisan disponer en continuo de monitores(oxímetros) que controlen en contínuo laconcentración.

Esto es, por ejemplo, especialmenteimportante en los prematuros recién nacidoscolocados en incubadoras con atmósferacontrolada.

La composición del aire es:

Oxígeno: 21 %Nitrógeno: 78 %Otros gases: 1 %




2.3 Riesgos de toxicidad.Numerosos productos químicos y sobre todo los orgánicos son susceptibles de provocar efectostóxicos de orden diverso y de mayor o menor gravedad en los individuos que los utilizan, fabrican otransforman.

El gráfico de la figura 5 muestra el caso típico de los efectos del monóxido de carbono en unindividuo en función de las concentraciones y tiempos de exposición.

Figura 5

Intoxicación por monóxido de carbono (ref. US Bureau of Standards, Tech. paper 212)

Para protegerse contra los efectos de las sustancias tóxicas se han establecido unos límites deexposición, que se corrigen periódicamente en función de la experiencia de higienistas de todo el

mundo.Estos valores denominados TLVs (Threshold Limit Values o Valores Límite Umbral o también Valor Límite de Exposición) se detallan en la tabla del apéndice 1 expresados en peso (mg/m3) y envolumen (ppm: partes por millón); están extraídos (entre otras) de la publicación que anualmenteedita la Conferencia Americana de Higienistas Industriales del Gobierno, que es la asociación que hadado mayor impulso al establecimiento de estas normas reconocidas hoy día por todo el mundo.Anualmente revisa estos límites y propone los cambios, normalmente reduciendo valores adoptadosanteriormente, añadiendo nuevas sustancias y ocasionalmente eliminando algunas que se hancomprobado no producen efectos.

Los TLVs son los valores límite que pueden soportar una media de individuos (aunque en algunoscasos los hayan que sean más o menos sensibles a los efectos de determinadas sustancias) para

trabajar durante ocho horas diarias continuamente sin que sufra efectos nocivos para la salud.Estos Valores se han desglosado en tres categorías: TLV-TWA, TLV-STEL y TLV-C.

TLV-TWA (Threshold Limit Value - Time Weighted Average o Valor Límite Umbral - Media Ponderadaen el Tiempo, también llamado VME o Valor Medio de Exposición) es la concentración media parauna jornada laboral de 8 horas y una semana de 40 horas, a la que pueden estar expuestos lostrabajadores continuamente sin efectos adversos.

TLV-STEL (Threshold Limit Value - Short Term Exposure Limit o Valor Límite Umbral - Limite deExposición de Corta Duración, también llamado VLE o Valor Límite de Exposición) es laconcentración media a la que los trabajadores pueden estar expuestos durante un corto espacio detiempo sin sufrir irritación, daños crónicos o irreversibles o menoscabo de su capacidad de reacción

que pueda producir accidentes o disminución de la capacidad de trabajo; todo ello sin sobrepasar elTLV-TWA diario.

Este período de tiempo contínuo de exposición se limita como máximo a 15 minutos, que no debesobrepasarse en ningún momento de la jornada laboral aun cuando el Valor Medio de Exposiciónsea inferior al TLV.

Las permanencias por encima del TLV-TWA hasta el valor STEL no pueden tener una duraciónsuperior a 15 minutos ni repetirse más de cuatro veces al día, debiendo existir, como mínimo, unespacio de tiempo de 60 minutos entre exposiciones de este calibre.

Se tiende en Europa a reducir a 10 minutos el tiempo de exposición STEL.

TLV-C (Threshold Limit Value - Ceiling o Valor Límite Umbral - Techo) es la concentración que no

debe sobrepasarse en ningún momento en el puesto de trabajo.




Nota: En España, la Consellería de Trabajo y Asuntos Sociales de la Generalitat Valenciana publica periódicamente la edición española de estas tablas en las que se detallan losvalores TLV




3.- La detección de gases.

El 25 de Mayo de 1912 hubo una explosión en una mina de carbón cerca de Javour en Inglaterraen la que murieron 92 personas. Como consecuencia de ello se formó una sociedad enSunderland para estudiar las causas y medios de prevención para luchar contra estos accidentes.

Los científicos W.B. Clanny, George Stephenson y Humprhry Davy trabajaron para aislar la llamaen una lámpara de seguridad que en presencia de metano aumentaba la longitud de la llama,reduciéndose al disminuir la concentración de oxígeno en el aire. Davy fue el que realizó mayoresdescubrimientos y fabricó una lámpara segura que se ha venido utilizando en las minas de carbónhasta no hace muchos años.

También era frecuente ver a los mineros entrar en la mina con un canario que cuandoamortiguaban sus trinos alertaban al minero de la existencia del peligro debido al metano o a ladeficiencia de oxígeno. Este procedimiento era poco fiable ya que no todos los canarios teníanigual vitalidad.

Como consecuencia de estas necesidades, aparecieron industrias cada una de las cualesinvestigaba, ya fuese en colaboración con los departamentos de seguridad y de investigación delas minas o con universidades y se especializaba, normalmente, en un principio determinado.

3.1 Análisis de gases (métodos).

3.1.1 La detección catalítica

Una reacción de combustión del tipo:

(1)CnH2n+2 + (3n+1) O2 →n CO2 + (n+1) H2O + Q2

precisa:

• un combustible: el vapor o el gas que se desea medir;• un comburente: normalmente el oxígeno del aire;• una energía de activación: normalmente más débil que la temperatura de la reacción, conseguida

por la utilización de catalizadores apropiados (generalmente mezclas de metales nobles comoplatino o paladio)

• los productos de la combustión: normalmente CO2 y H2O en forma de vapor. ATENCIÓN: En ciertos casos la reacción de combustión desprende productos corrosivos (HCl,Cl 2 ).

Caso: de la combustión de compuestos halogenados o de metales (por ejemplo plomo);de elementos organo-metálicos (ejemplo: tetraetilo de plomo susceptible de

corroer el sensor o de envenenar los poros catalíticos).

La reacción libera energía (calor de combustión Q).

La energía de activación, el calor de combustión y la cantidad de oxígeno necesario soncaracterísticas del combustible

Ejemplo:CH4 + 2 O2 →2 H2O + CO2 + QVemos que son necesarias dos moléculas de oxígeno para oxidar una molécula de metano.

Sabiendo que el aire contiene 21% de oxígeno, se puede deducir el volumen máximo de metanoque se puede oxidar en el aire. Este máximo se llama valor estequiométrico, que es del 10,5 %para el metano. En este caso, la reacción es la más exotérmica.

La oxidación de los gases inflamables se puede facilitar con catalizadores. Entre estos materialespodemos citar el platino (Pt), el níquel (Ni), el paladio (Pd). Se pueden obtener excelentescatalizadores con productos porosos cargados con partículas de estos metales. Este es el caso dela alúmina cargada de paladio corrientemente utilizados en los detectores “pellistors”.

La detección catalítica con “Pellistors”

Principio:La detección se realiza mediante un filamento detector, normalmente abreviado S (sensible) y un




filamento compensador normalmente abreviado R (referencia). Ambos montados en un soporte yfijados en el interior de un cabezal en general de construcción antideflagrante.

El filamento detector está constituido por un hilo de platino montado en espiral y recubierto consulfato de alúmina formando una diminuta perla cerámica porosa impregnada a continuación condiferentes capas de catalizadores. La alúmina tiene como finalidad aumentar la superficie decatalización (figura 6).

En el elemento

compensador, la alúmina está tratada para evitar cualquier oxidación catalítica. Este filamentocompensa las variaciones que pudieran existir por cambios de temperatura, presión y humedadambiente.

