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Mantenere i lavoratori al sicuro con il rilevamento accurato dei gas combustibili

Blackline Safety Leader nel rilevamento di gas connesso e nella sicurezza dei lavoratori solitari 24 marzo 2021

il rilevamento di gas combustibili mantiene i lavoratori al sicuroUn gas combustibile è un gas che, se mescolato con ossigeno o aria, brucia quando viene acceso. Miscele diverse di gas e aria bruceranno a concentrazioni e temperature diverse. 

Se i gas combustibili sono un pericolo noto o potenziale nel vostro posto di lavoro, è importante:

  • Elencare tutti i gas infiammabili in cantiere, i loro luoghi di rischio, gli usi e i protocolli di risposta Hazmat in caso di incidente
  • Essere consapevoli delle proprietà e dei potenziali problemi con ciascuno, comprese le possibili fonti di accensione
  • Condurre un processo di valutazione dei rischi per ciascuno di essi
  • Creare un piano per massimizzare la protezione dei vostri dipendenti e delle vostre strutture

Se sai che avrai bisogno di un rilevatore di gas infiammabili su cui puoi contare, guarda un articolo sul rivoluzionario NevadaNano spettrometro di proprietà molecolare sensore ora presente in Blackline's portafoglio di soluzioni di rilevamento del gas. Potete anche contattare Blackline Safety a MAGGIORI INFORMAZIONI su come può elevare il tuo programma di rilevamento del gas.


Fondamenti di gestione della combustione: Il triangolo del fuoco

Perché una sostanza bruci sono necessari tre elementi:

  • Carburante
  • Calore
  • Ossigeno

triangolo di rilevamento gas-incendioQuesto è il triangolo del fuoco, e tutti e tre gli elementi sono necessari per accendere un gas. Se uno qualsiasi di questi tre componenti viene rimosso, allora il potenziale per un incendio o un'esplosione viene eliminato. 

La componente combustibile è spesso un rischio professionale nelle industrie che hanno bisogno di un gas particolare per eseguire il lavoro o che è presente come prodotto o sottoprodotto della produzione. In tali ambienti, il rischio di combustione può essere mitigato gestendo il loro rilascio incontrollato o accidentale, le concentrazioni di ossigeno ed eliminando le potenziali fonti di accensione.

In genere, per la protezione dei lavoratori e dell'impianto, l'attenzione dovrebbe concentrarsi sul monitoraggio della concentrazione di gas e sulla vicinanza al limite inferiore di esplosività (%LEL) di un gas in cantiere. Se la percentuale è al 100% LEL, è disponibile una quantità sufficiente dell'elemento combustibile perché avvenga l'accensione. È fondamentale che i lavoratori siano avvisati ben prima che la concentrazione del gas ambiente raggiunga il 100% LEL. A seconda della regione, della giurisdizione legislativa e del protocollo dell'azienda, questo potrebbe significare configurare i rilevatori di gas personali per avvisare chi li indossa quando la presenza di gas raggiunge un limite LEL basso del 10%, e poi avvisarli di evacuare se la concentrazione raggiunge un limite LEL alto del 20%. 

Tipi di gas combustibili

In generale, i gas combustibili usati nei luoghi di lavoro rientrano in una di queste tre categorie:

  • Gas idrocarburi
  • Gas idrogeno
  • Altri gas combustibili (per esempio ammoniaca)

la scienza dietro i gas combustibiliLa scienza dietro i gas idrocarburi

I composti idrocarburici rappresentano la maggior parte dei pericoli di gas combustibili sul posto di lavoro. Questi composti organici consistono solo di carbonio e idrogeno. Quando un gas idrocarburo si mescola con sufficiente ossigeno e temperature abbastanza alte, i legami idrocarburi vengono distrutti. Un calore estremo può essere prodotto mentre la trasformazione rompe il composto in anidride carbonica e acqua, creando un significativo pericolo di combustione.

Il rischio del gas idrogeno

Un processo simile avviene quando si applicano alte temperature al gas idrogeno ma, poiché non ci sono atomi di carbonio disponibili, la reazione produce solo acqua e calore. A differenza del metano, l'idrogeno ha una gamma molto ampia di temperature in cui è combustibile.

