Comment la détection de gaz dangereux protège les vies et les lieux de travail

Une augmentation du nombre de gaz dangereux pose une menace sévère pour l'humanité en général et pour les travailleurs dans de nombreuses industries. Ces gaz pourraient provenir de sources naturelles ou artificielles comme les industries chimiques, le raffinage du pétrole, la pierre, le plastique et la transformation alimentaire. En raison du risque qu'ils fuient dans l'environnement, des procédures de sécurité sont nécessaires pour protéger l'environnement et les travailleurs. Différents types de détecteurs de gaz sont utilisés pour détecter différents gaz tels que les polluants couramment présents comme le monoxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène, le chlorure de sulfonyle, la phosphine et le chlorure de nitrosyle.

Capteurs catalytiques

Les capteurs Pellistor/Perle Catalytique (CB), qui existent depuis près d'un siècle, peuvent répondre aux gaz inflammables tels que l'hydrogène, l'oxygène, le sulfure d'hydrogène, le méthane, le butane, le propane et le monoxyde de carbone. Ils ont deux perles : une perle active revêtue d'un catalyseur, qui réduit la température à laquelle le gaz l'entourant s'enflamme. À la suite de la combustion, cette perle chauffe, causant une différence de température entre elle et une perle de référence. La chaleur cause un changement de résistance en fonction du type et de la concentration du gaz. Puisque la perle est une branche d'un pont de Wheatstone, ce changement de résistance produit un signal de tension de sortie. Les capteurs de combustion à perle catalytique sont rapides et précis lorsqu'ils sont utilisés pour détecter un seul gaz. Cependant, cette technologie est sujette à l'empoisonnement du capteur par l'exposition aux silicones et aux composés de plomb.

De plus, dans les capteurs de détection multi-gaz, ces détecteurs de capteurs peuvent donner de fausses lectures pour tous les autres gaz s'ils sont calibrés sur un seul gaz. Le choix correct du gaz combustible pour la calibration dépend de l'application industrielle et du ou des dangers potentiels de gaz de cette industrie particulière. Par exemple, pour un distributeur de propane, le danger est le propane ; dans les égouts, le danger principal est le méthane.

Dans un environnement complexe avec plusieurs gaz combustibles, un certain nombre de questions doivent être considérées lors du choix d'un capteur, le plus important étant la Limite Inférieure d'Explosivité (LIE) — la concentration la plus faible (en pourcentage de volume) d'un gaz dans l'air capable de produire un éclair de feu en présence d'une source d'inflammation.

• Quels sont les gaz combustibles ?

• Quel gaz est le plus prévalent ?

• Quelles sont leurs concentrations en pourcentage de LIE ?

• Quel type de capteur avez-vous besoin — gaz unique ou multi-gaz ?

Les capteurs Spectromètre de Propriétés Moléculaires (MPS), une technologie propriétaire de NevadaNano (Sparks, NV), peuvent détecter la présence de gaz inflammables ou combustibles, y compris les mélanges, et les classer comme hydrogène, méthane, gaz léger, gaz moyen ou gaz lourd. Ils peuvent détecter rapidement un large spectre de gaz combustibles, y compris l'hydrogène et les hydrocarbures lourds. Les capteurs MPS, contrairement aux capteurs à perle catalytique, ne peuvent pas être empoisonnés car la mesure est basée sur des propriétés physiques plutôt que sur des réactions chimiques. Ils n'ont pas besoin de calibration et offrent une fonctionnalité fail-safe et des diagnostics intégrés pour notifier l'utilisateur si un capteur devient inutilisable ou compromis.

Le transducteur du capteur de gaz inflammable MPS est une membrane micro-usinée avec un chauffage Joule intégré et un thermomètre de résistance. Le transducteur micro-électromécanique (MEMS) est monté sur un circuit imprimé et emballé dans un boîtier robuste ouvert à l'air ambiant. La présence d'un gaz inflammable cause des changements dans les propriétés thermodynamiques du mélange air/gaz qui sont mesurés par le transducteur.

Une approche système pour la surveillance de la sécurité personnelle

Universal Site Monitoring (USM) — Darwin NT, Australie — a conçu et développé un système intégré de dispositifs portables de surveillance de la sécurité personnelle, de hubs de communication, et de logiciels de reporting et de gestion.

Le moniteur de sécurité personnel portable Hero existe en version standard, modèle 825, et en version certifiée ATEX/IECEx, modèle 715. Il détecte le Monoxyde de Carbone (CO), le Sulfure d'Hydrogène (H₂S), les gaz explosifs (LIE), et l'Oxygène (O₂), en utilisant des capteurs catalytiques. Il inclut des microcontrôleurs, des capteurs de gaz, un capteur de température, un accéléromètre, un gyroscope, un haut-parleur pour alarmes sonores, un module cellulaire, GNSS, et Zigbee.

Les capteurs de gaz utilisent un module convertisseur analogique-numérique (ADC) externe, qui convertit la sortie analogique des capteurs en format numérique. Les données numériques sont transférées vers un microcontrôleur en utilisant un protocole de communication série I2C.

L'accéléromètre et le gyroscope, ensemble avec le GNSS, sont utilisés pour déterminer la position du travailleur, la vitesse au sol, l'élévation, les glissades, trébuchements et chutes.

L'Interface de Données Universelle (UDI) système d'alerte intelligente et de navigation est une application web développée pour la salle de contrôle, pour surveiller les données en direct provenant du Moniteur de Sécurité Personnel. Le Moniteur de Sécurité Personnel affiche toutes les données sur un écran LCD et les envoie à l'Interface de Données Universelle pour la surveillance en temps réel, l'analytique, la configuration et la communication, en utilisant le réseau disponible, soit cellulaire, GNSS, ou Zigbee. L'entreprise a combiné le matériel et l'interface de données universelle (UDI) logiciel d'alerte intelligente et de navigation dans une solution de sécurité des travailleurs connectés avec connectivité cellulaire 2G/3G/4G intégrée.

