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 ontsteken. Als een van deze drie componenten wordt verwijderd, wordt de kans op brand of explosie geëlimineerd. 

De brandstofcomponent vormt vaak een beroepsrisico in industrieën die een bepaald gas nodig hebben om hun werk te kunnen uitvoeren of waar dit gas aanwezig is als product of bijproduct van de productie. In dergelijke omgevingen kan het risico op verbranding worden beperkt door het beheer van ongecontroleerde of accidentele vrijkoming, de zuurstofconcentraties en het elimineren van mogelijke ontstekingsbronnen.

Voor de bescherming van werknemers en faciliteiten moet de focus doorgaans liggen op het monitoren van de gasconcentratie en de nabijheid van de onderste explosiegrens (% LEL) van een gas op de werkplek. Als het percentage 100% LEL bedraagt, is er voldoende brandstof aanwezig om ontbranding te veroorzaken. Het is van cruciaal belang dat werknemers ruim voordat de concentratie van het omgevingsgas 100% LEL bereikt, worden gewaarschuwd. Afhankelijk van de regio, de wettelijke bevoegdheid en het protocol van het bedrijf kan dit betekenen dat persoonlijke gasdetectoren zo moeten worden geconfigureerd dat ze de drager waarschuwen wanneer de gasconcentratie 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

Over het algemeen vallen brandbare gassen die op de werkplek worden gebruikt onder een van deze drie categorieën:

• Koolwaterstofgassen
• Waterstofgas
• Andere brandbare gassen (bijv. ammoniak)

De wetenschap achter koolwaterstofgassen

Koolwaterstofverbindingen vormen het grootste deel van de brandbare gasgevaren op de werkplek. Deze organische verbindingen bestaan uitsluitend uit koolstof en waterstof. Wanneer een koolwaterstofgas zich vermengt met voldoende zuurstof en bij voldoende hoge temperaturen, worden de koolwaterstofbindingen vernietigd. Er kan extreme hitte ontstaan wanneer de transformatie de verbinding afbreekt tot kooldioxide en water, waardoor een aanzienlijk brandgevaar ontstaat.

Het risico van waterstofgas

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

Wees u bewust van andere brandbare gassen

Andere gassen die op industriële werkplekken voorkomen, kunnen naast brandbaar zijn bij bepaalde concentraties ook behoorlijk giftig zijn. Waterstofsulfide (H2S) wordt bijvoorbeeld beschouwd als een direct levensgevaar zodra het 100 delen per miljoen (ppm) bereikt, maar wordt brandbaar bij 40.000 ppm. Dit betekent dat het gas al giftig is lang voordat er explosiegevaar bestaat. Een speciale H2S-gassensor, die vaak in combinatie met een brandbare gassensor in een apparaat wordt gebruikt, waarschuwt gebruikers wanneer de toxiciteit laag is en een gevaar vormt voor hun gezondheid. Een lage waarschuwingsdrempel wordt vaak ingesteld op 10 ppm, terwijl een hoge gaswaarschuwing optreedt bij 20 ppm. 

Andere voorbeelden zijn:

• Ammoniak (NH3) kan bij 300 ppm direct gevaarlijk zijn, met een LEL van 150.000 ppm. Speciale NH3-sensoren worden vaak ingesteld op een ondergrens van 25 ppm en een bovengrens van 50 ppm.
• Koolmonoxide vormt een onmiddellijke toxiciteitsdreiging bij 1.200 ppm, met een LEL van 109.000 ppm. Speciale CO-sensoren worden vaak ingesteld op een ondergrens van 50 ppm en een bovengrens van 100 ppm.
• Waterstofcyanide (HCN) is al bij slechts 50 ppm direct gevaarlijk, met een LEL van 40.000 ppm. Speciale HCN-sensoren worden vaak ingesteld op een ondergrens van 5 ppm en een bovengrens van 10 ppm.

Eigenschappen van brandbare gassen

Het ene brandbare gas reageert niet noodzakelijkerwijs hetzelfde als het andere. Hier zijn vier factoren die van invloed zijn op hun reacties. 

Ontvlambaar bereik

Elk brandbaar gas heeft een ontvlambaarheidsbereik. Naast een ondergrens voor explosiviteit is er ook een bovengrens voor explosiviteit (UEL). Als de gasconcentratie de UEL overschrijdt, kan het niet meer ontbranden omdat er onvoldoende zuurstof aanwezig is. Het ontvlambaarheidsbereik van een gas is het concentratiepercentage tussen de LEL en 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, en hexaan 1,2% LEL en 7,4% UEL heeft.

