Mantendo os trabalhadores seguros com uma detecção precisa de gás combustível

Três elementos são necessários para que uma substância queime:

• Combustível
• Calor
• Oxigênio

Este é o triângulo do fogo, e todos os três elementos são necessários para acender um gás. Se qualquer um destes três componentes for removido, então o potencial de incêndio ou explosão é eliminado. 

O componente combustível é freqüentemente um risco ocupacional em indústrias que precisam de um determinado gás para realizar trabalhos ou que está presente como um produto ou subproduto da produção. Em tais ambientes, o risco de combustão pode ser mitigado gerenciando sua liberação descontrolada ou acidental, as concentrações de oxigênio e a eliminação de fontes potenciais de ignição.

Normalmente, para proteção do trabalhador e da instalação, o foco deve ser o monitoramento da concentração de gás e a proximidade em direção ao limite explosivo inferior (%LEL) de um gás do canteiro de obras. Se a porcentagem estiver a 100% LEL, há quantidade suficiente do elemento combustível disponível para que ocorra a ignição. É crucial que os trabalhadores sejam notificados muito antes que a concentração do gás ambiente atinja 100% LEL. Dependendo da região, da jurisdição legislativa e do protocolo da empresa, isto pode significar configurar detectores de gás pessoais para alertar o usuário quando a presença de gás atingir um limite baixo de LEL de 10%, e então avisá-los para evacuar se a concentração atingir um limite alto de LEL de 20%. 

Tipos de Gases Combustíveis

Em geral, os gases combustíveis usados em ambientes de trabalho se enquadram em uma destas três categorias:

• Gases hidrocarboneto
• Gás hidrogênio
• Outros gases combustíveis (por exemplo, amoníaco)

A Ciência por trás dos Gases Hidrocarbônicos

Os compostos de hidrocarbonetos são responsáveis pela maioria dos riscos dos gases combustíveis no local de trabalho. Estes compostos orgânicos consistem apenas de carbono e hidrogênio. Quando um gás hidrocarboneto se mistura com oxigênio suficiente e temperaturas suficientemente altas, as ligações de hidrocarboneto são destruídas. O calor extremo pode ser produzido à medida que a transformação quebra o composto em dióxido de carbono e água, criando um risco significativo de combustão.

O risco do gás hidrogênio

Um processo semelhante acontece quando são aplicadas altas temperaturas ao gás hidrogênio mas, como não há átomos de carbono disponíveis, a reação produz apenas água e calor. Ao contrário do metano, o hidrogênio tem uma gama muito ampla de temperaturas onde é combustível.

Esteja Atento a Outros Gases Combustíveis

Outros gases encontrados em locais de trabalho industriais podem ser bastante tóxicos, além de serem combustíveis em certas concentrações. O sulfeto de hidrogênio (H2S), por exemplo, é considerado uma ameaça imediata à vida assim que atinge 100 partes por milhão (ppm), mas se torna combustível a 40.000 ppm. Isto significa que o gás é tóxico muito antes de existir o perigo de explosão. Muitas vezes acoplado em um dispositivo com um sensor de gás combustível, um sensor de gás H2S dedicado fornece um aviso avançado aos usuários quando os níveis de toxicidade são de baixa concentração e ameaçam o bem estar do usuário. Um limiar de alerta baixo é freqüentemente ajustado para 10 ppm enquanto que um alerta de gás alto ocorre a 20 ppm. 

Outros exemplos incluem:

• A amônia (NH3) pode ser imediatamente perigosa a 300 ppm, com um LEL a 150.000 ppm. Os sensores dedicados de NH3 são freqüentemente ajustados a um limite baixo de 25 ppm e a um limite alto de 50 ppm.
• O monóxido de carbono é uma ameaça de toxicidade imediata a 1.200 ppm, com um LEL de 109.000 ppm. Os sensores dedicados de CO são frequentemente definidos para um limite baixo de 50 ppm e um limite alto de 100 ppm.
• O cianeto de hidrogênio (HCN) é imediatamente perigoso a apenas 50 ppm, com um LEL de 40.000 ppm. Os sensores HCN dedicados são freqüentemente ajustados a um limite baixo de 5 ppm e a um limite alto de 10 ppm.

Propriedades dos Gases Combustíveis

Um gás combustível não reage necessariamente da mesma forma que outro. Aqui estão quatro fatores que impactam suas reações. 

