Werknemers veilig houden met nauwkeurige detectie van brandbare gassen

Er zijn drie elementen nodig om een stof te laten branden:

• Brandstof
• Warmte
• Zuurstof

Dit is de branddriehoek, en alle drie de elementen zijn nodig om een gas te doen ontbranden. Als een van deze drie componenten wordt verwijderd, is de kans op een brand of explosie uitgesloten. 

De brandstofcomponent is vaak een beroepsrisico in industrieën die een bepaald gas nodig hebben om werkzaamheden uit te voeren of dat aanwezig is als product of bijproduct van de productie. In dergelijke omgevingen kan het risico van verbranding worden beperkt door het beheer van het ongecontroleerd of accidenteel vrijkomen ervan, de zuurstofconcentraties en de eliminatie van potentiële ontstekingsbronnen.

Voor de bescherming van werknemers en installaties moet de nadruk worden gelegd op de bewaking van de gasconcentratie en de nabijheid van de onderste explosiegrens (%LEL) van een gas op de werkplek. Als het percentage op 100% LEL ligt, is er genoeg van het brandstofelement beschikbaar om ontsteking te laten plaatsvinden. Het is van cruciaal belang dat werknemers ruim voordat de concentratie van het omgevingsgas 100% LEL bereikt, op de hoogte worden gebracht. Afhankelijk van de regio, het rechtsgebied en het protocol van het bedrijf kan dit betekenen dat persoonlijke gasdetectoren zo moeten worden geconfigureerd dat ze de drager waarschuwen wanneer de gasaanwezigheid een lage LEL-grens van 10% bereikt, en hen vervolgens waarschuwen om te evacueren als de concentratie een hoge LEL-grens van 20% bereikt. 

Soorten brandbare gassen

In het algemeen vallen brandbare gassen die op de werkplek worden gebruikt, in een van deze drie categorieën:

• Koolwaterstofgassen
• Waterstofgas
• Andere brandbare gassen (b.v. ammoniak)

De wetenschap achter koolwaterstofgassen

Koolwaterstofverbindingen vormen het merendeel van de gevaren van brandbare gassen op de werkplek. Deze organische verbindingen bestaan uitsluitend uit koolstof en waterstof. Wanneer een koolwaterstofgas zich mengt met voldoende zuurstof en voldoende hoge temperaturen, worden de koolwaterstofbruggen vernietigd. Er kan extreme hitte vrijkomen wanneer de verbinding door de omzetting wordt afgebroken tot kooldioxide en water, waardoor een aanzienlijk verbrandingsgevaar ontstaat.

Het risico van waterstofgas

Een soortgelijk proces vindt plaats wanneer hoge temperaturen worden toegepast op waterstofgas, maar omdat er geen koolstofatomen beschikbaar zijn, levert de reactie alleen water en warmte op. In tegenstelling tot methaan heeft waterstof een zeer breed temperatuurbereik waarin het brandbaar is.

Pas op voor andere brandbare gassen

Andere gassen die op industriële werkplekken worden aangetroffen, kunnen behoorlijk giftig zijn en bovendien bij bepaalde concentraties brandbaar. Waterstofsulfide (H2S), bijvoorbeeld, wordt als een onmiddellijke bedreiging voor het leven beschouwd zodra het 100 delen per miljoen (ppm) bereikt, maar wordt brandbaar bij 40.000 ppm. Dit betekent dat het gas giftig is lang voordat er gevaar voor explosie bestaat. Vaak gekoppeld in een toestel met een sensor voor brandbaar gas, waarschuwt een speciale H2S-gassensor de gebruiker wanneer de giftigheidsniveaus laag zijn en een bedreiging vormen voor het welzijn van de gebruiker. Een lage alarmdrempel is vaak ingesteld op 10 ppm, terwijl een hoog gasalarm optreedt bij 20 ppm. 