Essere consapevoli di altri gas combustibili

Altri gas che si trovano nei luoghi di lavoro industriali possono essere abbastanza tossici, oltre ad essere combustibili a certe concentrazioni. Il solfuro di idrogeno (H2S), per esempio, è considerato una minaccia immediata per la vita non appena raggiunge 100 parti per milione (ppm), ma diventa combustibile a 40.000 ppm. Questo significa che il gas è tossico molto prima che esista il pericolo di esplosione. Spesso accoppiato in un dispositivo con un sensore di gas combustibile, un sensore di gas H2S dedicato fornisce un avviso avanzato agli utenti quando i livelli di tossicità sono di bassa concentrazione e minacciano il benessere dell'utente. Una soglia di allarme bassa è spesso impostata a 10 ppm, mentre un allarme di gas alto si verifica a 20 ppm. 

Altri esempi sono:

  • L'ammoniaca (NH3) può essere immediatamente pericolosa a 300 ppm, con un LEL a 150.000 ppm. I sensori dedicati all'NH3 sono spesso impostati su un limite basso di 25 ppm e un limite alto di 50 ppm.
  • Il monossido di carbonio è una minaccia di tossicità immediata a 1.200 ppm, con un LEL di 109.000 ppm. I sensori di CO dedicati sono spesso impostati su un limite basso di 50 ppm e un limite alto di 100 ppm.
  • Il cianuro di idrogeno (HCN) è immediatamente pericoloso a soli 50 ppm, con un LEL di 40.000 ppm. I sensori dedicati all'HCN sono spesso impostati su un limite basso di 5 ppm e un limite alto di 10 ppm.

Proprietà dei gas combustibili

Un gas combustibile non reagisce necessariamente allo stesso modo di un altro. Ecco quattro fattori che influiscono sulle loro reazioni. 

AdobeStock_204081866_EXO_72dpiGamma infiammabile

Ogni gas combustibile ha una gamma infiammabile. Oltre a un limite esplosivo inferiore, c'è anche un limite esplosivo superiore (UEL). Se la concentrazione di un gas supera l'UEL, non può più bruciare perché non c'è abbastanza ossigeno. La gamma infiammabile di un gas è la percentuale di concentrazione dal LEL fino all'UEL. 

Come percentuale del volume in aria, l'idrogeno ha un limite LEL del 4% e un limite superiore di esplosività (UEL) del 75%. Il metano ha una banda di infiammabilità molto più stretta del 5% LEL e 17% UEL, mentre il propano è infiammabile da un 2,1% LEL al 9,5% UEL, con l'esano che ha 1,2% LEL e 7,4% UEL.

Punto di infiammabilità

Il punto di infiammabilità di una sostanza liquida è la temperatura più bassa alla quale si produce abbastanza vapore nell'aria da avere il potenziale di combustione se esposto a una fiamma o a una fonte di accensione. Tuttavia, le sostanze che rimangono in forma di gas alle comuni temperature ambientali non hanno un punto di infiammabilità. Il pentano ha un punto di infiammabilità di -49ºC, quindi sarà un gas a temperatura ambiente e pressione atmosferica.

Temperatura di accensione

La temperatura di accensione è la temperatura più bassa alla quale un liquido si vaporizza e si accende, senza una fonte di accensione. Questa può essere significativamente diversa dal punto di infiammabilità di una sostanza. Per esempio, considerando che il punto di infiammabilità del pentano è di -49ºC, molto al di sotto della temperatura ambiente, la sua temperatura di accensione è di 260ºC. 

Densità relativa del vapore

Questa metrica confronta la densità di un gas con quella dell'aria circostante. Se la densità relativa del vapore è inferiore a 1,0, tenderà a salire; se è maggiore di 1,0, tenderà a scendere. I gas che tendono a salire includono:

  • Idrogeno: 0,07
  • Metano 0,55
  • Acetilene: 0,90

Quelli che tendono a cadere includono:

  • Etano: 1,04
  • Propano: 1.56
  • Butano: 2,05
  • Pentano: 2,48
  • Esano: 2,97

Sapere come risponde un gas a causa della sua densità di vapore relativa può aiutare a determinare dove posizionare i sistemi di monitoraggio dei gas. Quelli con una metrica superiore a 1,0 possono depositarsi più facilmente all'interno di spazi confinati, il che può rendere più probabili maggiori concentrazioni di gas (e conseguenti combustioni). 

