Detektor 4-gazowy - prawidłowy dobór
Detektor 4-gazowy stanowi podstawowe wyposażenie wielu jednostek ratownictwa, służb komunalnych oraz zakładów przemysłowych. Używany jest jako osobiste urządzenie bezpieczeństwa przy standardowych pracach, awariach czy czynnościach ratunkowych. Tak jak w innych branżach tak i tutaj warto aby detektor 4-gazowy był bezpieczny, dopasowany i odporny na warunki eksploatacji w danej branży. Prawidłowy dobór oznacza nie najlepsze parametry (np. największy zakres czy najwięcej funkcji) tylko najbardziej dopasowane. Na rynku są dostępne różne urządzenia, ale służą do różnych celów i nie ma urządzeń uniwersalnych do wszystkiego.
Najpierw warto określić potrzeby jakie występują w danej branży. Przykładowo w obiektach wodno-kanalizacyjnych głównym zagrożeniem będą gazowe produkty fermentacji zalegające w studniach i kanałach, a także występujące przy zrzutach ścieków lub w obiektach pompowni i krat. Co ważne może tutaj wystąpić niedobór tlenu, a tym samym nie będą się tu nadawały detektory w technologii katalitycznej, które wymagają tlenu do realizacji pomiaru. Poniewaz chronimy pracowników bardzo ważne, abyśmy mogli realizować pomiar wartości NDS i NDSCh dla gazów toksycznych.
Służby ratownicze potrzebują nieco szerszej funkcjonalności ponieważ mogą mieć do czynienia z różnymi instalacjami gazowymi, a także z instalacjami tlenowymi (czyli nadmiarem tlenu). Dodatkowo częstym zagrożeniem jest "czad" czyli tlenek węgla więc detektor 4-gazowy w przypadku tej branży będzie miał szersze zastosowanie. Istatna tu będzie odporność sensora gazów wybuchowych na gazy zatruwające i przekroczenia zakresu więc odpowiedni będzie sensor podczerwony.
Dobre dopasowanie detektora 4-gazowego to klucz do bezpiecznej pracy i ochrony użytkownika.
Detektor 4-gazowy - wybór gazów.
Detektor 4-gazowy to konfiguracja wykrywająca 4 najbardziej popularne gazy, które są najczęstszym zagrożeniem w wielu obiektach. Sensor metanu często nazywany sensorem gazów wybuchowych umożliwia pomiar metanu i ewentualne wykrywanie innch gazów palnych, jednak ich pomiar już nie jest prawidłowy. Można zamówić inną kalibrację sensora gazów wybuchowych np. na propan jeżeli mamy do czynienia głównie z instalacjami gazu płynnego lub np. pentan jeżeli detekotr jest przeznacozny dla zakładów produkcji styropianu. Ważne jest to, że detektor mierzy prawidłowo tylko gaz na jaki został skalibrowany. Inne gazy palne mogą zostać wykryte, ale detektor nie poda ich prawidłowej wartości. W niektórych miernikach udostępniane są tabele przeliczneiowe dla innych gazów, które umożliwiają przeliczenie wyniku z detektora przez odpowiednią liczbę dla danego gazu co umożliwia odczyt wartości danego gazu. W ten sposób mając detektor skalibrowany na metan możemy odczytać także pomiar np. dla propanu. Ten sensor umożliwa wykrywanie gazów wybuchowych zalegających w przestrzneiach zamkniętych lub gazu wyciekającego z instalacji czy zbiorników. Ponieważ zalegające gazy mogą występować w znacznym stężeniu warto aby ten sensor był odporny na przekroczenia zakresu.
Kolejnym gazem w detektorze 4-gazowym jest tlen. Ten sensor może działać w dwie strony mierząc zarówno spadek tlenu jak i jego wzrost. Każda z tych sytuacji jest groźna. Spadek tlenu może prowadzić do uduszenia natomiast nadmiar tlenu zwiększa palność substancji i w skrajnych przypadkach umożliwia spalanie materiałów normalnie niepalnych, a nawet samozapłon niektórych substancji (np. tłuszczu). Zwiększenie ilości tlenu może także zmieniać parametry wybuchowości substancji znacznie zwiększając ryzyko eksplozji. Tym samym detekcji tlenu użyjemy zarówno w przestrzeniach zamkniętych lub częściowo zamkniętych (np. wykopy, wyrobiska czy otwarta ładownia) gdzie zalegające gazy mogły wyprzeć tlen, w obiektach gdzie na skutek prac lub awarii mogło dojść do wyparcia tlenu przez inny gaz (np. podczas prac spawalniczych) jak i w obiektach gdzie znajdują się magazyny tlenu lub instalacje tlenowe, które przy rozszczelnieniu moga znacznie zwiększać ryzyko pożaru.