Andere voorbeelden zijn:

• Ammoniak (NH3) kan onmiddellijk gevaarlijk zijn bij 300 ppm, met een LEL bij 150.000 ppm. Specifieke NH3-sensoren zijn vaak ingesteld op een ondergrens van 25 ppm en een bovengrens van 50 ppm.
• Koolmonoxide is een onmiddellijke bedreiging voor de toxiciteit bij 1.200 ppm, met een LEL van 109.000 ppm. Specifieke CO-sensoren zijn vaak ingesteld op een ondergrens van 50 ppm en een bovengrens van 100 ppm.
• Waterstofcyanide (HCN) is onmiddellijk gevaarlijk bij slechts 50 ppm, met een LEL van 40.000 ppm. Specifieke HCN-sensoren zijn vaak ingesteld op een ondergrens van 5 ppm en een bovengrens van 10 ppm.

Eigenschappen van brandbare gassen

Het ene brandbare gas reageert niet noodzakelijk hetzelfde als het andere. Hier zijn vier factoren die hun reacties beïnvloeden. 

Brandbare Waaier

Elk brandbaar gas heeft een ontvlambaarheidsbereik. Naast een onderste explosiegrens is er ook een bovenste explosiegrens (UEL). Als een gasconcentratie de UEL overschrijdt, kan het niet meer ontbranden omdat er niet genoeg zuurstof is. Het ontvlambaarheidsgebied van een gas is het concentratiepercentage vanaf de LEL tot aan de UEL. 

Als percentage van het volume in lucht heeft waterstof een LEL-grens van 4% en een bovenste explosiegrens (UEL) van 75%. Methaan heeft een veel smallere ontvlambaarheidsband van 5% LEL en 17% UEL, terwijl propaan ontvlambaar is van 2,1% LEL tot 9,5% UEL, met hexaan van 1,2% LEL en 7,4% UEL.

Vlampunt

Het vlampunt van een vloeibare stof is de laagste temperatuur waarbij in de lucht voldoende damp ontstaat om bij blootstelling aan een vlam of ontstekingsbron tot ontbranding te kunnen komen. Stoffen die bij normale omgevingstemperaturen in gasvorm blijven, hebben echter geen vlampunt. Pentaan heeft een vlampunt van -49ºC, zodat het bij kamertemperatuur en atmosferische druk een gas zal zijn.

Ontstekingstemperatuur

De ontstekingstemperatuur is de laagste temperatuur waarbij een vloeistof verdampt en ontbrandt, zonder ontstekingsbron. Dit kan aanzienlijk verschillen van het vlampunt van een stof. Als pentaan bijvoorbeeld een vlampunt heeft van -49ºC, ver onder kamertemperatuur, dan is de ontstekingstemperatuur 260ºC. 

Relatieve dampdichtheid

Deze metriek vergelijkt de dichtheid van een gas met de dichtheid van de omringende lucht. Als de relatieve dampdichtheid kleiner is dan 1,0, heeft het de neiging te stijgen; als deze groter is dan 1,0, heeft het de neiging te dalen. Gassen die de neiging hebben te stijgen zijn onder andere:

• Waterstof: 0.07
• Methaan 0,55
• Acetyleen: 0,90

Degenen die de neiging hebben te vallen zijn:

• Ethaan: 1,04
• Propaan: 1.56
• Butaan: 2.05
• Pentaan: 2.48
• Hexaan: 2.97

Als men weet hoe een gas reageert op basis van zijn relatieve dampdichtheid, kan men bepalen waar gasmonitoringsystemen moeten worden geplaatst. Gassen met een dichtheid van meer dan 1,0 kunnen zich gemakkelijker in besloten ruimten vestigen, waardoor hogere gasconcentraties (en daaruit voortvloeiende verbrandingen) waarschijnlijker worden. 

Controle van brandbare gassen

Brandbare gasdetectiesystemen spelen een cruciale rol bij de bescherming van het personeel door te waarschuwen voor brandbare gassen in de omgeving. De systemen moeten:

• Geef werknemers een vroegtijdige waarschuwing 
• Activeer veiligheidsprotocollen om hen te evacueren naar veilige locaties
• de locaties van blootgestelde gassen opgeven om de inspanningen ter bestrijding van gaslekken te helpen sturen

Drie belangrijke soorten gasdetectoren zijn:

• Vaste opsporingsmonitors
• Gebiedsmonitors
• Persoonlijke gasmonitors

Een alomvattend programma zal een mengeling van types omvatten om een betrouwbaar en alomvattend systeem te creëren.