Come monitorare i gas combustibili

I sistemi di rivelatori di gas combustibili giocano un ruolo cruciale nella protezione della forza lavoro, fornendo avvisi di gas combustibili nell'area. I sistemi dovrebbero:

  • Dare ai lavoratori un avvertimento precoce 
  • Attivare i protocolli di sicurezza per evacuarli in luoghi sicuri
  • Fornire l'ubicazione delle esposizioni di gas per aiutare a dirigere gli sforzi di mitigazione delle fughe di gas

I tre principali tipi di rivelatori di gas sono:

  • Monitor di rilevamento fisso
  • Monitor di area
  • Monitor di gas personali

Un programma completo includerà una miscela di tipi per creare un sistema affidabile e completo.

Monitor fissi per il rilevamento di gas

Questo sistema è spesso la prima linea di difesa di un'azienda. I monitor fissi di rilevamento del gas sono collocati nelle aree in cui esistono rischi noti di gas. Questi sistemi funzionano su base continua, in comunicazione con altri sistemi dell'impianto. Gli obiettivi sono quelli di fornire un avvertimento tempestivo su un possibile rilascio di gas, innescare lo spegnimento delle attrezzature pertinenti e avviare l'evacuazione sicura dei lavoratori. I sistemi fissi di rilevamento del gas sono installati in punti individuali di un impianto, quindi non forniscono un monitoraggio universale delle condizioni ovunque. Ci sono alcuni cantieri che utilizzano monitor di area "temporanei" come soluzioni più permanenti grazie alle loro capacità multi-gas e ad altre opzioni che danno maggiore flessibilità. 

Monitoraggio dei gas di area

A volte, i sistemi fissi di rilevamento del gas non sono pratici, come ad esempio intorno alle cisterne, o devono essere disattivati per progetti di manutenzione. In questi casi, i monitor d'area possono essere distribuiti in modo semi-fisso per fornire un preavviso di un evento legato al gas. Gli area monitor possono essere utilizzati anche in situazioni temporanee o quando si ritiene necessario un ulteriore livello di monitoraggio, ad esempio in spazi confinati, lungo le linee di recinzione e i perimetri, nei cantieri, nei siti remoti e altro ancora. Possono anche essere utilizzati in situazioni di emergenza, come durante un incendio e una risposta hazmat, per indicare e monitorare le zone sicure e tracciare i movimenti del pennacchio di gas.

Quando si scelgono i sistemi di monitoraggio dell'area, si raccomanda di controllare il grado di connettività, la durata, la facilità di implementazione e la durata prevista della batteria.

Rilevatori di gas personali

I rilevatori di gas indossabili e wireless sono la linea di difesa più importante per gli individui. I dispositivi personali monitorano l'aria a cui sono direttamente esposti e dovrebbero essere indossati in prossimità della zona di respirazione dell'utente. Le aziende stabiliscono dei limiti predefiniti per ogni tipo di gas che rappresenta un rischio, con i limiti dei sensori di gas combustibili comunemente fissati al 10% e al 20% LEL per gli allarmi di gas basso e alto - ben al di sotto del pericolo esplosivo della concentrazione del 100% LEL. Se viene raggiunto un livello di allarme di gas basso o alto, il dispositivo avvertirà il lavoratore in tempo reale in modo che lui o lei possa evacuare l'area in sicurezza e le squadre possano rivedere la situazione.

Guasto del sensore: Sicuro o non sicuro?

Se un sensore fallisce, a seconda del tipo di tecnologia, fallirà in uno dei due modi: fail-to-safe o fail-to-unsafe. La differenza è cruciale. Nel primo caso, il sensore avvisa l'utente che non funziona più correttamente. Con il secondo, il sensore non avvisa l'utente e leggerà 0% LEL, fornendo una falsa sicurezza al suo utente che tutto va bene e che continua ad essere protetto. 