Vlampunt

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

Ontbrandingstemperatuur

De ontbrandingstemperatuur is de laagste temperatuur waarbij een vloeistof verdampt en ontbrandt, zonder dat er een ontstekingsbron nodig is. Dit kan aanzienlijk verschillen van het vlampunt van een stof. Het vlampunt van pentaan ligt bijvoorbeeld ver onder kamertemperatuur, namelijk -49 ºC, terwijl de ontbrandingstemperatuur 260 ºC is. 

Relatieve dampdichtheid

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

• Waterstof: 0,07
• Methaan 0,55
• Acetyleen: 0,90

Degenen die de neiging hebben om te vallen zijn onder andere:

• Etaan: 1,04
• Propaan: 1,56
• Butaan: 2,05
• Pentaan: 2,48
• Hexaan: 2,97

Als je weet hoe een gas reageert vanwege zijn relatieve dampdichtheid, kun je beter bepalen waar je gasbewakingssystemen moet plaatsen. Gassen met een waarde van meer dan 1,0 kunnen zich makkelijker ophopen in kleine ruimtes, waardoor er sneller hogere gasconcentraties (en dus brand) kunnen ontstaan. 

Hoe brandbare gassen te monitoren

Detectiesystemen voor brandbare gassen spelen een cruciale rol bij de bescherming van werknemers door te waarschuwen voor brandbare gassen in de omgeving. Systemen moeten:

• Geef werknemers een vroegtijdige waarschuwing 
• Activeer veiligheidsprotocollen om hen naar veilige locaties te evacueren.
• Geef de locaties van gasblootstellingen door om te helpen bij het nemen van maatregelen om gaslekken te beperken.

De drie belangrijkste soorten gasdetectoren zijn:

• Vaste detectiemonitors
• Gebiedsmonitors
• Persoonlijke gasdetectoren

Een uitgebreid programma omvat een mix van verschillende soorten om een betrouwbaar en uitgebreid systeem te creëren.

Vaste gasdetectiemonitors

Dit systeem vormt vaak de eerste verdedigingslinie van een bedrijf. Vaste gasdetectiemonitors worden geplaatst in gebieden waar bekende gasgevaren bestaan. Deze systemen werken continu en staan in verbinding met andere faciliteitssystemen. Het doel is om vroegtijdig te waarschuwen voor een mogelijke gaslekkage, de betreffende apparatuur uit te schakelen en een veilige evacuatie van werknemers in gang te zetten. Vaste gasdetectie wordt op individuele punten in een faciliteit geïnstalleerd, zodat ze geen universele monitoring van de omstandigheden overal bieden.Er zijn enkele werkplekken die "tijdelijke" gebiedsmonitors gebruiken als meer permanente oplossingen vanwege hun multigasmogelijkheden en andere opties die extra flexibiliteit bieden. 

Gasdetectoren voor ruimtes

Soms zijn vaste gasdetectiesystemen niet praktisch, bijvoorbeeld rond tankparken, of moeten ze worden uitgeschakeld voor onderhoudswerkzaamheden. In die gevallen kunnen gebiedsmonitors 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 nodig wordt geacht, zoals in besloten ruimtes, langs hekken en omheiningen, bouwplaatsen, 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 gaspluimen te volgen.

Bij het kiezen van gebiedsbewakingssystemen is het raadzaam om te letten op de mate van connectiviteit, duurzaamheid, gebruiksgemak en verwachte levensduur van de batterij.

Persoonlijke gasdetectoren

Draagbare, draadloze gasdetectoren vormen de belangrijkste verdedigingslinie voor individuen. Persoonlijke apparaten monitoren de lucht waaraan ze direct worden blootgesteld en moeten in de buurt van de ademhalingszone van de gebruiker worden gedragen. Bedrijven stellen vooraf gedefinieerde limieten in voor elk type gas dat een risico vormt, waarbij de limieten voor brandbare gassen doorgaans worden ingesteld op 10% en 20% LEL voor lage en hoge gasalarmen – ruim onder het explosiegevaar van de 100% LEL-concentratie. Als een laag of hoog gasalarmniveau wordt bereikt, waarschuwt het apparaat de werknemer in realtime, zodat hij of zij het gebied veilig kan verlaten en teams de situatie kunnen beoordelen.

Sensorstoring: veilig of onveilig?

