Tipos de sensores de gás: conheça as principais tecnologias do mercado

Existem hoje no mercado diferentes tipos de sensores de gás. Esses equipamentos desempenham um papel fundamental em uma variedade de aplicações, desde o monitoramento ambiental até a segurança industrial. Projetados para detectar a presença de gases tóxicos ou inflamáveis no ambiente, esses dispositivos servem para alertar os usuários sobre possíveis perigos. 

Devido a variedade, é possível encontrar diferentes tipos de sensores de gás com características e aplicações específicas. Nesse post, vamos explicar quais são as tecnologias disponíveis no mercado e quais as funcionalidades dos diferentes modelos. Para saber mais, não deixe de conferir!

Sensores de gás: por que eles são importantes para a segurança respiratória?

Processos industriais envolvem o uso e a fabricação de substâncias altamente perigosas, incluindo produtos inflamáveis, tóxicos ou oxidantes. Nesse contexto, os gases fazem parte desses ambientes tanto como participantes de reações químicas, como catalisadores ou mesmo produtos finais. Também é comum observar em certos processos que os gases tóxicos são resíduos ou mesmo subprodutos indesejáveis. 

Escapes acidentais de gases tóxicos geram riscos para a planta industrial, seus funcionários e pessoas que vivem nas proximidades. Mortes e casos envolvendo a asfixia, intoxicação ou explosões são um alerta para nos mostrar quão importante é identificar a presença desses gases e evitar acidentes, danos e prejuízos. 

Para a maioria das indústrias, uma das peças-chave dentro de um plano de segurança é o uso de dispositivos de alerta precoce, como é o caso dos detectores de gás. Esses equipamentos podem auxiliar na tomada de ações corretivas e de proteção, evitando assim danos e acidentes. Detectores de gases também possuem um papel importante para as medidas de controle que integram o sistema de segurança de uma planta industrial.

Por fim, é importante destacar que inúmeros gases tóxicos que são inodoros e incolores, o que dificulta a sua identificação no ambiente. Alguns exemplos de gases perigosos são o monóxido de carbono e o gás sulfídrico que podem ser letais em altas concentrações. Dessa forma, os sensores de gás têm um papel fundamental na segurança das instalações, além da prevenção de riscos e acidentes.

Tipos de sensores de gás e escolha de equipamentos

Esse blog tem como finalidade apresentar as principais características e tecnologias disponíveis em sensores de gás. Assim, trataremos de forma concisa e simplificada os princípios de funcionamento dos sensores, suas características, vantagens e desvantagens. O objetivo desse conteúdo é orientar profissionais da área para que tenham uma ideia básica sobre o que o mercado oferece. 

No entanto, é importante que a escolha do equipamento ideal para a sua planta industrial ou localidade seja feita com o auxílio de uma assessoria especializada. Isso porque um determinado equipamento pode ser perfeito considerando uma determinada aplicação, mas também pode não apresentar resultados satisfatórios para outras. 

Sensores Catalíticos

Quase todos os sensores de detecção modernos e de baixo custo para gases combustíveis são do tipo eletrocatalítico. Esses equipamentos são feitos de uma bobina de fio de platina aquecido eletricamente, coberto primeiro com uma base de cerâmica e, em seguida, por um revestimento final exterior de paládio e ródio, disperso em um substrato de tório.

Sensores catalíticos são projetados para detectar gases inflamáveis, como metano, propano e butano. Eles funcionam medindo a taxa de reação química entre o gás e um catalisador. Quando o gás entra em contato com o catalisador, ocorre uma reação que gera calor e muda a resistência elétrica do sensor. Essa mudança na resistência é usada para determinar a concentração do gás. Os sensores catalíticos são amplamente utilizados em aplicações industriais e sistemas de segurança.

Sensor Semicondutor 

Sensores feitos de materiais semicondutores ganharam popularidade durante o final de 1980, uma vez que esses dispositivos oferecem a possibilidade de um detector universal de gás, de baixo custo. 

Os sensores de gás semicondutor são econômicos e amplamente utilizados em aplicações domésticas e industriais. Eles operam medindo a mudança na condutividade elétrica de um material semicondutor quando exposto a um gás específico. A concentração do gás é determinada pela variação na condutividade. No entanto, esses sensores tendem a ser menos seletivos do que outros tipos e podem ser sensíveis a interferências.

