Le bon détecteur de gaz pour la bonne application
Créer un environnement de travail sain et sûr grâce à une détection de gaz fiable
Divers processus industriels produisent des gaz. Ces gaz peuvent être libérés, par exemple par des fuites. Ils peuvent provoquer des risques d'explosion et/ou d'incendie, un manque d'oxygène (suffocation) ou un empoisonnement. Pour gérer les processus et alerter les travailleurs, les entreprises doivent prendre des précautions pour détecter les gaz à temps afin de pouvoir prendre les mesures qui s'imposent. Cet article met l'accent sur certains aspects de la détection des gaz, sur les différents types de capteurs et sur la maintenance et l'étalonnage.
Installations fixes ou dispositifs portatifs
La détection et la surveillance des gaz potentiellement dangereux sont essentielles dans l'industrie de transformation pour garantir aux employés un environnement de travail sain et sûr. Les gaz peuvent être détectés à l'aide d'installations fixes ou de dispositifs portatifs. Il en existe de nombreux types, tailles et modèles. Prenons par exemple les détecteurs portatifs monogaz ou multigaz.
Ils peuvent contenir différents types de capteurs et être équipés d'une pompe d'échantillonnage. Ce type d'appareil est idéal pour assurer la sécurité personnelle de l'employé, par exemple lorsqu'il entre ou travaille dans un espace confiné. Ils peuvent détecter un manque ou un excès d'oxygène et/ou la présence de gaz toxiques, inflammables ou explosifs.
Il existe également des détecteurs de fuites portatifs. Les travailleurs utilisent ce type de détecteurs, par exemple, pour vérifier l'étanchéité des canalisations, des robinets et des raccords. Il est également possible de combiner la détection de fuites et la détection pour la sécurité des personnes. De nombreux détecteurs de gaz portatifs sont certifiés ATEX et étanches à la poussière et à l'eau (IP65 ou IP67), ce qui est idéal pour l'industrie.
Variantes fixes
Outre les détecteurs de gaz portatifs, il existe plusieurs variantes stationnaires. Celles-ci sont montées à un endroit fixe et surveillent des zones ou des processus spécifiques. Ils fournissent souvent un signal de sortie (tel que 4-20 mA) qui peut être intégré dans un réseau de contrôle et/ou un système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA). Lorsqu'une limite est dépassée, le système génère un signal. Les travailleurs présents sont alertés et des mesures peuvent être activées, telles qu'une ventilation active et/ou l'arrêt d'un processus.
Détecteur de gaz et fonction
Il existe différents types de détecteurs et d'analyseurs de gaz sur le marché. Selon la fonction, un type spécifique sera choisi. Pour déterminer l'appareil adéquat, il faut tenir compte d'un certain nombre d'éléments, tels que le type de gaz à mesurer/détecter, la sensibilité croisée avec d'autres gaz, la sensibilité à des facteurs externes tels que la température, l'humidité, l'intoxication, etc., la durée de vie prévue des capteurs, la consommation d'énergie, la vitesse et la précision de réponse souhaitées, le budget à dépenser, le temps prévu pour la maintenance, etc.
Capteurs électrochimiques
Les détecteurs de gaz peuvent comprendre différents capteurs, tels que des capteurs électrochimiques. Ceux-ci sont généralement conçus pour détecter ou mesurer un gaz particulier: O2, CO, H2S, CI2, SO2... Avec ce gaz, une réaction chimique se produit à l'intérieur du capteur.
Le capteur génère alors un petit courant électrique. Les capteurs électrochimiques galvaniques ont une durée de vie limitée. Celle-ci dépend, entre autres, de la quantité de gaz à laquelle ils sont exposés. À la fin de sa durée de vie, le capteur doit être remplacé et étalonné. Les capteurs électrochimiques ne sont pas disponibles pour tous les types de gaz. Les applications se situent principalement à de faibles concentrations, au niveau du ppm.