Als een sensor defect raakt, kan dit, afhankelijk van het type technologie, op twee manieren gebeuren: fail-to-safe of fail-to-unsafe. Het verschil is cruciaal. In het eerste geval waarschuwt de sensor de gebruiker dat hij niet meer correct functioneert. In het tweede geval waarschuwt de sensor de gebruiker niet en geeft hij 0% LEL aan, waardoor de gebruiker ten onrechte denkt dat alles in orde is en dat hij nog steeds beschermd is. 

Dit is het doel van dagelijkse bump-tests: ervoor zorgen dat sensoren die onder normale omstandigheden nul aangeven, bewezen functioneren wanneer ze worden blootgesteld aan een bekende gasconcentratie. Gelukkig is er nieuwe MPS-technologie (Molecular Property Spectrometer) beschikbaar voor brandbare gassensoren, die het vertrouwen na een bump-test vergroot dat een werknemer veilig kan controleren op brandbare gassen. Gasdetectoren die fail-to-safe zijn, bieden het hoogste niveau van bescherming en de beste kans dat werknemers na hun dienst veilig thuiskomen.

Naleving

Vaak moeten bedrijven aantonen dat werknemers de apparaten regelmatig gebruiken en dat de gasmonitors volgens vooraf vastgestelde intervallen zijn getest en gekalibreerd, conform de wettelijke richtlijnen zoals die worden opgelegd door OSHA en NIOSH. 

• Bump-test – veel gassensoren geven een nulwaarde aan in een schone omgeving, dus het is belangrijk om te controleren of de sensor correct functioneert. Een bump-test is een proces waarbij een kleine hoeveelheid gas op de gassensor wordt aangebracht om te controleren of het apparaat correct functioneert. Deze stap bevestigt ook dat alle waarschuwingslampjes, geluidsalarmen en trillingen van de gasmonitor naar behoren werken.  
• Voor het kalibreren van gassensoren moet gedurende een bepaalde tijd een bekende gasconcentratie op de specifieke sensoren van een gasdetector worden aangebracht om te controleren of de sensor nauwkeurige meetwaarden levert. Het kalibratieproces kan ook 'drift' van de sensor corrigeren en de meetniveaus van de gassensor aanpassen om ervoor te zorgen dat het apparaat nauwkeurige meetwaarden levert. Kalibraties duren iets langer dan bump-tests en hoeven minder vaak te worden uitgevoerd.

Soorten LEL-sensoren voor brandbare gassen

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

• Katalytische parelsensoren (pellistor)
• Niet-dispersieve infraroodsensoren (NDIR)
• Moleculaire eigenschappen spectrometer (MPS) sensor

Katalytische parelsensoren (pellistoren)

De katalytische verbrandingsmeter werd uitgevonden in de jaren twintig van de vorige eeuw. Pellistorsensoren maken gebruik van gecontroleerde verbranding om verschillende brandbare gassen te detecteren en te meten. De sensoren bevatten twee platina spoelen die elk in afzonderlijke keramische bolletjes zijn ingebed. Het eerste bolletje is bedekt met een katalysator om oxidatie te bevorderen wanneer het wordt blootgesteld aan brandbare gassen, zodat het eerder ontbrandt dan normaal. Het tweede bolletje is behandeld om katalytische oxidatie tegen te gaan en dient als referentie. De eerste kraal maakt de verbranding van een zeer kleine hoeveelheid brandbaar gas mogelijk, waardoor warmte wordt gegenereerd en de weerstand van de platina-spiraal verandert. De weerstandsverandering is evenredig aan de hoeveelheid brandbaar gas die in een omgeving aanwezig is en wordt omgezet in een LEL%-waarde op het scherm van de detector. 

Pellistor-sensoren hebben echter ook enkele nadelen. Omdat de bolletjes constant verwarmd moeten worden, verbruiken ze veel stroom en raken ze veel sneller leeg dan alternatieve sensoren. Ze zijn ook erg gevoelig voor vergiftiging: blootstelling aan dampen van gangbare industriële reinigingsmiddelen en smeermiddelen (bijv. WD-40) kan de sensor permanent beschadigen. En omdat ze gekalibreerd zijn voor een bepaald gas, meestal methaan, hebben ze moeite om de blootstelling aan andere koolwaterstoffen waarmee ze in contact kunnen komen nauwkeurig te meten.