Questo è lo scopo dei bump test quotidiani - per assicurare che i sensori che leggono zero in circostanze normali siano provati per funzionare quando esposti a una concentrazione nota di gas. Fortunatamente, la nuova tecnologia Molecular Property Spectrometer (MPS), che presentiamo di seguito, è disponibile per i sensori di gas combustibili che aumenta la fiducia dopo un bump test che un lavoratore può monitorare in sicurezza i gas infiammabili. I rivelatori di gas che sono fail-to-safe forniscono il più alto livello di protezione e la migliore possibilità di portare il lavoratore a casa sicuro dopo il suo turno.

Conformità

Spesso, le aziende devono dimostrare che i dipendenti utilizzano regolarmente i dispositivi e che i monitor di gas sono stati sottoposti a bump test e calibrati secondo intervalli prestabiliti, secondo le linee guida normative come quelle applicate da OSHA e NIOSH. 

  • Bump test - molti sensori di gas forniscono una lettura zero in un ambiente pulito, quindi è importante dimostrare che il sensore funziona correttamente. Il bump test è il processo di applicazione di una piccola quantità di gas al sensore di gas per convalidare la corretta funzionalità del dispositivo. Questo passo conferma anche che tutte le spie, gli allarmi acustici e le vibrazioni del monitor del gas funzionano come previsto.  
  • Lacalibrazione dei sensori di gas richiede l'applicazione di una concentrazione nota di gas ai sensori specifici di un rilevatore di gas per un determinato periodo di tempo per confermare che il sensore stia fornendo letture accurate. Il processo di calibrazione può anche correggere la "deriva" del sensore e regolare i livelli di misurazione del sensore di gas per garantire che il dispositivo fornisca letture accurate. Le calibrazioni richiedono un po' più tempo dei bump test e non devono essere eseguite con la stessa frequenza.

Tipi di sensori di gas combustibile LEL

Ci sono tre tipi di sensori in uso oggi che controllano e misurano il limite inferiore di esplosività (LEL) dei gas combustibili:

  • Sensori a perline catalitiche (pellistor)
  • Sensori a infrarossi non dispersivi (NDIR)
  • Sensore MPS (Molecular Property Spectrometer)

Sensori a perline catalitiche (Pellistor)

Il misuratore di combustione catalitica è stato inventato negli anni '20. I sensori a pellistor usano la combustione controllata per rilevare e misurare una varietà di gas infiammabili. I sensori contengono due bobine di platino, ciascuna incorporata in sfere di ceramica separate. La prima perlina è rivestita con un catalizzatore per promuovere l'ossidazione quando è esposta a gas infiammabili, in modo che si accenda prima del normale. La seconda perlina è trattata per scoraggiare l'ossidazione catalitica e funge da riferimento. La prima perlina permette la combustione di una quantità molto piccola di gas infiammabile - generando calore e cambiando la resistenza della bobina di platino. Il cambiamento di resistenza è proporzionale alla quantità di gas infiammabile presente in un ambiente e viene tradotto in una lettura LEL% sullo schermo del rilevatore. 

I sensori a pellistor hanno però alcuni svantaggi. A causa della necessità di riscaldare costantemente le sfere, sono molto affamati di energia e consumano energia molto più velocemente delle alternative. Sono anche molto suscettibili all'avvelenamento dove l'esposizione ai vapori dei comuni detergenti e lubrificanti industriali (ad esempio WD-40) può danneggiare permanentemente il sensore. E poiché sono calibrati su un gas target, tipicamente il metano, fanno fatica a misurare accuratamente l'esposizione ad altri idrocarburi con cui possono venire a contatto.