Faixa inflamável

Todo gás combustível tem uma faixa inflamável. Além de um limite explosivo inferior, há também um limite explosivo superior (UEL). Se uma concentração de gás exceder o UEL, ele não pode mais entrar em combustão porque não há oxigênio suficiente. A faixa inflamável de um gás é a porcentagem de concentração do LEL até o UEL. 

Como porcentagem do volume no ar, o hidrogênio tem um limite de 4% de LEL e um limite superior de explosivos (UEL) de 75%. O metano tem uma faixa de inflamabilidade muito mais estreita de 5% LEL e 17% UEL, enquanto o propano é inflamável de 2,1% LEL a 9,5% UEL, com o hexano tendo 1,2% LEL e 7,4% UEL.

Ponto de fulgor

O ponto de inflamação de uma substância líquida é a temperatura mais baixa em que se produz vapor suficiente no ar para ter o potencial de combustão se exposta a uma chama ou fonte de ignição. Entretanto, as substâncias que permanecem na forma gasosa à temperatura ambiente comum não têm ponto de fulgor. O pentano tem um ponto de fulgor de -49ºC, portanto, será um gás à temperatura ambiente e à pressão atmosférica.

Temperatura de Ignição

A temperatura de ignição é a temperatura mais baixa na qual um líquido se vaporiza e se inflama, sem uma fonte de ignição. Isto pode ser significativamente diferente do ponto de fulgor de uma substância. Por exemplo, considerando o ponto de fulgor do pentano de -49ºC, bem abaixo da temperatura ambiente, sua temperatura de ignição é de 260ºC. 

Densidade relativa do vapor

Esta métrica compara a densidade de um gás com a densidade do ar ao redor. Se a densidade relativa do vapor for inferior a 1,0, ela tenderá a subir; se for superior a 1,0, ela tenderá a cair. Os gases que tendem a subir incluem:

• Hidrogênio: 0,07
• Metano 0,55
• Acetileno: 0,90

As que tendem a cair incluem:

• Etano: 1.04
• Propano: 1.56
• Butano: 2,05
• Pentano: 2,48
• Hexano: 2,97

Saber como um gás responde devido à sua densidade relativa de vapor pode ajudar a determinar onde colocar sistemas de monitoramento de gás. Os que têm uma métrica superior a 1,0 podem se instalar mais facilmente em espaços confinados, o que pode tornar mais prováveis concentrações mais elevadas de gás (e as combustões resultantes). 

Como monitorar os gases combustíveis

Os sistemas de detecção de gás combustível desempenham um papel crucial na proteção da força de trabalho ao fornecer alertas de gases combustíveis na área. Os sistemas devem:

• Dar aos trabalhadores um aviso prévio 
• Ativar protocolos de segurança para evacuá-los para locais seguros
• Fornecer os locais de exposição de gás para ajudar a direcionar os esforços de mitigação de vazamento de gás

Os três principais tipos de detectores de gás incluem:

• Monitores de detecção fixos
• Monitores de área
• Monitores pessoais de gás

Um programa abrangente incluirá uma mistura de tipos para criar um sistema confiável e abrangente.

Monitores fixos de detecção de gás

Este sistema é freqüentemente a primeira linha de defesa de uma empresa. Monitores fixos de detecção de gás são colocados em áreas onde existem riscos conhecidos de gás. Estes sistemas operam em uma base contínua, em comunicação com outros sistemas de instalações. Os objetivos são fornecer alerta precoce sobre uma possível liberação de gás, acionar o desligamento de equipamentos relevantes e iniciar a evacuação segura dos trabalhadores. A detecção fixa de gás é instalada em pontos individuais de uma instalação, de modo que não fornecem monitoramento universal das condições em todos os lugares. Há alguns locais de trabalho que utilizam monitores de área "temporários" como soluções mais permanentes devido a suas capacidades multi-gás e outras opções que dão flexibilidade adicional. 

Monitores de gás de área

Às vezes, os sistemas fixos de detecção de gás não são práticos, como ao redor de tanques, ou devem ser desativados para projetos de manutenção. Nesses casos, os monitores de área podem ser implantados de forma semi-fixada para fornecer um aviso prévio de um evento relacionado a gás. Os monitores de área também podem ser usados em situações temporárias ou quando uma camada adicional de monitoramento for considerada necessária, como em espaços confinados, ao longo de linhas e perímetros de cercas, locais de construção, locais remotos e muito mais. Eles também podem ser usados em situações de emergência, tais como durante uma resposta a um incêndio e hazmat, para indicar e monitorar zonas seguras e rastrear movimentos de pluma de gás.

