Introducción a la Detección de Gas

Los gases pueden ser ligeros, pesados o tener la misma densidad que el aire. Pueden tener color y olor, o carecer de ellos, lo que los hace aún más peligrosos.

Consecuencias Asociadas a la Concentración de Gases

Los gases ocupan todo el espacio y pueden ser mortales para las personas. Por ello, los detectores deben cumplir el objetivo de localizar o prevenir riesgos como:

• Combustión o explosión por acumulación de gases.
• Intoxicación por gases o vapores tóxicos.
• Asfixia por falta de oxígeno.
• Explosión por exceso de oxígeno.
• Exposición a humos radiactivos.

Es importante distinguir entre los tipos de gases peligrosos:

• Gases Inflamables: Aquellos que, en condiciones normales, pueden provocar una explosión o combustión en presencia de una fuente de calor.
• Gases Tóxicos: Pueden producir efectos irritantes, daños graves a la salud o incluso la muerte.
• Gases No Inflamables y No Tóxicos: Aunque no son directamente tóxicos ni inflamables, pueden diluir, desplazar o sustituir el oxígeno en el aire, provocando asfixia y, en consecuencia, la muerte.

Medición de las Concentraciones de un Gas

La concentración de un gas se puede expresar mediante varios parámetros característicos:

• Concentración de Masa: Es la relación de la masa de un gas respecto al volumen total de la mezcla.
• Valor Porcentual de Composición: Relación del volumen de gas con respecto al volumen de todos los compuestos en la mezcla (expresado en %).
• Partes por Millón (ppm): Indica el número de partes de un compuesto en un millón de partes de la mezcla.
• Límite Inferior de Explosividad (LIE): Es la concentración mínima de un gas en el aire a partir de la cual la mezcla es inflamable o explosiva. Por debajo de este límite, la mezcla es demasiado pobre para arder.
• Límite Superior de Explosividad (LSE): Es la concentración máxima de un gas en el aire por encima de la cual la mezcla es demasiado rica para ser inflamable o explosiva. Por encima de este límite, no hay suficiente oxígeno para la combustión.

Gases Perjudiciales Más Habituales

• Monóxido de Carbono (CO): Gas incoloro, inodoro y altamente tóxico. En ambientes con poca ventilación, ingresa al cuerpo a través de los pulmones, desplazando el oxígeno en la sangre.
• Dióxido de Carbono (CO2): Gas natural que, en concentraciones elevadas, puede ser asfixiante. El cuerpo lo elimina naturalmente a través de la respiración, pero una acumulación excesiva en el ambiente es peligrosa.
• Oxígeno (O2): Aunque esencial para la vida, presenta dos situaciones de riesgo: peligro de asfixia por deficiencia de oxígeno (cuando su concentración es baja) y riesgo de inflamabilidad o explosión por exceso de oxígeno (cuando su concentración es alta, facilitando la combustión).
• Gases Inflamables Convencionales: Son aquellos que pueden arder o explotar en presencia de una fuente de ignición. La combustión es una reacción química exotérmica en la que el oxígeno se combina con otra sustancia, liberando energía en forma de calor y luz.

Equipos para la Detección de Gases

El sensor de gas detecta la presencia de un determinado compuesto gaseoso en la atmósfera y emite una señal cuando la concentración supera un umbral establecido.

Tipos de Detectores de Gases

Los detectores de gases se pueden clasificar de diversas maneras:

• Clasificación por el Modo de Funcionamiento:
  • Detectores Integrados en Sistemas: El detector forma parte de un sistema de detección más amplio, donde todos los dispositivos están interconectados y gestionados por una central.
  • Detectores Autónomos: Funcionan de manera independiente, a menudo sin indicar el valor exacto de la concentración de gas, aunque algunos modelos permiten ajustar su sensibilidad.
  • Detectores No Autónomos: Forman parte de un sistema de seguridad electrónica completo, conectados a una central de alarmas y actuadores asociados.
• Clasificación por el Tipo de Gas a Detectar: Se basa en la especificidad del detector para identificar un tipo particular de gas (inflamable, tóxico, asfixiante, etc.).

Técnicas de Detección de Gases

Existen diversas tecnologías para la detección de gases:

• Detección Catalítica: Utilizada principalmente en sensores de gas combustible de bajo coste, donde la combustión del gas en un catalizador genera un cambio detectable.
• Detección Electroquímica: Se basa en la reacción del gas con un electrodo activo sumergido en un electrolito, generando una corriente eléctrica proporcional a la concentración del gas.
• Detección Infrarroja: Proyecta dos señales de luz infrarroja a través de la zona a monitorear. La absorción de una de las señales por el gas indica su presencia. Existen detectores de punto infrarrojo y de camino abierto.
• Detección por Semiconductor: Un material semiconductor absorbe el gas, lo que provoca un cambio en su conductividad eléctrica (generalmente una reducción de la resistencia), indicando la presencia del gas.
• Detección por Conductividad Térmica: Los sensores detectan gases cuya conductividad térmica difiere significativamente de la del aire ambiente.
• Detección por Cinta de Papel: Empleada para detectar gases de alta toxicidad que reaccionan con una sustancia impregnada en una cinta de papel, provocando un cambio de color.