Sensori a infrarossi non dispersivi (NDIR)

Inventata negli anni '70, questa tecnologia utilizza la luce infrarossa, fatta passare attraverso un gas idrocarburo ad una particolare lunghezza d'onda. I sensori a infrarossi (IR) (a volte indicati come sensori ottici, o infrarossi non dispersivi/NDIR) rilevano la presenza di gas infiammabili misurando con precisione l'assorbimento della luce infrarossa a frequenze specifiche da varie molecole di idrocarburi. All'interno del sensore, un emettitore di infrarossi fa passare la luce attraverso due percorsi. Un percorso è usato per misurare l'assorbimento della luce da parte dei gas, l'altro è usato come riferimento. I rivelatori di luce su entrambi i percorsi permettono al sensore LEL di misurare la quantità di gas infiammabili o combustibili presenti confrontando quanta luce viene assorbita in ogni percorso. I sensori NDIR condividono lo stesso problema visto nei sensori catalitici in quanto leggono accuratamente solo il gas per cui sono stati calibrati piuttosto che la gamma potenziale di esplosivi con cui l'utilizzatore può entrare in contatto.  

Sensori MPS (Molecular Property Spectrometer)

Lanciata nel 2020, questa nuova tecnologia utilizza un sensore avanzato per analizzare un gas, utilizzando le proprietà specifiche del gas per classificare adeguatamente il gas o la miscela di gas in una delle sei categorie - idrogeno, miscele contenenti idrogeno o gas naturale, e gas/miscele leggere, medie o pesanti. Questa tecnologia del sensore fornisce letture accurate del gas combustibile per la sua durata prevista di oltre cinque anni con una calibrazione di fabbrica.

Sensore MPS: Il primo rivelatore di gas infiammabili su cui si può davvero contare

rilevatore di gas infiammabile

Blackline Safety e NevadaNano hanno collaborato per portare alla vostra azienda la prossima generazione di rivelatori di gas combustibili. Combinando il rilevatore di gas G7 e MPS TM Sensore di gas infiammabili forniscono un'affidabilità senza precedenti e una precisione indiscutibile, così le squadre possono lavorare con fiducia sapendo che i loro ambienti sono veramente sicuri.

Questa è la prima grande innovazione di rivelatori di gas combustibili in quattro decenni e le sue caratteristiche e i suoi vantaggi trasformativi cambieranno il modo in cui le aziende monitorano gli ambienti a rischio in modi rivoluzionari. 

Questo rilevatore multi-gas G7 fornisce un monitoraggio altamente accurato e simultaneo per una dozzina dei più comuni gas infiammabili, senza la necessità di calibrare un gas specifico o utilizzare fattori di correzione. Questi includono:

  • Butano
  • Etano
  • Etilene
  • Esano
  • Idrogeno
  • Isopropanolo
  • Metano
  • Pentano
  • Propano
  • Propilene
  • Toluene
  • Xilene

Questa tecnologia all'avanguardia si integrerà perfettamente nel vostro attuale programma di sicurezza di rilevamento del gas, fornendo rapidamente e facilmente un monitoraggio della sicurezza senza precedenti per le vostre squadre e un'efficienza rivoluzionaria per la vostra azienda.

Sistema esclusivo di classificazione dei gas

I dati del sensore MPS vengono comunicati al Blackline Safety Cloud per il reporting e la visualizzazione automatizzati. Queste informazioni permettono alle aziende, per esempio, di rilevare la presenza di idrogeno in un'area del loro processo dove non era presente nelle misurazioni precedenti.

Le classificazioni di gas e miscele di gas includono:

  • Classe 1 - Idrogeno
  • Classe 2 - Miscela di idrogeno e idrocarburi
  • Classe 3 - Metano o gas naturale
  • Classe 4 - Gas leggero o miscela di gas leggero (etano, propano, butano, isopropanolo)
  • Classe 5 - Gas medio o miscela di gas medio (pentano o esano)
  • Classe 6 - Gas pesante o miscela di gas pesante (toluene o xilene)

CONNETTERSI CON BLACKLINE SAFETY PER LE VOSTRE ESIGENZE DI RILEVAMENTO DI GAS COMBUSTIBILI

Siamo specializzati nell'aiutare le aziende a rispondere alle emergenze di gas tossici e combustibili in tempo reale, con la sicurezza dei lavoratori in primo piano. La nostra visione è quella di trasformare il luogo di lavoro industriale attraverso la tecnologia di sicurezza connessa per garantire che ogni lavoratore abbia la fiducia necessaria per portare a termine il lavoro e tornare a casa sicuro.

 

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