Detektor 4-gazowy musi być wyposażony także w sensor sierkowodoru w zakresie jego toksycznych właściwości. Jest to bardzo niebezpieczny gaz o charakterystycznym zapachu zgniłego jajka. Problem w tym, że już bardzo niskie stężenia są szkodliwe (rzędu kilku ppm), a powyżej ~200ppm porażony zostaje nerw węchowy i narażona osoba przestaje wyczuwać jego zapach. Złudne poczucie bezpieczeństwa oznacza w tym przypadku śmiertelne zagrożenie. Gaz ten występuje jako produkt procesów gnilnych w obiektach związanych ze ściekami (częste są wypadki związane z szambami lub studzienkami kanalizacyjnymi), przemyśle związanym z odpadami i ich przetwórstwem oraz w instalacjach przemysłowych.
Ostatnim gazem jest tlenek węgla zwany "czadem". Ten gaz powstaje przy niepełnym spalaniu gdy nie ma zbyt wystarczającej ilości tlenu do spalania danego paliwa. Niesprawne urządzenia gazowe, piece, spaliny silnikowe czy pożary to główne miejsca powstawania tlenku węgla. Wciąż niska świadomość zagrożenia oraz nieprawidłowa obsługa urządzeń grzewczych są przyczynami wielu wypadków z udziałem czadu. Dla służb ratowniczych oraz wielu branż jest to niezbędny element wyposażenia ostrzegający przed tym niewidzialnym i niewyczuwalnym niebezpieczeństwem.
Detektor czterogazowy - technologie pomiarowe.
W detektorach 4-gazowych możliwe jest zastosowanie różnych technik wykrywania gazów. Gazy toksyczne i tlen mierzone są za pomocą elektrochemicznych elementów sensorycznych, które charakteryzują się liniowością pomiaru, wysoką selektywnością oraz dobrymi właściwościami pomiaru. Istotna różnica przy wyborze detektora 4-gazowego pojawia się przy sensorze gazów wybuchowych. Dostępne są 3 technologie: najstarsza katalityczna, podczerowna i najnowsza MPS (Molecular Property Spectrometr - spektrometr właściwości molekularnych). Katalityczna używa do pomiaru zmiennej przewodności powstałej na skutek spalania gazu na powłoce katalitycznej. Takie rozwiązanie wymaga aby detektor czterogazowy pracował w otoczeniu tlenu ponieważ inaczej spalanie jest zaburzone lub przy całkowitym braku tlenu nie zachodzi wcale. Problem w tym, że wykonując pomiar w przestrzeniach zamkniętych, studniach czy zbiornikach często spotykamy się z sytuacją gdy tlen jest wyparty przez inne gazy. Użycie detektora czterogazowego z takim sensorem jest w takich miejscach niebezpieczne. Działa to także w drugą stronę. Gdy gazu palnego jest za dużo spalanie zachodzi bardzo intensywnie i sensor zużywa się zbyt szybko. Dlatego detektor czterogazowy z sensorem katalitycznym jest wrażliwy na przekroczenia zakresu pomiarowego oraz na gazy zatruwające. Wady te spowodowały powstanie innej technologii pomiarowej opartej o promieniowanie podczerwone (InfraRed). Sensor wysyła i odbiera promieniowanie podczerowne o odpowiedniej długości fali, a gaz palny, który się pojawi między nadajnikiem i odbiornikiem pochłania część tego promieniowania. W ten sposób detektor może określić obecność i ilość gazu w powietrzu. Ponieważ nie zachodzi żadna reakcja chemiczna to nie jest wymagany tlen do pomiaru, a więc możemy użyć takiego detektora czterogazowego do pomiarów w środowisku beztlenowym. Wysokie stężenia ani substancje zatruwające nie moga uszkodzić takiego detektora, a do tego pobiera on minimalne ilości prądu dzięki czemu np. miernik Multi Gas Clip IR może pracować nawet ok. 60 dni (2 miesiące) bez ładowania. Najnowocześniejszą technologią pomiarową jest MPS. Poprzednie rozwiązania miały jedną wspólną wadę. Nie mogły rozróżnić jaki gaz wybuchowy mierzą. Większość gazów palnych powoduje jakąś rekację. Sensor węglowodorów i gazów palnych MPS jest inny. Technologia mikroukładu elektromechanicznego MEMS (ang. ang. microelectromechanical system) pozwala na rozróżnianie jaki węglowdór jest mierzony, jego klasyfikację do jednej z 6 kategorii (obejmujacych także wodór) oraz co najważniejsze pozwala na rzeczywisty pomiar wybuchowości tzw. TrueLEL. Tego typu rozwiązanie jest bardzo przydatne przy pomiarach w zbiornikach, zakładach petrochemicznych, zakładach chemicznych, jednostkach ratownictwa chemicznego i specjalistycznego oraz jednostkach straży zlokalizowanej obok tego typu zakładów.