Vaste gasdetectiemonitors

Dit systeem is vaak de eerste verdedigingslinie van een bedrijf. Vaste gasdetectiemonitoren worden geplaatst in gebieden waar bekende gasgevaren bestaan. Deze systemen werken op continue basis, in communicatie met andere faciliteitssystemen. Het doel is vroegtijdig te waarschuwen voor een mogelijke gasontsnapping, de relevante apparatuur te doen uitschakelen en de veilige evacuatie van werknemers te initiëren. Vaste gasdetectie wordt geïnstalleerd op afzonderlijke punten in een faciliteit, zodat ze niet overal universele bewaking van de omstandigheden bieden.Er zijn sommige werklocaties die "tijdelijke" gebiedsmonitors gebruiken als meer permanente oplossingen vanwege hun multi-gas mogelijkheden en andere opties die extra flexibiliteit geven. 

Area Gas Monitors

Soms zijn vaste gasdetectiesystemen niet praktisch, zoals rond tankparken, of moeten ze worden uitgeschakeld voor onderhoudsprojecten. In die gevallen kunnen gebiedsmonitoren op een semi-vaste manier worden ingezet om vroegtijdig te waarschuwen voor een gasgerelateerde gebeurtenis. Gebiedsmonitoren kunnen ook worden gebruikt in tijdelijke situaties of wanneer een extra bewakingslaag noodzakelijk wordt geacht, zoals in besloten ruimten, langs afrasteringslijnen en perimeters, bouwterreinen, afgelegen locaties en meer. Ze kunnen ook worden gebruikt in noodsituaties, zoals bij brand en gevaarlijke stoffen, om veilige zones aan te geven en te bewaken en de bewegingen van de gaspluim te volgen.

Bij de keuze van systemen voor zonebewaking is het raadzaam te kijken naar de mate van connectiviteit, duurzaamheid, gebruiksgemak en de verwachte levensduur van de batterij.

Persoonlijke gasdetectoren

Draagbare, draadloze gasdetectoren zijn de belangrijkste verdedigingslinie voor personen. Persoonlijke apparaten bewaken de lucht waaraan ze rechtstreeks worden blootgesteld en moeten worden gedragen in de nabijheid van de ademzone van de gebruiker. Bedrijven stellen vooraf bepaalde grenzen voor elk gastype dat een risico vormt, waarbij de grenswaarden voor sensoren voor brandbaar gas gewoonlijk worden vastgesteld op 10% en 20% LEL voor lage en hoge gasalarmen - ruim onder het explosieve gevaar van de concentratie van 100% LEL. Als een laag of hoog gasalarmniveau wordt bereikt, waarschuwt het apparaat de werknemer in real-time zodat hij of zij het gebied veilig kan evacueren en teams de situatie kunnen beoordelen.

Sensorstoring: Veilig of onveilig?

Als een sensor uitvalt, zal dat, afhankelijk van het type technologie, op een van de volgende twee manieren gebeuren - fail-to-safe of fail-to-unsafe. Het verschil is cruciaal. Bij de eerste manier waarschuwt de sensor de gebruiker dat hij niet meer correct werkt. Bij de tweede manier waarschuwt de sensor de gebruiker niet en geeft hij 0% LEL aan, waardoor de gebruiker ten onrechte het vertrouwen krijgt dat alles in orde is en dat hij nog steeds beschermd is. 

Dit is het doel van dagelijkse bumptests - om ervoor te zorgen dat sensoren die onder normale omstandigheden nul aangeven, aantoonbaar werken wanneer zij aan een bekende gasconcentratie worden blootgesteld. Gelukkig is er nieuwe MPS-technologie (Molecular Property Spectrometer) beschikbaar voor sensoren voor brandbare gassen, die na een functietest het vertrouwen vergroot dat een werknemer veilig kan controleren op brandbare gassen. Gasdetectoren die fail-to-safe zijn, bieden de hoogste mate van bescherming en de beste kans om die werknemer na zijn dienst veilig thuis te krijgen.