Niet-dispersieve infraroodsensoren (NDIR)

Deze technologie, die in de jaren 70 werd uitgevonden, maakt gebruik van infraroodlicht dat met een bepaalde golflengte door een koolwaterstofgas wordt gestraald. Infraroodsensoren (IR-sensoren) (ook wel optische sensoren of niet-dispersieve infraroodsensoren/NDIR-sensoren genoemd) detecteren de aanwezigheid van brandbare gassen door de absorptie van infraroodlicht bij specifieke frequenties door verschillende koolwaterstofmoleculen nauwkeurig te meten. In de sensor laat een infraroodzender licht door twee paden gaan. Het ene pad wordt gebruikt om de absorptie van licht door gassen te meten, het andere pad wordt als referentie gebruikt. Lichtdetectoren op beide paden stellen de LEL-sensor in staat om de hoeveelheid aanwezige brandbare of ontvlambare gassen te meten door te vergelijken hoeveel licht in elk pad wordt geabsorbeerd. NDIR-sensoren hebben hetzelfde probleem als katalytische parelsensoren, namelijk dat ze alleen het gas nauwkeurig meten waarvoor ze zijn gekalibreerd, en niet het potentiële bereik van explosieven waarmee de drager in contact kan komen.  

Sensoren voor moleculaire eigenschappen spectrometer (MPS)

Deze nieuwe technologie, die in 2020 op de markt is gebracht, maakt gebruik van een geavanceerde sensor om een gas te analyseren. Op basis van gasspecifieke eigenschappen wordt het gas of gasmengsel vervolgens ingedeeld in een van de zes categorieën: waterstof, waterstofhoudende mengsels, aardgas en lichte, middelzware of zware gassen/mengsels. Deze sensortechnologie levert nauwkeurige metingen van brandbare gassen gedurende de verwachte levensduur van meer dan vijf jaar met een fabriekskalibratie.

MPS-sensor: de eerste detector voor brandbare gassen waarop u echt kunt vertrouwen

Blackline Safety en NevadaNano hebben samengewerkt om uw bedrijf de volgende generatie brandbare gasdetectoren te bieden. Door de G7-gasdetector en MPS ^TM Flammable Gas Sensor bieden ongekende betrouwbaarheid en onbetwistbare nauwkeurigheid, zodat teams met een gerust hart kunnen werken in de wetenschap dat hun omgeving echt veilig is.

Dit is de eerste grote innovatie op het gebied van brandbare gasdetectoren in veertig jaar en de revolutionaire functies en voordelen ervan zullen de manier waarop bedrijven risicovolle omgevingen monitoren ingrijpend veranderen. 

Deze G7-multigasdetector biedt zeer nauwkeurige, gelijktijdige monitoring van een tiental van de meest voorkomende brandbare gassen, zonder dat er gekalibreerd hoeft te worden op een specifiek gas of dat er correctiefactoren gebruikt hoeven te worden. Deze omvatten:

Deze geavanceerde technologie kan naadloos worden geïntegreerd in uw huidige veiligheidsprogramma voor gasdetectie en biedt snel en eenvoudig ongekende veiligheidsmonitoring voor uw teams en baanbrekende efficiëntie voor uw bedrijf.

Exclusief gasclassificatiesysteem

De gegevens van de MPS-sensor worden doorgegeven aan de Blackline Safety Cloud voor automatische rapportage en visualisatie. Met deze informatie kunnen bedrijven bijvoorbeeld de aanwezigheid van waterstof detecteren in een deel van hun proces waar dit bij eerdere metingen niet aanwezig was.

Classificaties van gassen en gasmengsels omvatten:

• Klasse 1 — Waterstof
• Klasse 2 — Mengsel van waterstof en koolwaterstoffen
• Klasse 3 — Methaan of aardgas
• Klasse 4 — Licht gas of licht gasmengsel (ethaan, propaan, butaan, isopropanol)
• Klasse 5 — Gemiddeld gas of gemiddeld gasmengsel (pentaan of hexaan)
• Klasse 6 — Zwaar gas of mengsel van zware gassen (tolueen of xyleen)

MAAK CONTACT MET BLACKLINE SAFETY VOOR AL UW BEHOEFTEN OP HET GEBIED VAN BRANDBARE GASDETECTIE

Wij zijn gespecialiseerd in het helpen van bedrijven om in realtime te reageren op noodsituaties met giftige en brandbare gassen, waarbij de veiligheid van werknemers voorop staat. Onze visie is om de industriële werkplek te transformeren door middel van verbonden veiligheidstechnologie, zodat elke werknemer het vertrouwen heeft om zijn werk te doen en veilig naar huis terug te keren.