Ao escolher sistemas de monitoramento de área, é recomendado verificar o grau de conectividade, durabilidade, facilidade de implantação e vida útil esperada da bateria.

Detectores de gás pessoais

Os detectores de gás sem fio e vestíveis são a linha de defesa mais importante para os indivíduos. Os dispositivos pessoais monitoram o ar ao qual estão sendo expostos diretamente e devem ser usados nas proximidades da zona de respiração do usuário. As empresas estabelecem limites pré-definidos para cada tipo de gás que é um risco com limites de sensores de gás combustível normalmente estabelecidos em 10% e 20% LEL para alarmes de gás baixo e alto - bem abaixo do perigo explosivo da concentração de 100% LEL. Se um nível de alarme de gás baixo ou alto for atingido, o dispositivo avisará o trabalhador em tempo real para que ele possa evacuar a área com segurança e as equipes possam rever a situação.

Falha do sensor: Seguro ou Inseguro?

Se um sensor falhar, dependendo do tipo de tecnologia, ele falhará de uma de duas maneiras - falha-para-segurança ou falha-para-segurança. A diferença é crucial. Com a primeira, o sensor alerta os usuários que ele não está mais operando corretamente. Com a segunda, o sensor não alerta o usuário e ele lerá 0% LEL, fornecendo falsa confiança a seu usuário de que tudo está bem e que ele continua a ser protegido. 

Este é o propósito dos testes diários de bump - para garantir que os sensores que lêem zero em circunstâncias normais sejam comprovadamente operacionais quando expostos a uma concentração conhecida de gás. Felizmente, a nova tecnologia do Espectrômetro de Propriedade Molecular (MPS) que introduzimos abaixo, está disponível para sensores de gás combustível que aumentam a confiança após um teste de bump que um trabalhador pode monitorar com segurança para gases inflamáveis. Os detectores de gás que falham em segurança oferecem o mais alto nível de proteção e a melhor chance de levar o trabalhador para casa em segurança após seu turno.

Conformidade

Muitas vezes, as empresas devem provar que os funcionários estão usando dispositivos regularmente e que os monitores de gás foram testados e calibrados de acordo com intervalos pré-determinados de acordo com as diretrizes regulamentares, tais como as aplicadas pela OSHA e pela NIOSH. 

• Teste de colisão - muitos sensores de gás fornecem uma leitura zero em um ambiente limpo, por isso é importante provar que o sensor está funcionando corretamente. O teste de colisão é o processo de aplicar uma pequena quantidade de gás ao sensor de gás para validar a funcionalidade adequada do dispositivo. Esta etapa também confirma que todas as luzes de advertência, alarmes audíveis e vibrações do monitor de gás estão funcionando como esperado.  
• A calibração de sensores de gás requer a aplicação de uma concentração conhecida de gás aos sensores específicos de um detector de gás por um determinado período de tempo para confirmar que o sensor está fornecendo leituras precisas. O processo de calibração também pode corrigir a "deriva" do sensor e ajustar os níveis de medição do sensor de gás para garantir que o dispositivo esteja fornecendo leituras precisas. As calibrações demoram um pouco mais que os testes de bump e não precisam ser realizadas com a mesma freqüência.

Tipos de Sensores de Gás Combustível LEL

Há três tipos de sensores em uso atualmente que monitoram e medem o limite explosivo inferior (LEL) de gases combustíveis:

• Sensores de esferas catalíticas (pellistor)
• Sensores infravermelhos não dispersivos (NDIR)
• Espectrômetro de Propriedade Molecular (MPS) sensor

Sensores de Conta Catalítica (Pellistor)

O medidor de combustão catalítico foi inventado na década de 1920. Os sensores Pellistor utilizam combustão controlada para detectar e medir uma variedade de gases inflamáveis. Os sensores contêm duas bobinas de platina cada uma embutida em contas de cerâmica separadas. O primeiro grânulo é revestido com um catalisador para promover a oxidação quando exposto a gases inflamáveis, para que se acenda mais cedo do que o normal. O segundo grânulo é tratado para desencorajar a oxidação catalítica, e atua como referência. O primeiro grânulo permite a combustão de uma quantidade muito pequena de gás inflamável - gerando calor e mudando a resistência da bobina de platina. A mudança de resistência é proporcional à quantidade de gás inflamável presente em um ambiente e é traduzida em uma leitura LEL% na tela do detector. 