Estos dos elementos se montan en un puente de Wheatstone (figura 7).

Recordemos que la resistencia de un conductor depende de su longitud ( L ), de su sección ( S ), dela resistividad del material ( ρ ) y también de su temperatura ( T ):

R = R0 (1 + KT) donde R0 = ρ LS

La temperatura de un conductor es mayor cuanto mayores son la intensidad y la resistencia.

T = f(RI2)

Los dos filamentos detector y compensador se alimentan normalmente a corriente constante paramantener la temperatura de catalización. A esta temperatura todo gas presente en la atmósfera se


Filamento de platinoAlúmina

Catalizador

Figura 6

1 K

o h

m

Elemento compensador

Elemento detector

Alimentación c.c.

Señal de salidaFigura 7



oxida en contacto con el catalizador.

También es posible que los filamentos sean alimentados a tensión constante en lugar de corrienteconstante. Es más raro que la detección se haga a resistencia constante.

El calor producido en la oxidación o combustión catalítica aumenta la temperatura del filamento deplatino, provocando un aumento de su resistencia. Dicho aumento desequilibra la señal de salida delpuente de Wheatstone cuya indicación es proporcional a la concentración de gas.

Con este principio pueden ser detectados todos los vapores y gases inflamables, estandodesaconsejado su uso con sustancias contaminantes como siliconas, compuestos de azufre,tetraetilo de plomo y compuestos halogenados, que en unos casos (siliconas y compuestos deazufre) al obstruir los poros del soporte de alúmina impiden el acceso al filamento catalizador y por lotanto no se produce la combustión catalítica. En otros casos los compuestos halogenados, aldescomponerse en la combustión, desprenden productos corrosivos que deterioran rápidamente elfilamento.

Para solventar este problema se emplea recientemente un filamento de platino o paladio desnudo demenor diámetro que el anterior (sin el soporte de alúmina) en lugar del filamento sensible y unaresistencia fija en lugar del filamento de compensación del puente de Wheatstone. El puente sealimenta a intervalos periódicos (en lugar de hacerlo de forma constante como en el caso

precedente) y a un voltaje superior de forma que el filamento trabaja a intervalos a mayor temperatura. Con este sistema se consigue evaporar los contaminantes de azufre o siliconas que sehayan podido depositar en la superficie del filamento, manteniendo de esta forma su sensibilidad. Lavida del filamento, sin embargo, queda reducida prácticamente a la mitad debido a las mayorestemperaturas de trabajo.

3.1.2 La absorción infrarroja no dispersiva

Este método permite la detección y análisis en contínuo de todos los gases poliatómicos que tienenuna banda de absorción de infrarrojoscomprendida entre 2 y 10 µm excepto losgases diatómicos que no tienen banda deabsorción de infrarrojos (O2, N2, H2...).

Un ejemplo típico de analizador de gases por infrarrojos es el representado en la figura 8 enla que dos fuentes de infrarrojos idénticas (1 y2) emiten sus rayos una a través de un tubode referencia (4) conteniendo gas neutro y laotra a través de un tubo de análisis por el quecircula el gas a analizar. Un chopper o discogiratorio perforado (6) modula los rayos quepasan a través de las cámaras (tubos) (3) y (4)creando una corriente pulsatoria en cadacámara (7) y (8) del sensor (5) separadas por

una membrana (9). En equilibrio, o sea sinmezcla de gases atravesando el tubo deanálisis (3), el sensor no da respuesta. Cuando la mezcla de gas circula por el tubo de análisis, estamezcla gaseosa absorbe una cantidad de infrarrojos proporcional a su concentración creándosecomo consecuencia un desplazamiento de la membrana (9) del sensor que crea una corrientealterna, la cual convenientemente amplificada nos indica la concentración de gases.

Este sistema ha evolucionado, suprimiendo primero una de las lámparas para evitar derivas del ceroproducidas por el desequilibrio al envejecer las lámparas y no ser iguales la energía emitida por cadauna; luego modificando el sensor haciéndolo de tipo electrónico y finalmente eliminando la necesidadde utilizar cámaras o tubos de análisis y analizando las mezclas gaseosas directamente en laatmósfera, empleando una fuente emisora de infrarrojos y otra receptora, separada o integrada en laprimera.

La miniaturización de componentes y el abaratamiento de los circuitos, permite ya utilizar estosequipos en la industria. Algunas ventajas de este sistema son el ser insensibles a contaminantes que


Figura 8

1 3 6 7

5

9

2 4 8



reducen la vida de otros sensores, poder analizar en rangos por encima del L.I.E. y poder detectar losgases en el interior de tuberías aunque no haya presencia de oxígeno (en conducciones de gasinerte por ejemplo o en las canalizaciones de antorchas).

3.1.3 Detección electroquímica con electrolito líquido o gel sólido.

Este método se basa en la medida de una corriente que se establece entre un electrodo de trabajo yun contraelectrodo.

Frecuentemente se utiliza también un electrodo de referencia para estabilizar la medida.

Los gases reaccionan electroquimicamente con el electrodo de trabajo, siendo oxidados o reducidos.

Se distinguen dos métodos de medida según el gas a detectar:

Se pueden medir concentraciones si existe un orificio para controlar el volumen de gas analizado.

Si la reacción electroquímica se controla a travésde una membrana, le medición se obtiene enpresiones parciales en la atmósfera (casoparticular del oxígeno).

Según el método utilizado, la corriente que seforma es función de la concentración de gas

disuelto en el electrolito o de la presión parcial enla atmósfera.

Los electrones consumidos en el cátodo puedenprovenir de una fuente de corriente externa(detección de gases tóxicos) o por la reacciónentre los iones presentes en el electrolito y elmetal del ánodo (detección del oxígeno).

El método se basa en la medida de la corrienteque se establece entre el cátodo, donde sereduce el oxígeno:

O2 + 2 H2O + 4e- → 4 OH-

y el ánodo, el segundo electrodo.Esta corriente es función de la concentración deoxígeno disuelto y por tanto de su presión parcial en el medio gaseoso.

Con este método se pueden analizar oxígeno, H2, CO y otros gases tóxicos como H2S, SO2, NO,NO2, HCN, NH3 etc., siendo actualmente un sistema muy práctico, ya que los sensores se hanminiaturizado de tal forma que puede llevarse uno de estos equipos en el bolsillo funcionando encontínuo para protegerse contra los riesgos de toxicidad y deficiencia de oxígeno.


Fig. 9 Ejemplo de aplicación en elanálisis de oxígeno

ANODO

CATODO

ELECTROLITO

AIRE

V

Resistencia4e-



3.1.4 Colorimetría

Con este método se puede medir la concentración de un gas en función de una intensidad decoloración, pudiéndose hacer de diferentes formas, siendo el más popular en fase sólida.

Dentro de este método los másusados son el papelcolorimétrico, que es un soportede papel de filtro y los tuboscolorimétricos que contienenreactivos sensibles a los gasesque se desean medir. Elcambio de coloración medidopor comparación con una cartade colores o bien con células fotosensibles indica la concentración del gas con el sistema de soportepapel. En los tubos colorimétricos, la concentración se determina en función de la longitud del tuboque ha reaccionado al cambio de color.

En ambos casos el volumen de la muestra de gas extraída está controlada, ya sea con una bombamecánica y rotámetro para el papel o mediante una pera o émbolo de aspiración en los tubosdetectores.

