Εφαρμογές ανιχνευτών τοξικών και επιβλαβών αερίων στη βιομηχανία
Α) Αισθητήρες αερίου που χρησιμοποιούν φυσικές και χημικές ιδιότητες, όπως ημιαγωγούς (ελεγχόμενη επιφάνεια, ελεγχόμενος όγκος, βάσει δυναμικού επιφάνειας), με βάση την καταλυτική καύση, με βάση τη στερεά θερμική αγωγιμότητα, κ.λπ. κυψέλη, ηλεκτρόδιο ιόντων διαφράγματος, σταθερός ηλεκτρολύτης κ.λπ. Ανάλογα με τους κινδύνους, ταξινομούμε τα τοξικά και επιβλαβή αέρια σε δύο κατηγορίες: εύφλεκτα αέρια και τοξικά αέρια. Λόγω των διαφορετικών ιδιοτήτων και των κινδύνων τους, οι μέθοδοι ανίχνευσης ποικίλλουν επίσης. Τα εύφλεκτα αέρια είναι επικίνδυνα αέρια που απαντώνται συνήθως σε βιομηχανικά περιβάλλοντα όπως τα πετροχημικά, που αποτελούνται κυρίως από οργανικά αέρια όπως τα αλκάνια και ορισμένα ανόργανα αέρια όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Η έκρηξη των καύσιμων αερίων πρέπει να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις, οι οποίες είναι: μια ορισμένη συγκέντρωση καύσιμου αερίου, μια ορισμένη ποσότητα οξυγόνου και μια πηγή πυρκαγιάς με αρκετή θερμότητα για την ανάφλεξή τους. Αυτά είναι τα τρία στοιχεία της έκρηξης (όπως φαίνεται στο τρίγωνο έκρηξης στο αριστερό σχήμα παραπάνω), τα οποία είναι όλα απαραίτητα. Με άλλα λόγια, η απουσία οποιασδήποτε από αυτές τις συνθήκες δεν θα προκαλέσει πυρκαγιά ή έκρηξη. Όταν τα εύφλεκτα αέρια (ατμός, σκόνη) και το οξυγόνο αναμειγνύονται και φτάσουν σε μια ορισμένη συγκέντρωση, θα εκραγούν όταν εκτεθούν σε πηγή φωτιάς με συγκεκριμένη θερμοκρασία. Αναφέρουμε τη συγκέντρωση στην οποία εκρήγνυνται τα εύφλεκτα αέρια όταν εκτίθενται σε πηγή πυρκαγιάς ως όριο συγκέντρωσης εκρηκτικών, συντομογραφία ως όριο έκρηξης, το οποίο γενικά εκφράζεται σε%. Στην πραγματικότητα, αυτό το μείγμα δεν εκρήγνυται απαραίτητα σε καμία αναλογία ανάμειξης και απαιτεί ένα εύρος συγκέντρωσης. Η σκιασμένη περιοχή που φαίνεται στο σχήμα πάνω δεξιά. Όταν η συγκέντρωση του καύσιμου αερίου είναι κάτω από το LEL (ελάχιστο όριο έκρηξης) (ανεπαρκής συγκέντρωση καύσιμου αερίου) και πάνω από το UEL (μέγιστο όριο έκρηξης) (ανεπαρκές οξυγόνο), δεν θα συμβεί έκρηξη. Το LEL και το UEL των διαφορετικών εύφλεκτων αερίων είναι διαφορετικά (δείτε την εισαγωγή στο όγδοο τεύχος), το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη βαθμονόμηση των οργάνων. Για λόγους ασφαλείας, γενικά θα πρέπει να εκπέμπουμε συναγερμό όταν η συγκέντρωση του καύσιμου αερίου είναι στο 10% και στο 20% του LEL, όπου αναφέρεται το 10% LEL. Κάντε μια προειδοποίηση, ενώ το 20% LEL ονομάζεται συναγερμός κινδύνου. Γι' αυτό ονομάζουμε τον ανιχνευτή εύφλεκτων αερίων ανιχνευτή LEL. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το 100% που εμφανίζεται στον ανιχνευτή LEL δεν υποδεικνύει ότι η συγκέντρωση του καύσιμου αερίου φτάνει το 100% του όγκου του αερίου, αλλά μάλλον φτάνει το 100% του LEL, που ισοδυναμεί με το χαμηλότερο όριο εκρηκτικότητας του καύσιμου αερίου. Εάν είναι μεθάνιο, 100% LEL=4% συγκέντρωση όγκου (VOL). Κατά τη λειτουργία, ο ανιχνευτής που μετρά αυτά τα αέρια χρησιμοποιώντας τη μέθοδο LEL είναι ένας κοινός ανιχνευτής καταλυτικής καύσης. Η αρχή του είναι μια μονάδα ανίχνευσης διπλής γέφυρας (κοινώς γνωστή ως γέφυρα Wheatstone). Μια ουσία καταλυτικής καύσης επικαλύπτεται σε μια από τις συρμάτινες γέφυρες πλατίνας. Ανεξάρτητα από το εύφλεκτο αέριο, εφόσον μπορεί να αναφλεγεί από το ηλεκτρόδιο, η αντίσταση της συρμάτινης γέφυρας πλατίνας θα αλλάξει λόγω αλλαγών θερμοκρασίας. Αυτή η αλλαγή αντίστασης είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση του εύφλεκτου αερίου και η συγκέντρωση του εύφλεκτου αερίου μπορεί να υπολογιστεί μέσω του συστήματος κυκλώματος και του μικροεπεξεργαστή του οργάνου. Στην αγορά μπορούν επίσης να ληφθούν ανιχνευτές θερμικής αγωγιμότητας VOL που μετρούν απευθείας τη συγκέντρωση όγκου των εύφλεκτων αερίων, ενώ υπάρχουν ήδη ανιχνευτές που συνδυάζουν LEL/VOL. Ο εύφλεκτος ανιχνευτής VOL είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για τη μέτρηση της συγκέντρωσης όγκου (VOL) των εύφλεκτων αερίων σε περιβάλλοντα με έλλειψη οξυγόνου. Τοξικά αέρια μπορεί να υπάρχουν τόσο στις πρώτες ύλες παραγωγής, όπως οι περισσότερες οργανικές χημικές ουσίες (VOCs), όσο και στα παραπροϊόντα σε διάφορα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας, όπως η αμμωνία, το μονοξείδιο του άνθρακα, το υδρόθειο κ.λπ. Είναι οι πιο επικίνδυνοι παράγοντες για τους εργαζόμενους. Αυτό το είδος βλάβης δεν περιλαμβάνει μόνο την άμεση βλάβη, όπως σωματική δυσφορία, ασθένεια, θάνατο, κ.λπ., αλλά περιλαμβάνει επίσης μακροπρόθεσμη βλάβη στο ανθρώπινο σώμα, όπως αναπηρία, καρκίνο κ.λπ. TWA (8-ώρες στατιστικός σταθμισμένος μέσος όρος), STEL (επίπεδο βραχυπρόθεσμης έκθεσης 15 λεπτών), IDLH (άμεση θανατηφόρα δόση) κοινών τοξικών και επιβλαβών αερίων στον πίνακα