Tematykę technik pomiarowych szerzej przedstawiamy na podstronie sensory gazów i technologie pomiarowe.
Detektor 4-gazowy - właściwości pomiarowe.
Aby detektor czterogazowy spełniał dobrze swoją rolę musi móc mierzyć pożądane wartości. Rolą detektora 4-gazowego jest głównie ochrona użytkownika, a więc kluczowe będą przewidziane przepisami niebezpieczne poziomy stężeń NDS i NDSCh.
Dz.U.02.217.1833 Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy.
§1. 1. Ustala się wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń chemicznych i pyłowych czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy, określone w wykazie stanowiacym załącznik nr 1 do rozporządzenia.
§ 2. Wartości, o których mowa w § 1 ust. 1, określają najwyższe dopuszczalne stężenia czynników szkodliwych dla zdrowia, ustalone jako:
najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) - wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń;
najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh) - wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina;
najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe (NDSP) - wartość stężenia, która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczona w żadnym momencie.
§ 3. Wartości, o których mowa w § 1 ust. 2, określają najwyższe dopuszczalne natężenia fizycznego czynnika szkodliwego dla zdrowia - ustalone jako wartość średnia natężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.
Jak widać z powyższej tabeli są to dość niskie wartości i nie mogą być mierzone detektorami o zbyt dużych zakresach. Każde urządzenie pomiarowe posiada błąd pomiarowy. Przyjmując błąd na poziomie 3% otrzymamy następujace wartości.
Im wyższy zakres pomiarowy tym błąd będzie miał większą wartość. Z drugiej strony im niższy zakres tym łatwiej o jego przekroczenie i rozkalibrowanie urządzenia. Przy wyborze detektora cztero-gazowego trzeba odpowiednio dobrać zakres aby urządzenie spełniało swoją funkcję. Oznacza to, że dla tlenku węgla odpowiednimi zakresami będą 0-300ppm lub 0-500ppm, a dla siarkowodoru 0-100ppm.
Detektor 4-gazowy - budowa detektora
Detektor 4-gazowy posiada kilka podstawowych elementów. Dostępne są wersje dyfuzyjne (czyli takie, w których to gaz dochodzi do miernika) oraz wersje z pompką zasysającą gdzie dopływ gazu jest wymuszony wbudowaną elektryczną pompką membranową. Pierwszy model jest używany zwykle do codziennej ochrony osobistej w razie pojawienia się gazów w otoczeniu użytkownika, natomiast drugi umożliwia pobór próbki przed wejściem do danego pomieszczenia (oczywiście potem także używany jest jako detektor osobisty). Przy wyborze detektora 4-gazowego istotna jest jego funkcjonalność i obsługa, a ta nie powinna być zbyt skomplikowana aby użytkownik mógł się skupić na wykonywanej pracy. Duży, podświetlany wyświetlacz to podstawa aby odczyt wartości pomiarowych był możliwy w każdych warunkach. Alarm powinien być odpowiednio sygnalizowany akustycznie, wibracyjnie oraz optycznie za pomocą wielostronnych pasków LED. Mocna konstukcja zapewnia długą eksploatację co potwierdza się za pomoca stopnia ochrony IP. Zalecany stopień to IP67 (czyli wodoodporny). Oczywiście aby móc wykonywać pracę w strefach zagrożonych wybuchem niezbędny jest certyfikat ATEX. Eksploatacja nie może opierać się na konieczności ciągłego wysyłania detektora do serwisu z każdym drobiazgiem. Dlatego warto zwrócić uwagę na możliwość samodzielnej wymiany filtrów. W detektorze Multi Gas Clip Pump producent przewidział nawet specjalny wizjer umożliwiający podgląd stanu filtra oraz łatwą procedurę samodzielnej wymiany. Dostępne sa także bezobsługowe detektory nie wymagające kalibracji ani ładowania typu Multi Gas Clip Simple.