Os sensores Pellistor, no entanto, têm algumas falhas. Devido à necessidade de aquecer constantemente os grânulos, eles estão com muita fome de energia e drenam a energia muito mais rapidamente do que as alternativas. Eles também são muito suscetíveis a envenenamento onde a exposição a vapores de produtos de limpeza e lubrificantes industriais comuns (por exemplo, WD-40) pode danificar permanentemente o sensor. E como eles são calibrados para um gás alvo, tipicamente metano, eles lutam para medir com precisão a exposição a outros hidrocarbonetos com os quais podem entrar em contato.

Sensores infravermelhos não dispersivos (NDIR)

Inventada nos anos 70, esta tecnologia utiliza luz infravermelha, brilhando através de um gás hidrocarboneto em um determinado comprimento de onda. Os sensores infravermelhos (IR) (às vezes chamados de sensores óticos, ou não dispersivos infravermelhos/NDIR) detectam a presença de gases inflamáveis medindo com precisão a absorção de luz infravermelha em freqüências específicas por várias moléculas de hidrocarboneto. Dentro do sensor, um emissor de infravermelho passa a luz por dois caminhos. Um caminho é usado para medir a absorção da luz pelos gases, o outro é usado como referência. Os detectores de luz em ambos os caminhos permitem ao sensor LEL medir a quantidade de gases inflamáveis ou combustíveis presentes, comparando a quantidade de luz absorvida em cada caminho. Os sensores NDIR compartilham o mesmo problema visto nos sensores de esferas catalíticas, pois eles só lêem com precisão o gás para o qual foram calibrados e não a faixa potencial de explosivos com os quais o usuário pode entrar em contato.  

Espectrômetro de Propriedade Molecular (MPS) Sensores

Lançada em 2020, esta nova tecnologia utiliza um sensor avançado para analisar um gás, utilizando propriedades específicas do gás para classificar adequadamente o gás ou mistura de gás em uma das seis categorias - hidrogênio, misturas contendo hidrogênio ou gás natural, e gases/misturas leves, médios ou pesados. Esta tecnologia de sensor fornece leituras precisas de gás combustível para sua vida útil esperada de mais de cinco anos com uma calibração de fábrica.

Sensor MPS: O Primeiro Detector de Gás Inflamável com o qual Você Pode Verdadeiramente Contar

Blackline Safety e NevadaNano colaboraram para trazer a sua empresa a próxima geração de detectores de gás combustível. Combinando os Detector de gás G7 e MPS ^TM Sensor de Gás Inflamável proporciona confiabilidade sem precedentes e precisão inquestionável, para que as equipes possam trabalhar com confiança sabendo que seus ambientes são verdadeiramente seguros.

Esta é a primeira grande inovação do detector de gás combustível em quatro décadas e suas características e benefícios transformacionais mudarão a forma como as empresas monitoram os ambientes de risco de forma inovadora. 

Este detector G7 multi-gás fornece monitoramento altamente preciso e simultâneo para uma dúzia dos gases inflamáveis mais comuns, sem a necessidade de calibrar para um gás específico ou usar fatores de correção. Estes incluem:

Esta tecnologia de ponta se integrará perfeitamente ao seu programa atual de segurança de detecção de gás, proporcionando rápida e facilmente um monitoramento de segurança sem precedentes para suas equipes e uma eficiência revolucionária para sua empresa.

Sistema Exclusivo de Classificação de Gás

Os dados do sensor MPS são comunicados ao Blackline Safety Nuvem para relatórios e visualização automatizada. Estas informações permitem às empresas, por exemplo, detectar a presença de hidrogênio em uma área de seu processo onde ele não estava presente nas medições anteriores.

As classificações de gás e mistura de gás incluem:

• Classe 1 - Hidrogênio
• Classe 2 - Mistura de hidrogênio e hidrocarbonetos
• Classe 3 - Metano ou gás natural
• Classe 4 - Gás leve ou mistura de gás leve (etano, propano, butano, isopropanol)
• Classe 5 - Gás médio ou mistura de gás médio (pentano ou hexano)
• Classe 6 - Gás pesado ou mistura de gás pesado (Tolueno ou xileno)

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Somos especializados em ajudar empresas a responder a emergências de gases tóxicos e combustíveis em tempo real, com a segurança dos trabalhadores em primeiro plano. Nossa visão é transformar o local de trabalho industrial através de tecnologia de segurança conectada para garantir que cada trabalhador tenha a confiança necessária para realizar o trabalho e voltar para casa em segurança.