Estos tubos detectores están cerrados por sus extremos que se abren en el momento de utilizarlos.En su interior se hayan una capa filtrante que elimina los gases que pueden crear interferencias y acontinuación otra capa de mayor longitud del reactivo sensible al gas problema.

La reacción para CO se puede esquematizar de la forma siguiente:5 CO + I2O5 → I2 + 5 CO2

Las reacciones colorimétricas son irreversibles. La colorimetría es un método de medida puntual,aunque el sistema de papel colorimétrico en contínuo (con rollos de papel en forma de casete) sepuede considerar contínuo y como uno de los pocos sistemas prácticos para la detección deisocianatos y fosgeno.

Con estos sistemas se pueden detectar todos los gases susceptibles de cambiar la coloración de una

sustancia en contacto con ella.3.1.5 Conductividad térmica

Este método se basa enla variación deconductividad térmica deun cuerpo caliente encontacto con otro.

La figura 11 representa laconductividad térmica delos principales gases conreferencia al aire a 0 ºC

(aire = 100).El sistema se basa en unpuente de Wheatstone(figura 12) con unasresistencias de platinocerradas en celdas.

El puente está enequilibrio cuando por las4 celdas circula el mismogas.


CH Cl3

Cl2

SO2

C6H

6

C3H

6O

C6H

14

C6H

12

H2S

CO2

N2O

Ar C

2H

6

NH3

NOCON

2

O2

CH4

Ne

HeH

2

Figura 11Conductividad térmica de los

principales gases conreferencia al aire a 0 ºC

100 200 300 400 500 600 700

Figura 10 - Ejemplo de un tubo colorimétrico

5

1

10

1

30

1

50

10

30

50

90

70

Capa filtrante

Capa reactiva

Escala de concentraciones (x10 en volumen)

CO



Si se introducen dos mezclas: - de aire en B y D; - aire + CO2

en A y C, al ser la conductividad del aire mayor que la del CO 2,B y D pierden más calor que A y C. Como consecuencia de ladiferencia de temperatura resultante y por tanto del valor de lasresistencias se produce un desequilibrio en el puente deWheatstone, el cual es medido por el galvanómetro (G) que esfunción de la concentración del gas distinto del aire que circula

por A y C.Actualmente este sistema se ha miniaturizado y se empleansensores en el que uno de los brazos del puente estáencapsulado con aire en su interior como gas de referencia.

Este método se aplica preferentemente para la detección depequeñas fugas en aplicaciones de laboratorio aunque tambiénse utiliza para localizar fugas en unidades de proceso.

Fotoionización (P.I.D.)

La detección de gases por fotoionización (Photo IonizationDetection) se utiliza para detección y medición de bajas concentraciones de sustancias químicas

ionizables tales como Compuestos Orgánicos Volátiles (V.O.C.s) y otros gases tóxicos.Un Photo Ionization Detector (PID) utiliza una fuente Ultravioleta (UV) ("Photo") para "Ionizar" unamuestra o corriente de gas y "Detectar" su concentración. La ionización ocurre cuando las moléculasde gas al pasar delante de la lámpara absorben la alta energía de la luz UV, que excitan lasmoléculas y se forman electrones con carga negativa y iones con carga positiva. Estas partículascargadas eléctricamente producen una corriente que se puede medir fácilmente. Los iones serecombinan al descargarse en los electrodos para volver a forma la molécula original. Por ello, estees un sistema no destructivo y las muestras pueden guardarse para hacer otros análisis.

Todos los elementos y sustancias químicas pueden ionizarse, pero difieren de la cantidad de energíaque precisan. La energía necesaria para separar un electrón y ionizar un compuesto es su Potencial

de Ionización (P.I.), medido en electrón volts (eV). Los Potenciales de Ionización están descritos enel apéndice 2.La energía de luz emitida por una lámpara UV se mide también en eV. Si el P.I. de una muestra de


G

Figura 12

P

A B

D C

Q

100,0 ppmSe mide la corriente yla concentración se

muestra en el display

El gas entra enel instrumento...

...pasa por lalámpara UV...

...una vezionizado...

...los iones de gas se descarganen los electrodos del sensor y se

produce una corriente.

El gas reformado saleintacto del

instrumento

Electrodo

Electrodo



gas es menor que la emisión eV de la lámpara, entonces la muestra se ionizará . El Bencenotiene un P.I. de 9,24 eV y puede verse con una lámpara de 10,6 eV. El Ácido Acético tiene un P.I.de10,66 eV puede verse solamente con una lámpara de 11,7 eV. El monóxido de carbono tiene unP.I. de 14,01 eV y no puede ser ionizado con una lámpara P.I.D.

Compuestos que se pueden detectar y medir:Orgánicos:

Aromáticos: - BTEX: benceno, etil benceno, tolueno, xileno...

Ketonas y Aldehídos: - Compuestos con enlace C=O : MEK, Acetaldehido...Hidrocarburos clorados: - Tricloroetileno (TCE) ...Compuestos de azufre: - Mercaptanos ...Aminas y Amidas: - Hidrocarburos conteniendo nitrógeno: Dietil amina, DMF ...Hidrocarburos no saturados: - Compuestos C = C y C ≡ C : Butadieno ...Hidrocarburos saturados (alifáticos): - Butano, Hexano ...Alcoholes: - Etanol, Isopropanol ...

Inorgánicos:Amoníaco, cloro ...Gases para semiconductores: Arsina ...

Un detector PID no puede medir:Radiación,Aire (N2, O2, CO2, H2O) ...Gases tóxicos comunes: (CO, HCN, SO2 ...)Gas NaturalGases Ácidos

Factores de Corrección

• Son coeficientes que nos indican la sensibilidad de un detector PID respecto a un gasdeterminado.

• Permite calibrar el detector con un gas y ver directamente la concentración de otro gas eliminandola necesidad de múltiples gases de calibración.

A.- Los Factores de Corrección (FC) miden la sensibilidad, tal como se ha mencionado. Cuantomenor sea el Factor de Corrección (FC) mayor será la sensibilidad del PID a este gas. En generallos compuestos aromáticos se ionizan más eficientemente que los hidrocarburos saturados tales


Potencial deIonización

(eV)

9,24

8,4

9,549,99 10,1

10,6610,5

11,3 11,5

12,1

14

8

15

13

14

12

10

9

11

Lámpara de 10,6 eV 11,7 eV

Estireno

Benceno

MEK C

lorur

odeVinilo

IPA

Etileno

AcidoAcético

Cloruro

deMe

tileno

Tetraclorurod

eCarbono

Oxígeno

MonóxidodeCarbono

Potenciales de Ionización (P.I.) de algunas sustancias comunes



como los alifáticos. Las ketonas se ionizan más eficientemente que los aldehídos y éstos mejor que los alcoholes. En la tabla inferior, el Benceno tiene un FC de 0,53. El PID es 18 veces mássensible al Benceno que al Etileno que tiene un FC de 9,9. En general es aceptable utilizar unPIDs para detectar gases con FC de hasta 10.

B.- Los FC son factores escalados utilizados para ajustar la sensibilidad de un PID para medir directamente un gas en particular comparándolo con el gas de calibración. Por ejemplo un PID esunas dos veces más sensible al Benceno (FC=0,53) si está calibrado para Isobutileno (FC=1,00).

Por ello si estamos midiendo 1 ppm de Benceno después de haber calibrado con Isobutileno,tenemos dos opciones:

• Leeremos aproximadamente 2 ppm en el display del PID. Si multiplicamos esta lectura por 0,53tendremos la lectura correcta del Benceno.