Naleving

Vaak moeten bedrijven aantonen dat de werknemers de apparaten regelmatig gebruiken en dat de gasmonitoren met vooraf vastgestelde tussenpozen zijn getest en gekalibreerd volgens de richtlijnen van de regelgevende instanties, zoals die van het OSHA en het NIOSH. 

• Bump testen - veel gassensoren geven een nulwaarde in een schone omgeving, dus is het belangrijk te bewijzen dat de sensor correct functioneert. Een bumptest is het proces waarbij een kleine hoeveelheid gas op de gassensor wordt toegepast om de goede werking van het apparaat te valideren. Deze stap bevestigt ook dat alle waarschuwingslampjes, hoorbare alarmen en trillingen van de gasmonitor werken zoals verwacht.  
• Voor het kalibreren van gassensoren moet een bekende gasconcentratie gedurende een bepaalde tijd op de specifieke sensoren van een gasdetector worden toegepast om te bevestigen dat de sensor nauwkeurige meetwaarden geeft. Het kalibratieproces kan ook sensor "drift" corrigeren en de meetniveaus van de gassensor aanpassen om te verzekeren dat het toestel nauwkeurige meetwaarden levert. Kalibraties duren iets langer dan bumptests en hoeven niet zo vaak te worden uitgevoerd.

Soorten LEL-sensoren voor brandbare gassen

Er zijn tegenwoordig drie soorten sensoren in gebruik die de onderste explosiegrens (LEL) van brandbare gassen bewaken en meten:

• Katalytische kraal (pellistor) sensoren
• Niet-dispersief infrarood (NDIR) sensoren
• Moleculaire Eigenschap Spectrometer (MPS) sensor

Katalytische kraal (Pellistor) sensoren

De katalytische verbrandingsmeter werd uitgevonden in de jaren 1920. Pellistor-sensoren maken gebruik van gecontroleerde verbranding om een verscheidenheid van brandbare gassen op te sporen en te meten. De sensoren bevatten twee platina spoelen, elk ingebed in afzonderlijke keramische parels. De eerste kraal is gecoat met een katalysator om de oxidatie te bevorderen bij blootstelling aan brandbare gassen, zodat hij eerder ontbrandt dan normaal. De tweede kraal is behandeld om katalytische oxidatie te ontmoedigen en fungeert als referentie. De eerste kraal maakt de verbranding van een zeer kleine hoeveelheid brandbaar gas mogelijk - waarbij warmte vrijkomt en de weerstand van de platina spoel verandert. De weerstandsverandering is evenredig met de hoeveelheid brandbaar gas die in een omgeving aanwezig is en wordt vertaald in een LEL%-waarde op het scherm van de detector. 

Pellistor sensoren hebben echter een paar nadelen. Omdat de korrels voortdurend moeten worden verwarmd, zijn ze zeer energieverslindend en verbruiken ze veel sneller stroom dan de alternatieven. Ze zijn ook zeer gevoelig voor vergiftiging: blootstelling aan dampen van gewone industriële reinigingsmiddelen en smeermiddelen (b.v. WD-40) kan de sensor permanent beschadigen. En omdat ze gekalibreerd zijn op een doelgas, meestal methaan, hebben ze moeite om de blootstelling aan andere koolwaterstoffen waarmee ze in contact kunnen komen, nauwkeurig te meten.