Actuadores Asociados a la Detección de Gas

Son dispositivos que reciben las señales de la central de detección y ejecutan las acciones para las que han sido configurados, como activar alarmas o cortar suministros.

Dispositivos de Aviso y Señalización

Un detector puede tener los siguientes indicadores visuales:

• LED de Servicio (verde): Indica el funcionamiento normal del detector.
• LED de Avería (amarillo): Se activa cuando el detector presenta un fallo o mal funcionamiento.
• LED de Alarma (rojo): Se activa cuando se detecta una concentración de gas que supera el umbral de alarma.

Dispositivos de Corte de Suministro

Estos dispositivos, como las electroválvulas en las canalizaciones de gas, se activan al detectar una fuga o concentración peligrosa, cortando automáticamente el suministro para evitar acumulaciones. También es posible asociar el sistema a un contactor del cuadro eléctrico de la instalación para desconectar equipos.

Sistemas de Ventilación Forzada y Extracción

En los sistemas más completos, la detección de gas puede activar automáticamente sistemas de ventilación forzada y extracción. Es crucial considerar las características de los equipos (caudal, potencia) en función del tamaño y las necesidades de la instalación. Además, se debe prever la alternancia en el arranque de los grupos de extracción para equilibrar su desgaste y prolongar su vida útil.

Central de Detección de Gas

La central de detección de gas es el cerebro del sistema. Suministra alimentación a los componentes, procesa las lecturas de los sensores y activa los sistemas de aviso o actuación cuando se detectan concentraciones peligrosas. Al elegir una central, es fundamental considerar el tipo de gas a detectar, la velocidad de respuesta, las opciones de actuación en caso de alarma y la capacidad de programación. Generalmente, las centrales incluyen un procesador, memoria, salidas de relé, fuente de alimentación, panel de control, display e indicadores de estado.

Centrales de Monóxido de Carbono

Estas centrales son muy comunes, especialmente en garajes y espacios cerrados donde la acumulación de monóxido de carbono es un riesgo, siendo su instalación a menudo obligatoria. Su funcionamiento es similar al de las centrales de incendio, permitiendo la gestión por zonas. Por ejemplo, si hay dos grupos de extractores, la central puede activar uno al detectar un nivel bajo de gas y el segundo si la concentración aumenta significativamente.

Centrales de Detección de Gases Múltiples

Estas centrales están diseñadas para monitorear múltiples tipos de gases simultáneamente. Se configuran por canales, cada uno asociado a un tipo específico de detector. Las salidas de la central se utilizan para conectar y activar diversos dispositivos (alarmas, ventiladores, electroválvulas) según las necesidades y la configuración de la instalación.

Montaje y Configuración de Sistemas Electrónicos de Gas

Los sistemas de detección de gas suelen estructurarse por zonas, utilizando líneas de dos hilos para la conexión de los detectores. El cableado debe ser resistente al daño mecánico y al fuego, y es fundamental que se realice a través de canalizaciones independientes. Todas las conexiones deben ser claramente identificables. El número máximo de detectores por zona es especificado por el fabricante de la central. La tensión de la batería de respaldo dependerá de los requisitos de la central. La potencia sonora de los dispositivos de aviso (sirenas) suele oscilar entre 85 y 100 dB.

Ubicación de los Detectores de Gas

La ubicación de los detectores de gas es crítica y debe ser en los puntos donde sea más probable la concentración o fuga del gas a monitorear. Esta ubicación dependerá, entre otros factores, de la densidad relativa del gas (si es más ligero o más pesado que el aire).

Sistemas de Montaje de los Detectores

Los detectores deben cubrir eficazmente el área, generalmente más de 200 m², prestando especial atención a zonas con altos niveles de riesgo, ventilación deficiente o posibles puntos de fuga. Los métodos de instalación más comunes son:

• Detectores en Superficie: Montados directamente sobre la pared o techo.
• Detectores Empotrados: Integrados en la estructura de la pared o techo para una estética más discreta.
• Detectores en Conjunto: Integrados en otros equipos o sistemas, como paneles de control o unidades de ventilación.

Sistemas de Montaje de los Conductos de Ventilación

Los sistemas de ventilación forzada y extracción son equipos que crean un flujo de aire para diluir o eliminar gases. Es crucial que el recorrido de los conductos no sea excesivamente largo para evitar que la concentración de gas supere los límites de seguridad antes de ser extraído. El diseño y montaje de estos sistemas deben realizarse con la máxima precisión y cuidado.