Les capteurs électrochimiques polarographiques peuvent être utilisés pour des concentrations élevées et faibles et, s'ils sont correctement entretenus, ont une très longue durée de vie.
La détection et la surveillance des gaz potentiellement dangereux sont essentielles dans l'industrie de transformation pour garantir un environnement de travail sain et sûr aux employés
Capteurs catalytiques
Un capteur catalytique est utilisé pour la détection des gaz inflammables et explosifs. Ces capteurs peuvent détecter une large gamme de gaz tels que l'hydrogène, le méthane et l'acétylène. Ils peuvent également détecter les vapeurs de liquides inflammables tels que l'essence et l'alcool. L'étalonnage avec le type de gaz le plus susceptible d'être rencontré par l'utilisateur est nécessaire avec ces types de capteurs. Les valeurs limites - pour donner un signal - sont également définies en conséquence.
Les capteurs catalytiques consomment une quantité d'énergie relativement importante. Si un tel capteur se trouve dans un appareil portatif, il doit être rechargé quotidiennement dans la plupart des cas. Par ailleurs, un capteur catalytique ne fonctionne correctement qu'en présence d'une quantité suffisante d'oxygène. C'est pourquoi vous verrez presque toujours ces capteurs combinés à un capteur d'oxygène (électrochimique) dans les appareils.
Les performances du capteur peuvent également être réduites par le contact avec des silicones, des composés de plomb et des gaz contenant du soufre, ce qui nuit à son bon fonctionnement et à sa durée de vie. Enfin, les fortes concentrations de gaz et les températures élevées réduisent la durée de vie tout en affectant la fiabilité. Les capteurs catalytiques sont utilisés pour les concentrations plus élevées (%LEL et/ou %VOL). Ils ne conviennent pas pour mesurer de faibles concentrations au niveau du ppm.
Capteurs infrarouges
La détection par infrarouge des gaz inflammables est une technique fiable et sûre dans les zones dangereuses. En absorbant une certaine longueur d'onde, la concentration spécifique du gaz est calculée. Cela permet de détecter les fuites à proximité des tuyaux ou des réservoirs de traitement, ainsi que dans les espaces clos présentant un risque d'accumulation de gaz. Les capteurs infrarouges sont souvent utilisés pour mesurer les composés d'hydrocarbures et le dioxyde de carbone (CO2).
Les capteurs consomment peu d'énergie. Ils sont pratiquement insensibles à la contamination, ont une longue durée de vie, offrent une grande précision, un temps de réponse rapide et sont indépendants de la présence d'oxygène. Cependant, ils présentent aussi des limites. Un capteur infrarouge ne convient pas à toutes les applications. Par exemple, il ne peut pas détecter l'hydrogène ou l'acétylène. Pour les situations où ces gaz peuvent être présents, un capteur catalytique est plus approprié.
Détection par photo-ionisation (PID)
La détection par photo-ionisation (PID) est couramment utilisée pour la détection et la mesure des composés organiques volatils (COV) tels que le toluène, le benzène et toutes sortes de solvants présents dans les processus industriels. Il s'agit d'un capteur non spécifique à large bande qui réagit à un grand nombre de composés organiques (COV) et à certains composants inorganiques tels que l'ammoniac (NH3). Ces gaz sont souvent explosifs et/ou hautement toxiques, d'où l'importance d'une détection fiable des fuites et de la protection des personnes.
Les capteurs infrarouges sont souvent utilisés pour mesurer les composés hydrocarbonés et le dioxyde de carbone (CO2).
Un capteur PID est étalonné avec un gaz de référence (généralement de l'isobutylène). Lors de la détection d'un autre COV, un facteur de réponse (FR) doit être utilisé. Les facteurs de réponse sont spécifiques à une certaine marque de capteur PID et à un certain type de lampe UV et ne peuvent pas être appliqués à d'autres marques sans distinction.