• Podemos aplicar el FC de 0,53 durante la calibración con lo que el display mostrarádirectamente la concentración de Benceno.

C.- Medida de mezclas de gases.

Un PID no puede separar los gases ni identificar los distintos componentes químicos de unamezcla. Los Factores de Corrección no hacen que el PID sea más específico a un determinadogas. Los FC ajustan la sensibilidad del detector para medir con precisión la concentración correctade un gas en particular.

D.- ¿Porqué se calibra con Isobutileno?El Isobutileno se utiliza para calibrar los PIDs porque su respuesta está en el punto medio de lasensibilidad de los PIDs. Es además relativamente fácil de obtener y no es tóxico ni inflamable a laconcentración utilizada para calibración. Aunque los PIDs se suelen calibrar con Isobutileno,también pueden ser calibrados con un gas ionizable. Por ejemplo si un PID se utiliza para medir solamente Cloruro de Vinilo, el PID se puede calibrar directamente con una concentraciónconocida de Cloruro de Vinilo.

E.-¿Cómo determinar si un gas determinado puede ser medido con un PID?

1.- Su Potencial de Ionización (P.I.) ¿es menor que la energía eV de la lámpara?

• Sí: Pasar al punto 2.

• No: En tal caso el PID no puede medir el gas.

• No se sabe: Contactar con Sensotran.


0,530,420,86

2,14

6

2,8

9,9

1 1,1

0

10

8

4

2

6

Lámpara de 10,6 eV 11,7 eV

E

stireno

B

enceno

M

EK

ClorurodeVinilo

IP

A

E

tileno

AcidoAcéti

co

Clorurode

Metileno

Tetracloruro

deCarbon

o

Algunos Factores de Corrección (FC) para sustancias comunes



2.- Su Factor de Corrección FC, es inferior a 10?

• Sí: el PID es un método apropiado para medir este gas.

• No: el PID no es sistema preciso de medida del gas en cuestión, pero puede ser un buenmedio para detectar fugas.

• No se sabe: Contactar con Sensotran.




Ventana UV

Cátodo

Anodo

Alimentación

Lámparas PID

Diferentes valores de lámpara disponibles:

Existen tres lámparas de distinto valor energético: 9,6 eV, 10,6 eV y 11,7 eV. La lámpara de 11,7eV produce la mayor energía de fotones y es capaz de ionizar más compuestos químicos. Aunqueaparentemente es la mejor lámpara, su vida es más limitada.

Todas las lámparas de 11,7 eV tienen una ventana fabricada con Fluoruro de Litio para transmitir mayor energía de luz UV. El Fluoruro de Litio es higroscópico y absorbe humedad del aire inclusocuando no se usa lo cual produce una disminución de la cantidad de luz emitida a través de laventana. Asimismo el Fluoruro de Litio se degrada por la luz UV emitida. Cuanto más tiempo seusa mayor es el deterioro de la lámpara.

Estos factores contribuyen a reducir la vida de la lámpara de 11,7 eV. Si las lámparas de 10,6 eVtienen una duración de 12 a 24 meses, las de 11,7 eV suelen durar de 2 a 3 meses solamente.Por este motivo las lámparas de 11,7 eV se deben utilizar únicamente para detectar compuestoscon un Potencial de Ionización superior a 10,6 eV (por ejemplo Cloruro de Metileno, Cloroformo,Formaldehído, etc.)

El cambio de lámpara es fácil y económico: nuestros sistemas de lámparas son los más

económicos y simples de manipular del mercado. Las lámparas de nuestros competidores sonmás caras y algunos requieren además kits de conversión. Las nuestras solamente precisancolocarlas en el instrumento, recalibrarlo y ya está listo para medir.

Lámparas de descarga UV utilizadas por la mayoría de fabricantes:

Se genera una corriente de alta tensión en una mezcla de gas através de dos electrodos. Los electrodos excitan directamente lamezcla de gas y se produce luz.

Las lámparas de descarga de electrodos son de un altoconsumo comparadas con las lámparas de descarga sinelectrodos. Los detectores de fotoionización portátiles que utilizan

lámparas de descarga de electrodos precisan pesadas baterías dealimentación que dificultan su manejo y transporte.

Las lámparas de descarga de electrodos se contaminan por laerosión de los electrodos que se depositan en las paredes de lalámpara y reducen su emisión. Podemos observar este efecto enlos extremos de los tubos fluorescentes se oscurecen al envejecer.Aunque una disminución del 10% en la emisión de luz UV no esdetectable por el ojo humano, ello puede afectar seriamente lalectura del instrumento precisando cada vez mayor frecuencia en la calibración y reduciendo la vidade la lámpara.

Las uniones metal / lámpara suelen fallar. Cuantas veces al

roscar una bombilla en el portalámparas se nos ha roto por subase. Este es un buen ejemplo para ilustrar sobre los frecuentesfallos en las uniones metal/cristal de las lámparas UV clásicas. Esdifícil unir metal y cristal y el interface entre estos elementos essiempre un punto débil de potenciales fallos.

Otro problema son las radiaciones de alta frecuencia. A menudopodemos oír un zumbido en los aparatos de radio portátiles cuandoestán situados próximos a luces fluorescentes. Las lámparas dedescarga de electrodos sufren el mismo problema de radiacionesde alta frecuencia.

Ventajas de nuestras nuevas lámparas sin electrodos:

La lámpara de RAE se coloca dentro del campo RF que excitaindirectamente el gas dentro de la lámpara y la enciende. Esto esparecido a como se usa un horno de microondas para cocer los alimentos. La lámpara y el alimento


Generador de RF

Electrodo



se excitan para radiar luz en la lámpara y calor en el alimento por medio de un campo externo.

Estas lámparas de descarga sin electrodos tienen un consumo de energía extremadamente bajolo cual es un factor esencial para disminuir el tamaño y el peso de los detectores de fotoionización(PID).

Al eliminar las uniones metal/cristal, las lámparas sin electrodos son muy robustas. Esto se haconseguido totalmente en la lámpara de 10,6 eV. El cristal de fluoruro de magnesio está soldado conláser al cristal de la lámpara.

Nuestras lámparas son excitadas por un campo eléctrico de baja frecuencia. Comparadas con laslámparas de electrodos este método elimina virtualmente las Interferencias de Radio Frecuencia.Otros PIDs utilizan un campo electromagnético para energizar sus lámparas de electrodosresultando altas Interferencias de Radio 4Frecuencia y Electro Magnéticas (RFI y EMI).

Ventajas del sensor de RAE:

A.- Respuesta rápida

El sensor situado directamente delante de lalámpara minimiza el volumen de la cámara demuestreo y con el sellado de la junta tórica

minimiza casi una respuesta instantánea en elMiniRAE. Esta respuesta extremadamenterápida permite una detección de fugas másprecisa e inmediata. Para demostrar estaparticularidad del MiniRAE, tomar un rotulador oun marcador de pizarra y trazar una línea sobreuna hoja de papel. El MiniRAE localizaráfácilmente esta línea en pocos segundos.

B. Respuesta rápida

Debido a que la muestra del gas pasa por delante de la ventana de la lámpara en lugar decircundarla toda ella, la parte superior de la lámpara puede ser sellada con una junta tórica. Esto

ayuda a disminuir los tiempos de respuesta y de recuperación del cero del instrumento ya queevita de que se acumulen gases alrededor de la lámpara. Esta disminución del tiempo derecuperación implica que cuando se toman muestras de diferentes espacios cerrados, el ciclototal será más corto que el de otros detectores, por lo que se podrán realizar más análisis en elmismo periodo de tiempo.