Les déclencheurs et alarmes peuvent être définis à distance depuis une salle de contrôle pour une concentration élevée ou faible de détection de gaz, et le niveau d'alarmes peut également être configuré selon les exigences du site. L'opérateur à distance peut définir différents stades d'alarmes, alarmes critiques ou d'avertissement, et les définir en réponse à des concentrations spécifiques des quatre gaz détectés. Par exemple, l'utilisateur peut définir le déclencheur d'avertissement/alarme en réponse à 10 PPM de monoxyde de carbone ou moins, ou peut changer le niveau d'alarme d'avertissement à critique en réponse à 100 PPM de monoxyde de carbone ou plus.

Capteur de gaz Clip-On

La technologie de capteur Spectromètre de Propriétés Moléculaires (MPS) plus avancée a été utilisée dans les Capteurs de Gaz Clip-On à Faible Énergie (BLE) de USM. Ce capteur est certifié, stable, immunisé contre l'empoisonnement et ne nécessite pas de calibration. Il peut détecter jusqu'à quinze gaz inflammables LIE, ainsi que l'hydrogène, la pression atmosphérique, la température et l'humidité. Le Clip-On permet aux utilisateurs finaux de surveiller les risques de gaz sur le terrain en connectant leur flotte de téléphones mobiles à l'Interface de Données Universelle en utilisant l'application mobile General Asset Monitor pour appareils Android et iOS.

Moniteur biométrique

USM développe également un Moniteur Biométrique intrinsèquement sûr, qui détecte l'oxygène sanguin, le rythme cardiaque et la température corporelle des travailleurs. Les données sont transmises en temps réel à l'Interface de Données Universelle système d'alerte intelligente et de navigation via le Moniteur de Sécurité Personnel ou l'application mobile General Asset Monitor. Cet appareil peut surveiller les métriques de santé du travailleur avec des paramètres définis et peut aider à sauver des vies dans des environnements dangereux. Si un travailleur est connu pour avoir une condition cardiaque et qu'un certain rythme cardiaque peut être dangereux, un niveau d'alarme peut être défini pour ce travailleur spécifique. Chaque fois que leur rythme cardiaque dépasse la valeur définie, l'alarme sera déclenchée tandis que les données en direct continuent d'être envoyées à l'opérateur à distance dans la salle de contrôle. L'opérateur à distance peut voir le statut d'alarme sur le tableau de bord et contacter immédiatement l'individu ou envoyer une aide d'urgence.

Points d'accès Mesh

Les Points d'Accès Mesh (MAP) permettent la transmission sans fil des données entre le Moniteur de Sécurité Personnel et l'Interface de Données Universelle via un protocole de communication Zigbee. Les appareils Zigbee transmettent des signaux sur une courte distance (10 à 100 mètres), mais comme le MAP utilise un réseau mesh, chaque appareil reçoit et répète les signaux, les transmettant aux autres appareils du réseau à portée. Cela résout le problème de la réception de données dans des environnements difficiles impliquant des gaz dangereux, des températures élevées, une mauvaise qualité de l'air et l'humidité, ainsi qu'une mauvaise ligne de visée dans des endroits comme les mines souterraines.

Répondre aux besoins de différentes industries

Le gaz monoxyde de carbone est l'une des substances les plus dangereuses dans l'industrie de la fabrication d'acier, particulièrement autour des hauts fourneaux.

De nombreux gaz sont associés à l'exploitation minière et sont généralement divisés en types combustibles, toxiques et asphyxiants. Certains des gaz plus courants rencontrés sont le méthane, le dioxyde de carbone (CO₂), le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d'azote (NO, NO₂), le sulfure d'hydrogène (H₂S) et le dioxyde de soufre (SO₂). Le méthane est le gaz combustible explosif LIE le plus courant. Il est plus léger que l'air, inodore et explose à des concentrations entre 5 % et 15 %. Ces gaz dangereux sont souvent détectés lors du développement souterrain et du forage de surface et souterrain.

Les travailleurs dans les industries pétrolières et gazières font face au risque d'incendie et d'explosion en raison de l'inflammation de vapeurs ou gaz inflammables. Les gaz inflammables, tels que les gaz de puits, vapeurs et sulfure d'hydrogène, peuvent être libérés des puits, camions, équipements de production, ou équipements de surface tels que les réservoirs et les shakers de schiste. Les sources d'inflammation peuvent inclure l'électricité statique, l'énergie électrique, les flammes nues, la foudre, les cigarettes, les outils de coupe et de soudage, les surfaces chaudes et la chaleur frictionnelle.

Surveillance de sécurité intégrée

L'objectif d'un système de surveillance intégré de l'atmosphère dangereuse est de garder les travailleurs en sécurité en fournissant des informations précises sur l'état actuel de l'environnement, y compris les gaz dangereux, la température et l'humidité. Cette technologie aide également dans les opérations de sauvetage, lors de catastrophes en fournissant des informations sur l'emplacement exact de l'accident, où se trouve le personnel, et en fournissant une communication bidirectionnelle entre l'opérateur de la salle de contrôle de l'Interface de Données Universelle et les travailleurs en danger.

Cet article a été écrit par Umer Farooq, Ingénieur Commercial Technique, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australie). Pour plus d'informations, contactez M. Farooq à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer JavaScript pour la visualiser. ou visitez ici .