L'inconvénient des PID standard est qu'ils sont très sensibles à l'humidité et à la saleté. Par conséquent, de fausses alarmes peuvent se produire. Cependant, plusieurs technologies innovantes sont appliquées aujourd'hui et éliminent pratiquement cette sensibilité. Il s'agit par exemple de la technologie Fence Electrode (insensible à l'humidité) et de la technologie Typhoon (résistante aux conditions météorologiques difficiles).
Maintenance et étalonnage
Pour garantir la précision et la fiabilité des détecteurs de gaz portatifs, il est recommandé de les soumettre à un test de déclenchement quotidien. Ce test consiste à placer un gaz ou un mélange de gaz de test devant le détecteur de gaz. Cela permet de vérifier si tous les capteurs fonctionnent encore et si l'appareil génère un signal d'alarme. Le test de déclenchement n'est pas un étalonnage, mais un test de fonctionnement. Il est également recommandé d'étalonner périodiquement un détecteur de gaz portatif.
Il s'agit d'offrir un gaz ou un mélange de gaz d'étalonnage, après quoi l'écart par rapport aux concentrations mesurées est déterminé et consigné dans un certificat d'étalonnage. Si l'écart observé approche ou même dépasse l'écart maximal spécifié, l'appareil doit être ajusté. Cette opération nécessite presque toujours un logiciel spécial.
Il est conseillé de faire réaliser l'étalonnage dans un laboratoire d'étalonnage agréé par la marque. Les spécialistes sont en mesure de fournir différents gaz à différentes concentrations, ce qui leur permet d'étalonner l'appareil en plusieurs points.
Avec certaines marques, il est possible d'effectuer le test de déclenchement et parfois l'étalonnage de manière entièrement automatique et par l'utilisateur lui-même à l'aide d'une station d'accueil spéciale. Toutefois, l'entretien périodique et le remplacement éventuel des filtres et des capteurs nécessitent l'intervention d'un centre de service agréé.
Entretien de l'analyse des gaz stationnaires
La détection stationnaire des gaz est entretenue et étalonnée périodiquement par un technicien de service sur site, en fonction du type de capteur. De nos jours, de nombreux analyseurs de processus en ligne sont équipés de fonctions d'autosurveillance, de diagnostic et d'algorithmes. Cela leur permet de prévoir la fréquence de la maintenance et de l'étalonnage. Toutes les informations, c'est-à-dire non seulement les valeurs mesurées et les messages d'erreur, mais aussi les paramètres de qualité internes (état) des capteurs de processus, sont transmises numériquement à des unités supérieures de surveillance des processus.
Il est essentiel que le capteur ou le détecteur de l'analyseur soit propre et en bon état. Il est prudent pour l'utilisateur de vérifier régulièrement que les étalons utilisés sont conformes (date de péremption, stockage, manipulation). Par ailleurs, la méthode d'étalonnage est très importante. L'entretien et l'étalonnage sont un métier. Il est recommandé qu'ils soient effectués par des spécialistes de l'analyse ayant les connaissances nécessaires.
Oxygénomètres
La mesure de l'oxygène est la plus courante dans l'industrie de transformation. La sécurité est une raison importante de son utilisation. Par exemple, dans un mélange de gaz potentiellement explosif, seule une quantité limitée d'oxygène doit être présente pour éviter une explosion. Dans ce cas, la vitesse de mesure est une préoccupation importante. Pour garantir un temps de réponse rapide (<2 s), les mesures d'oxygène sont souvent effectuées dans les lignes de traitement. Dans le même coin, vous trouverez également des analyseurs de CO. Le CO ou monoxyde de carbone peut être généré, par exemple, par auto-inflammation dans les silos de stockage de produits secs et poussiéreux. Ici aussi, une mesure continue et une détection rapide sont essentielles pour prévenir les situations dangereuses.
En collaboration avec 7Solutions, All Safety, EURO-INDEX en Elscolab