C. Baja interferencia con la humedad.

Situando el sensor frente a la ventana de la lámpara maximiza la exposición de la corrientelaminar del gas a la luz UV. Esto reduce drásticamente la interferencia de la humedad y de otrosgases no ionizables en el detector PID. Las moléculas de humedad absorben la luz UV de formasimilar al efecto que produce la niebla en los faros delanteros de su automóvil por lo que se debeconducir más lentamente ya que solo puede ver los objetos cercanos iluminados por los faros delauto.

Al colocar el sensor y la muestra de gas cerca de la fuente de luz UV, el detector RAE permite quela luz UV alcance las moléculas de gas antes que las de humedad puedan absorber o difundir laradiación UV. Esta respuesta tan rápida en el MiniRAE permite al usuario añadir externamenteuna membrana de Gore Tex (trampa de agua) para prevenir condensación en la entrada delMiniRAE. Este filtro externo es adicional al filtro hidrofobico interno en el detector y se recomiendaen espacios o muestras con humedad alta o cuando se utilice la lámpara de 11,7 eV. En cualquier caso, con esta membrana adicional, el tiempo de respuesta del detector es de sólo 5 segundos.

El detector de RAE no elimina el efecto de la humedad pero en comparación con otros detectoresPID este efecto queda drásticamente minimizado. Este método de eliminar la humedad en lugar de compensar con un circuito electrónico tiene mayores ventajas ya que compensandoelectrónicamente se actúa sobre el amplificador con lo que se pueden tener falsas alarmas yrequiere calibrar con mayor frecuencia el monitor.


UVLámpara

RAE

Entrada de lamuestra Salida de la

muestra

Sensor

Junta tórica



D. Menor limpieza de la lámpara.

El caudal laminar de la muestra de gas en los detectores deRAE que pasa frente a la ventana en lugar de pasar alrededor de la lámpara como en la mayoría de otros PIDsresulta que se ensucie mucho menos la lámpara ya que losvapores de disolventes no se acumulan sino que pasan por la cara delantera de la lámpara.


Entrada de la muestra

El gasrodea lalámparaen otros

PIDs

Salida de la muestra



3.2 Explosimetría.

Es la técnica utilizada para la detección, medición y alarma de la presencia de gases potencialmenteinflamables en la atmósfera. Ya sea en espacios abiertos o en recintos cerrados.

Donde, cómo y cuando se aplica (o debería aplicarse).

La explosimetría está íntimamente ligada con la seguridad en todas las zonas clasificadas 0, 1 y 2.Debe aplicarse en todas las zonas que tengan un riesgo potencial de explosión. Se pueden indicar

como ejemplo no limitativo las siguientes industrias y actividades:Fábricas de gas ciudad y de fraccionamiento de gas natural, terminales de recepción de GNL,plataformas de GNL:

• Salas de compresores.• Tanques de almacenamiento.• Bombas de GNL.• Válvulas de purga y de toma-muestras.• Intercambiadores de calor.• Salas de control próximas a las zonas de proceso o en las que entren tuberías con gas para

ser analizado.• Casetas de analizadores en la zona de proceso.

• Zona de carga de cisternas (ferrocarril y camión).• Zonas de conexión de mangueras y brazos de carga.• Terminales marítimos.• Centrales de aire acondicionado.• Galerías de servicios y de tuberías.

Plantas de almacenamiento y llenado de LPG (butano, propano)

• Tanques de almacenamiento.• Zona de llenado de botellas y su periferia.• Zona de carga de cisternas (ferrocarril y camión).

Refinerías de petróleo

• Como las plantas de GNL y además:• Bombas con productos inflamables.• Zonas con puntos calientes (con temperaturas próximas o superiores a las de autoignición

de los productos procesados).• Laboratorio de análisis cromatográfico (detección de hidrógeno)

Industria química y petroquímica

• Mismo criterio que enrefinerías.

Centrales nucleares

• Zonas de refrigeración conhidrógeno (alternador,

barras, etc.)Centrales térmicas (que funcionencon gas natural)

• Calderas.• Cámara de regulación de

GN.

Envasado de aerosoles con butano

• Máquinas de llenado.• Tanques de LPG.• Zona de bombas y/o

compresores.• Almacén de aerosoles.




DETECTOR DE GASES PARA INSTALACIÓN FIJA

Almacenes frigoríficos

• Salas de compresores de amoníaco.• Almacenamiento de amoníaco.• Baterías de válvulas.

Industrias extractoras de aceites

• Planta de extracción con hexano.• Planta de hidrogenación.

Industria alimentaria

• Salas de compresores de amoníaco.• Calderas y hornos de cocción.• Tanques de almacenamiento de inflamables.• Laboratorio cromatográfico (detección de hidrógeno).

Industria de perfumería

• Tanques de alcohol.• Bombas de alcohol.• Zona de mezclas.

Industria farmacéutica

• Zona de cerrado de inyectables.• Laboratorio cromatográfico.• Almacenamiento de inflamables.

Telefonía y telecomunicaciones

• Galerías de cables

Saneamiento y alcantarillado

• Plantas depuradoras (detección de metano).• Galerías de alcantarillado.

Hospitales

• Salas de calderas.

Industria del automóvil

• Zonas de motores, pintura...

Industria de electrodomésticos

• Cabinas de pintura.

Industria del vidrio y cerámica

• Hornos• Calderas.• Cámaras de regulación del GN.

Industrias de abrasivos

• Túneles de secado de disolventes.

Industrias de acabados textiles

• Túneles de secado.

Comunidades de vecinos

• Centrales de calefacción.• Baterías de gas.

etc.

¿Dónde se utilizarán los explosímetros?GUÍA PRÁCTICA SOBRE DETECCIÓN DE GASES 30



Hay varias respuestas:

Primero qué tipo de explosímetro: Fijo, transportable o portátil.

Los explosímetros fijos (figuras 13 y 14) se utilizarán en todas aquellas instalaciones que requieranuna vigilancia y una alarma para actuación manual o automática sobre dispositivos de seguridad ycontrol. El modelo a utilizar variará también en función de la aplicación y del tamaño de la instalación.

En una gran instalación petroquímica se estudiará teniendo en cuenta los datos del diseño de laplanta, equipo, vientos dominantes, etc. para definir el tipo y número de sensores y tamaño de launidad de control.En una pequeña instalación de una sala de calderas, el estudio será más sencillo, teniéndose encuenta la posición de los quemadores y eligiendo también el equipo menos complicado, acorde todoello con la inversión prevista para este tipo de instrumentación.

Los explosímetros transportables se utilizan en zonas clasificadas de una planta que, no disponiendonormalmente de explosímetros fijos, sea necesaria una monitorización contínua de la zona por tener que hacer trabajos en caliente, por ejemplo, para prevenir posibles invasiones de gases o vaporesinflamables procedentes de las zonas contiguas y alertar al personal o bien para queautomáticamente desconecte la corriente de alimentación al trabajo que se está realizando en lazona.

Se entienden por detectores transportables los que pueden desplazarse de un lado a otro de la

planta, ya sea a mano o en carritos y que algunos pueden unirse entre sí o a una central de controltambién transportable mediante cable eléctrico de conexiones. Son autónomos cuando incorporanbaterías recargables que permite utilizarlos sin depender de fuentes de suministro. Existen tambiénmodelos transportables que se pueden conectar a tomas de corriente antideflagrantes distribuidaspor la planta.