Niet-dispersief infrarood (NDIR) sensoren

Deze technologie, die in de jaren 1970 werd uitgevonden, maakt gebruik van infrarood licht dat op een bepaalde golflengte door een koolwaterstofgas wordt geschenen. Infraroodsensoren (IR-sensoren) (soms optische sensoren of niet-dispergerende infrarood/NDIR-sensoren genoemd) detecteren de aanwezigheid van brandbare gassen door nauwkeurig de absorptie van infrarood licht bij specifieke frequenties door verschillende koolwaterstofmoleculen te meten. In de sensor laat een infraroodstraler het licht door twee paden gaan. Het ene pad wordt gebruikt om de absorptie van licht door gassen te meten, het andere wordt gebruikt als referentie. Lichtdetectoren op beide paden stellen de LEL-sensor in staat de hoeveelheid aanwezige brandbare of ontvlambare gassen te meten door te vergelijken hoeveel licht op elk pad wordt geabsorbeerd. NDIR-sensoren hebben hetzelfde probleem als katalytische kralensensoren, in die zin dat zij alleen nauwkeurig het gas aflezen waarvoor zij zijn gekalibreerd, en niet het potentiële bereik van explosieven waarmee de drager in contact kan komen.  

Moleculaire Eigenschappen Spectrometer (MPS) Sensoren

Deze nieuwe technologie, die in 2020 wordt gelanceerd, maakt gebruik van een geavanceerde sensor om een gas te analyseren, waarbij gasspecifieke eigenschappen worden gebruikt om het gas of gasmengsel op de juiste manier in te delen in een van de zes categorieën - waterstof, waterstofhoudende mengsels, of aardgas, en lichte, middelzware of zware gassen/mengsels. Deze sensortechnologie biedt nauwkeurige meetwaarden voor brandbaar gas gedurende de verwachte levensduur van meer dan vijf jaar met een fabriekskalibratie.

MPS Sensor: De eerste detector voor brandbare gassen waar u echt op kunt rekenen

Blackline Safety en NevadaNano hebben samengewerkt om uw bedrijf de volgende generatie detectoren voor brandbare gassen te bieden. De combinatie van de G7 gasdetector en MPS ^TM Sensor voor brandbaar gas bieden een ongekende betrouwbaarheid en onbetwistbare nauwkeurigheid, zodat teams vol vertrouwen kunnen werken in de wetenschap dat hun omgeving echt veilig is.

Dit is de eerste grote innovatie op het gebied van brandbaar gasdetectoren in vier decennia en de revolutionaire kenmerken en voordelen ervan zullen de manier waarop bedrijven risico-omgevingen bewaken, op baanbrekende wijze veranderen. 

Deze G7-multigasdetector biedt een zeer nauwkeurige, gelijktijdige bewaking van een twaalftal van de meest voorkomende ontvlambare gassen, zonder dat kalibratie op een specifiek gas of het gebruik van correctiefactoren nodig is. Deze omvatten:

Deze geavanceerde technologie kan naadloos worden geïntegreerd in uw huidige veiligheidsprogramma voor gasdetectie en zorgt snel en eenvoudig voor een ongeëvenaarde veiligheidsbewaking voor uw teams en een baanbrekende efficiëntie voor uw bedrijf.

Exclusief gasclassificatiesysteem

De gegevens van de MPS-sensor worden doorgestuurd naar de Blackline Safety Cloud voor geautomatiseerde rapportage en visualisatie. Met deze informatie kunnen bedrijven bijvoorbeeld de aanwezigheid van waterstof in een gebied van hun proces detecteren waar die bij eerdere metingen niet aanwezig was.

Gas en gasmengsel classificaties omvatten:

• Klasse 1 - Waterstof
• Klasse 2 - Waterstof en mengsel van koolwaterstoffen
• Klasse 3 - Methaan of aardgas
• Klasse 4 - Licht gas of mengsel van licht gas (ethaan, propaan, butaan, isopropanol)
• Klasse 5 - Middelgas of mengsel van middelgassen (pentaan of hexaan)
• Klasse 6 - Zwaar gas of zwaar gasmengsel (Tolueen of xyleen)

VERBIND U MET BLACKLINE SAFETY VOOR UW DETECTIE VAN BRANDBAAR GAS

Wij zijn gespecialiseerd in het helpen van bedrijven om te reageren op noodsituaties met giftige en brandbare gassen in realtime, waarbij de veiligheid van de werknemers voorop staat. Het is onze visie om de industriële werkplek te transformeren door middel van geconnecteerde veiligheidstechnologie om ervoor te zorgen dat elke werknemer het vertrouwen heeft om de klus te klaren en veilig naar huis terug te keren.