Los explosímetros portátiles o de bolsillo se emplean de forma generalizada para proteger al usuariocontra riesgos potenciales de atmósferas inflamables que pueda encontrarse en la zona a la quedeba acceder para desarrollar su trabajo.

Los hay de muchos y variados modelos, desde el simple explosímetro formado por el sensor y elmedidor analógico montado todo en una caja y que únicamente mide la concentración del gas en %del L.I.E. hasta el más completo de bolsillo (Figura

15) equipado con un microprocesador capaz dedar la alarma a dos niveles distintos deconcentración y que guarda en memoria la mayor concentración alcanzada desde la puesta enmarcha. Otros modelos (como el de la figura 20)combinan en un solo instrumento otros sensores,además del de inflamables, para detectar substancias tóxicas, deficiencia de oxígeno ycompuestos volátiles orgánicos (VOCs).

De todas formas cuando el riesgo a controlar esúnicamente de gases inflamables, se aconsejautilizar el equipo con sensor de inflamables única-

mente, pero sobretodo un modelo que incorporealarmas óptica y acústica que le avise del riesgoen el que se haya para evacuar la zona en caso necesario y que tenga una autonomía defuncionamiento suficientemente sobrada para el trabajo a realizar.

¿Cómo utilizar los explosímetros?Siempre en función del riesgo. Si deseamos por ejemplo hacer una barrera de detección que separeun patio de tanques de G.L.P. de una carretera o de una zona de proceso, deberemos tener encuenta las características del gas (normalmente más denso que el aire) los vientos dominantes, ladistancia a la carretera o unidad que se quiere separar... Si la carretera está relativamente cercadeberemos hacer un estudio de detección teniendo en cuenta que en el peor de los casos de que elviento sea tan suave o casi nulo y pueda desplazar los gases hacia la carretera diluyéndolos muy

poco, en este caso la distancia entre detectores la deberemos reducir al mínimo, aumentando por tanto el número de detectores. En estas circunstancias se aconseja que la distancia entre detectoressea menor de 10 m. y situados a unos 30 a 40 cm. del suelo, para evitar que la posible nube de gas


Figura 15: Explosímetro de bolsillo



pueda pasar entre dos detectores sin que sea detectada. Además deberemos prever detectores en laparte superior del tanque, junto a las válvulas de seguridad, para que en caso de apertura accidentalpueda formarse una nube de gas que, desplazada por el viento pueda pasar por encima de labarrera de detección.

Si se desean detectar fugas en una zona de bombas con productos inflamables haremos tambiénuna barrera alrededor. Normalmente se podrán distanciar entre sí los detectores unos 4 a 5 metrossituándolos próximos a las zonas de posibles fugas, como cierres de estopadas, válvulas...

Los explosímetros transportables se aplican siguiendo el mismo criterio que los fijos. Al poderlosdesplazar por la planta les da un gran margen de maniobra al posibilitar su uso en muchasaplicaciones. Se emplean normalmente en zonas clasificadas para montajes que requieren permisode fuego.

Los explosímetros portátiles o de bolsillo se utilizarán en las aplicaciones citadas anteriormenteconectándolos en el momento de entrar en la zona o antes si se trata de un recinto cerrado paracomprobar que no existe atmósfera inflamable. Mientras se esté trabajando deberá estar situadopróximo al lugar de trabajo para detectar cualquier desprendimiento de gas próximo al punto detrabajo. Si el peligro de fuga de gas solamente puede provenir del exterior en un recinto cerrado,deberá situarse junto a la puerta o abertura del recinto para que detecte la presencia del gas. Si elrecinto es un tanque por ejemplo y se debe trabajar por dentro pero el calor originado puedeatravesar la plancha, será necesario que otro operario esté fuera junto al punto caliente con otroexplosímetro para alertar la presencia de gases inflamables.

¿Cuándo utilizar los explosímetros?Siempre que el responsable del diseño o del departamento de seguridad o en definitiva elresponsable de la planta lo indique. En general se aplicarán según la experiencia adquirida enplantas de proceso similar o cuando la existencia de normas lo aconseje o bien esté obligado el usode tales detectores que definitivamente sirven para proteger las vidas y los bienes de las personas.

En cualquier caso es siempre preferible actuar por exceso en aplicar los medios para evitar quepueda ocurrir un accidente a que, por defecto, hayan de lamentarse accidentes que, en el mejor delos casos, serán más costosos que la inversión que hubiese supuesto adoptar las medidasadecuadas. Invertir en seguridad siempre es un buen negocio.

3.3 Oximetría.

Nos referiremos únicamente a la oximetría desde el punto de vista del control y monitorización deloxígeno en la atmósfera para garantizar la seguridad de las personas en recintos cerrados, pozos,galerías, etc., y también para el control de la atmósfera en lugares en que deba asegurarse ladeficiencia de oxígeno para prevenir riegos de explosión en depósitos, silos, molinos de polvo,instalaciones de transporte neumático, cintas transportadoras, etc.

La oximetría tiene mayoresaplicaciones que la explosimetríaya que (sin contar lasaplicaciones de proceso, control

de combustión etc.), se utiliza enlas mismas zonas que laexplosimetría y también enzonas no clasificadas y tandiversas como pueden ser cuevas, subterráneos, silos,incubadoras de bebés,invernaderos, almacenesfrigoríficos de atmósferacontrolada, laboratorios...

Los equipos, para lasaplicaciones de seguridad,quedan limitados a los modelospara instalación fija y los portátiles o de bolsillo. Ambos modelos con sensores certificados Ex ó sincertificación para uso en zona segura.


Figura 16 - Controlador conectado a PC consensores de oxígeno y gases tóxicos



La mayoría de detectores de oxígeno, tanto fijos como portátiles, utilizan sensores electroquímicos degel sólido, por su reducido tamaño, estabilidad del sensor y facilidad de mantenimiento.

En las instalaciones fijas los sensores se conectan a la unidad de control (Fig. 16) mediante con-ductores eléctricos. Los sensores se sitúan en los lugares en que se sospeche puedan concentrarsegases inertes en el caso de instalaciones para proteger las personas.

Los oxímetros portátiles de bolsillo protegen al usuario contra el riesgo de deficiencia de oxígeno enzonas potencialmente peligrosas, como alcantarillados, minas de carbón y minas de metales,galerías de cables, centrales nucleares, bodegas, depósitos que han sido inertizados y ventiladosposteriormente, salas o espacios protegidos con instalaciones contra incendios mediante CO2, etc.

Existen diferentes modelos de oxímetros de bolsillo, algunos que únicamente miden la concentraciónde oxígeno, otros miden y tienen niveles de alarma superior e inferior para alertar al usuario en casode una concentración superior o inferior a la permitida como el de la figura 17. Otros que ademásestán controlados por microprocesador y pueden, conectándolos a impresora o PC, proporcionar datos de los ni veles máximos y mínimos y curvas de concentración durante el trabajo, algunos deellos combinados con detección de gases tóxicos e inflamables (figura 20).

El oxímetro es un instrumento de protección personal que se debe utilizar siguiendo las consignas deseguridad. Antes de salir hacia la zona de trabajo se deberá comprobar el estado de las baterías, el

ajuste del medidor que deberá marcar 20,9 % en atmósfera limpia y la sensibilidad (inhalandosimplemente el aliento sobre el sensor, que reaccionará disminuyendo la concentración del medidor debido al CO2 contenido en la respiración).

Antes de entrar en la zona de riesgo se conectará y mantendrá en esta posición hasta que se salgade ella.

En caso de activación de la alarma se deberá salir inmediatamente de la zona teniendo en cuenta losefectos (descritos en el párrafo 2.2) que una deficiencia o aumento en la concentración de oxígenopuede producir en el organismo.


Fi ura 17: Oxímetro de bolsillo con alarmas



3.4 Toximetría.

En toximetría se utilizan diferentes técnicas de medición en función de las necesidades demonitorización o no del ambiente en contínuo, ya sea en instalaciones fijas, portátiles o de bolsillo.

Figura 18 - Unidad de control y detector de gases tóxicos con medidor

En las instalaciones fijas los métodos más utilizados son:

• Electroquímicos, con sensores distribuidos en los puntos de riesgo, conectados medianteconductores eléctricos a la unidad de control. Estos sensores suelen incorporar un medidor de la concentración del gas, de forma que el personal que se encuentre trabajado en lazona pueda conocer en todo momento la concentración de gas. Este medidor sirve tambiénpara contrastar y calibrar localmente o a distancia, el detector con gas patrón en los trabajosde ajuste de los equipos. (Fig. 18).

Los sensores deben estar certificados Ex si las zonas a proteger son Zona 1 ó Zona 2.

Algunos equipos transportables o portátiles estánbasados en los mismos principios que los fijos,siendo su tamaño más reducido. Se emplean enaplicaciones en que se precisa un control contínuo

del ambiente de trabajo.Los toxímetros de bolsillo de tipo electroquímico hantenido un gran desarrollo durante los últimos añosdebido a los riesgos a que se hallan sometidos lostrabajadores en las industrias químicas, galerías deservicios, cuerpos de bomberos, etc. Los que mayor difusión están teniendo son los monitores llamadosmultigas que sirven para detectar diferentes gases ovapores con un mismo instrumento, combinando por ejemplo detección de inflamables (con sensor catalí-tico), oxígeno, sulfhídrico y monóxido de carbono(con sensores electroquímicos) y compuestosvolátiles orgánicos (VOCs, con sensor defotoionización o P.I.D.) al mismo tiempo (Figura 19).

Estos modernos equipos, mediante unmicroprocesador incorporado, toman constantemente mediciones del ambiente, ya sea paragases inflamables, oxígeno, gases tóxicos y/o VOCs, promediándolas y emitiendo alarmas si laconcentración supera los valores TLV-STEL o TLV-TWA, memorizando estos valores (capacidadde memoria de unas 60 horas tomando datos cada minuto en cada uno de los cinco sensores) ypudiéndolos trasladar a impresora o PC para hacer histogramas y tener registrados los datos queen algún momento pueden ser útiles.


Figura 19 Detector multigases de bolsillo



Otros modelos de toxímetros de bolsillopueden controlar un amplio número degases (un solo gas al tiempo)simplemente sustituyendo el sensor (Figura 20).

• Infrarrojos no dispersivos a base una unidad de control que contiene el analizador, que obtiene lasmuestras del gas de las zonas protegidas a través de tubos, mediante una bomba de aspiración, opor difusión del gas en el mismo sensor. Este sistema puede ser puntual contínuo (figura 21) conun analizador por cada puntoprotegido, o secuencial discontinuo,que toma las muestras de losdistintos puntos protegidos medianteun programador. Este sistema tieneel inconveniente de que surespuesta es muy lenta en funciónde la distancia que deben recorrer las muestras de gas así como la

limitación de estas distancias enfunción de la pérdida de carga en lostubos, que según los diámetros,pueden alcanzar hasta unos 150 m.

Se utilizan también equipospuntuales, cuando la zona no estáclasificada y también en zonasclasificadas con equipos enenvolvente protegida antideflagranteo presurizada.


Figura 21 - Analizador fijo de CO2

por infrarrojos

Figura 20 - Toxímetro de bolsillo.



Asimismo existen analizadores deCO2 por infrarrojos en versión portátilcon salida de 4-20 mA y relé de

alarma (figura 22) y de bolsillo conposibilidad de almacenamiento dedatos y comunicación con PC (figura23).

Figura 22 Analizador portátil deCO2

En algunos analizadores de CO2 de bolsillo, seha alcanzado tal grado de miniaturización queel banco de análisis de infrarrojos mide tansólo unos 30 x 10 x 10 mm. Estos pequeñosmonitores que incorporan alarmas, sonademás capaces de almacenar datos de hasta

1.500 lecturas que posteriormente pueden ser volcados a PC vía puerto serie o de infrarrojos


Figura 23 Detector de CO2 por infrarrojos de bolsillo



3.5 Control de emisiones.

Este es un tema de actualidad muy candente sobre el que hay editadas obras muy documentadasy que aquí trataremos muy brevemente.

La emisión de contaminantes a la atmósfera es una preocupación constante de los gobiernos detodos los países desarrollados, ya que afecta directamente a toda la población. El controlar atiempo estas emisiones puede evitar que se produzca daños irreversibles en el medio ambiente.Para ello se van aplicando una serie de normas y controles a las industrias potencialmentecontaminadoras para que las emisiones que producen a través de chimeneas y otrasconducciones no empeoren el estado de nuestro ya maltrecho entorno atmosférico.

Desde 1970, que fue declarado por la ONU como “Año de Protección de la Naturaleza” se hancelebrado reuniones de técnicos y gobernantes para ir poniendo coto a los excesos de emisionesatmosféricas, resultando una serie de normas que queda resumida en el capítulo 7.

Relación de contaminantes más importantes de la atmósfera:

Contaminantes principales:

• Anhídrido sulfuroso.• Hidrocarburos.• Humos.• Monóxido de carbono.• Óxidos de nitrógeno.• Partículas de polvo en suspensión y otras que sedimentan.

Contaminantes especiales:

Derivados del azufre:

• Anhídrido sulfúrico.• Nieblas de ácido sulfúrico.• Ácido sulfhídrico.• Cloruros de azufre.

• Sulfuro de carbono.Derivados del nitrógeno:

• Amoníaco y sus derivados.• Ácido cianhídrico.• Ácido nítrico.• Cianógenos.• Cianuros.

Halógenos y sus derivados:

• Cloro.

• Flúor.• Bromo.• Yodo.• Ácido fluorhídrico.• Ácido clorhídrico.• Ácido bromhídrico.• Ácido yodhídrico.• Ácido fluosilícico.• Fluoruros.• Oxicloruro de carbono o fosgeno.




Otros compuestos inorgánicos:

• Arsénico y sus derivados.

Compuestos orgánicos:

• Acetileno.• Aldehídos.• Aminas.• Anhídrido y ácido maleico.• Anhídrido y ácido acético.• Ácido fumárico.• Anhídrido y ácido ftálico.• Compuestos orgánicos volátiles del azufre (mercaptanos y otros).• Compuestos orgánicos del cloro.• Compuestos orgánicos del plomo.• Piridinas y metilpiridinas (picolinas).

Partículas sólidas:

• Partículas no metálicas conteniendo fósforo, arsénico, antimonio, silicio, selenio, cloro y sus

compuestos.• Partículas de metales pesados conteniendo cinc, cadmio, plomo, cobre, mercurio, aluminio,hierro, manganeso, cromo, molibdeno, wolframio, titanio, vanadio y sus compuestos.• Partículas de metales ligeros conteniendo sodio, potasio, calcio, magnesio, berilio, y suscompuestos.• Partículas de sustancias minerales (asbestos).

Aerosoles:

• Aerosoles procedentes de las plantas de benceno.• Aerosoles procedentes de las plantas de alquitrán.

Varios:• Olores molestos.• Partículas radiactivas.

Normativa:




Zona de proceso

Zona de proceso

Producto acabado

Materias primas

OficinasControl

SeguridadPortería

Detector de gases sin certificación y sin display (para zona no clasificada)Detector de gases certificado antideflagrante y sin display (para zona clasificada)Detector de gases certificado antideflagrante con display y calibración a distancia por infrarrojos.

Central de control con tantos circuitos como detectores conectados. Calibración por infrarrojos.Central de control como la anterior, montada en envolvente certificada antideflagrante.

Leyenda:

Ejemplo de instalación fija de detección de gases y vapores inflamables




4.- Características de algunos gases y vapores peligrosos.

Características de explosividad y de toxicidad de los principales gases y vapores inflamables.

Notas recordatorias y aclaratorias a las columnas.

Temperatura de autoinflamación (columna 6)

Es la temperatura un producto ceba espontáneamente su combustión sin intervención de fuente

de ignición externa (llama, chispa).

Punto de destello (columna 7)

Es la temperatura mínima a la que una mezcla de vapores (emitidos por líquidos) y aire puede ser inflamada en condiciones normales de presión. Este concepto es muy importante, ya que explicaque una atmósfera no gaseosa a baja temperatura puede ser muy peligrosa a consecuencia de unaumento de la temperatura (caso de un depósito en el que se inician los trabajos de soldadura,por ejemplo). Es por ello que es preferible un control continuo de la atmósfera que un controlperiódico.

Densidad (columna 8)

Es el peso de un volumen determinado de gas o vapor con referencia al mismo volumen de aire.Esta densidad es dada para una temperatura ambiente de 20 ºC y varía naturalmente en funciónde la temperatura a la que se encuentra el producto.

Explosividad (columna 10)

Todo gas o vapor inflamable se caracteriza por sus límites inferior y superior de explosividad (L.I.E.y L.S.E.).

El L.I.E. es la concentración a partir de la cual una mezcla de aire / gas es inflamable. El L.S.E. esla concentración por encima de la cual la mezcla deja de ser inflamable debido a la falta deoxígeno y al exceso de gas. Por ejemplo el metano, principal constituyente del gas natural esexplosivo entre 5% (L.I.E.) y 15% (L.S.E.).

Un explosímetro se gradúa casi siempre de 0 a 100% del L.I.E. (5% en volumen de metano enaire en el ejemplo precedente). Debe avisar antes de alcanzar esta concentración peligrosa(normalmente al 20 ó 25% del L.I.E.).

Toxicidad (columna 11)

Sea o no inflamable, un producto puede ser peligroso como consecuencia de ser inhalado,absorbido o por simple contacto con la piel. En esta columna se indican los TLV-TWA (ThresholdLimit Value - Time Weighted Average, o sea Valor Límite Umbral - Media Ponderada en el Tiempo)para los productos inflamables mencionados, los límites ponderados expresados en p.p.m. (partespor millón) o en mg./m.3 para una jornada normal de trabajo de 8 horas y una semana laboral de40 horas, en que casi todos los trabajadores pueden estar expuestos día tras día sin efectos

adversos.Los valores TLV-STEL (Threshold Limit Value - Short Term Exposure Limit) o sea Valor LímiteUmbral - Límite de Exposición de Corta Duración expresados también en p.p.m. o en mg./m.3 es laconcentración máxima a la que pueden estar expuestos los trabajadores sin sufrir irritación odaños crónicos irreversibles en los tejidos o disminución de la capacidad o facultades del individuoque puedan aumentar las posibilidades de lesiones accidentales. Este valor se define como laexposición media ponderada durante un tiempo de 15 minutos, que no se debe sobrepasar enningún momento.

Estos datos han sido tomados de las tablas del A.C.G.I.H. (American Conference of GovernmentalIndustrial Hygienists). Se facilitan a título indicativo y aconsejamos a los responsables implicadosde contactar con este organismo para obtener una tabla más completa de los productos tóxicoscon datos más precisos y completos.




EQUIVALENCIAS DE LOS SIMBOLOS DE LOS VALORES ADOPTADOSPARA LAS SUBSTANCIAS TOXICAS

A1 - Carcinógenos confirmado en el ser humano: el agente es carcinógeno en los humanos deacuerdo con el peso de la evidencia de los estudios epidemiológicos, o en la evidenciaclínica convincente, en los humanos expuestos.

A2 - Carcinógenos con sospecha de serlo en el humano: el agente es carcinógeno en losanimales de experimentación a niveles de dosis, ruta o rutas de administración, puntos detipo histológico o por mecanismos que se consideran importantes en la exposición de lostrabajadores. Los estudios epidemiológicos disponibles son conflictivos o insuficientes paraconfirmar un aumento del riesgo de cáncer en los humanos expuestos.

A3 - Carcinógenos en los animales: el agente es carcinógeno en los animales de experimenta-ción a dosis relativamente elevadas, ruta o rutas de administración, puntos de tipohistológico o por mecanismos que no se consideran importantes en la exposición de lostrabajadores. Los estudios epidemiológicos disponibles no confirman un incremento delriesgo de cáncer en los humanos expuestos. La evidencia existente sugiere que no esprobable que el agente cause cáncer en los humanos excepto por rutas o niveles deexposición no frecuentes o poco probables.

A4 - No clasificados como carcinógenos en humanos: no hay datos adecuados para clasificar el agente en relación con su carcinogenicidad en los humanos y/o animales.

A5 - No sospechoso como carcinógeno en humanos: el agente no es sospechoso de ser carcinógeno en humanos basándose en los estudios epidemiológicos realizadosadecuadamente en éstos. De estos estudios se disponen de suficientes historias fiablesde seguimiento de la exposición durante largo tiempo, dosis suficientemente elevadas y dela potencia estadística adecuada para concluir que la exposición al agente no conlleva unriesgo significativo de cáncer para el humano. La evidencia que sugiera una ausencia decarcinogenicidad en los animales de experimentación se considerará si está apoyada por otros datos relevantes.

Las sustancias para las que no se dispone de datos sobre carcogénesis en humanos o en losanimales de experimentación se las designa como no carcinogénicas.

La exposición a carcinógenos debe ser mínima. Los trabajadores expuestos a los carcinógenosA1 sin valor TLV deben ser equipados adecuadamente para eliminar al máximo posible todaexposición. Para los carcinógenos A1 con valor TLV y para los A2 y A3, la exposición para lostrabajadores por cualquier vía de absorción, debe controlarse cuidadosamente a niveles tanbajos como sea posible por debajo del TLV. Para una descripción más completa y origen deestas denominaciones consultar las Pautas para la clasificación de los carcinógenos laboralesen la introducción a la 6ª edición de la Documentación de los Valores Límite, e IndicesBiológicos de Exposición.

Sustancias para las cuales existen BEIs (Índices Biológicos de Exposición) Sustancia identificada por otras fuentes como sospechosa o confirmada de ser carcinógena

en el hombre.

• Sustancia con TLV superior al Límite de Exposición Permisible (PEL) de la OSHA y/o alLímite de Exposición Recomendado (REL) del NIOSH. Para la revisión de los valores PELsde la OSHA consultar el boletín Fed. Reg. 58 (124): 35338-35351, de 30 de Junio de 1993 yenmiendas posteriores.

Nota: Se puede obtener la lista ampliada de los gases tóxicos con sus valores TLV, BEIs,etc. de la LIBRERÍA DE LA GENERALITAT VALENCIANA, Plaza de Manises, 3 - 46003 VALENCIA.




POTENCIALES DE IONIZACION DE LOS VOCs MAS CORRIENTES


Guia Practica Deteccion Gases

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