Sensores semicondutores são dispositivos simples, porém bastante robustos e podem ter excelente resposta a concentrações baixíssimas. Por essa razão, eles têm sido usados ​​com algum sucesso na detecção de gás sulfídrico e também são amplamente utilizados na fabricação de baixo custo de detectores de gás doméstico. 

Para as aplicações industriais, no entanto, os sensores de gás semicondutor foram considerados pouco viáveis, já que são pouco seletivos e podem ser afetados pela temperatura atmosférica e as variações de umidade. Esse tipo de sensor precisa de checagem e calibração com mais frequência do que outros tipos de sensores, e são conhecidos por “dormir”, ou seja, perdem a sensibilidade quando ficam desligados. 

Condutividade Térmica

Sensores de gás de condutividade térmica são dispositivos projetados para detectar e medir a concentração de gases em uma mistura com base nas mudanças na condutividade térmica do gás. 

A operação de um sensor de condutividade térmica se baseia na premissa de que diferentes gases têm capacidades térmicas diferentes, ou seja, eles conduzem o calor de maneira distinta. Quando um gás flui sobre ou através do sensor, a capacidade térmica do gás afeta a capacidade do sensor de trocar calor com o ambiente circundante. Isso resulta em uma mudança na temperatura do sensor, que é diretamente proporcional à concentração do gás sendo detectado.

É usado principalmente para a detecção de gases, com uma condutividade térmica muito maior do que o ar, por exemplo, metano e hidrogênio. Gases com condutividade térmica próxima do ar não são detectados geralmente, como é o caso da amônia e monóxido de carbono. Misturas de dois gases, na ausência de ar, também podem ser medidas usando esta técnica.

Sensores de infravermelho

Sensores de infravermelho são usados para detectar gases como dióxido de carbono, metano e vapor de água. Eles funcionam emitindo uma fonte de luz infravermelha através de uma câmara de gás. A presença do gás absorve parte da luz infravermelha, e o sensor mede a intensidade da luz que sai da câmara. A diferença na intensidade da luz é usada para determinar a concentração do gás. Esses sensores são frequentemente utilizados em sistemas de monitoramento de qualidade do ar em ambientes internos. Porém, eles só são capazes de detectar moléculas de gás diatômico e, portanto, não são o equipamento adequado para a detecção de hidrogênio.

Esses sensores possuem uma série de vantagens importantes sobre o tipo de catalítico. Eles incluem velocidade muito rápida de resposta (normalmente menos de 10 segundos), baixa manutenção e controle muito simplificado, utilizando o recurso de auto-verificação de equipamentos de controle micro-processado moderno. Eles também podem ser projetados para não serem afetados por nenhum “veneno” conhecido. Eles são à prova de falhas e eles vão operar com sucesso em atmosferas inertes, e sob uma ampla gama de ambientes de pressão, temperatura, interferência eletromagnética e umidade.

Sensor eletroquímico

Sensores de eletroquímica são comuns em dispositivos de detecção de gases tóxicos, como monóxido de carbono, amônia e dióxido de enxofre. Esses sensores contém eletrodos que reagem com o gás alvo, produzindo uma corrente elétrica que é proporcional à concentração do gás. Eles são conhecidos por sua alta sensibilidade e precisão e são frequentemente encontrados em detectores de gás e sistemas de monitoramento ambiental.

Sensores eletroquímicos podem ser usados para detectar a maioria dos comuns gases tóxicos, incluindo CO, H2S, Cl2, SO2, etc. Eles são equipamentos compactos, exigem pouca energia, exibem excelente linearidade e repetibilidade e, geralmente, têm uma vida útil longa, tipicamente 1-3 anos. Os tempos de resposta, isto é, o tempo para atingir 90% da resposta final, são tipicamente de 30-60 segundos e intervalo mínimo de detecção dos limites de 0,02 a 50 PPM, dependendo do tipo de gás alvo.

Os sensores eletroquímicos são os sensores mais usados no mundo para medições de concentrações gasosas, uma vez que se alterando o eletrólito, os eletrodos e o material a ser oxidado é possível a obtenção de sensores de medição de mais de 30 diferentes gases. A maior aplicação destes sensores está voltada para análise de combustão industrial e emissões ambientais. A geração espontânea de corrente possibilita a confecção de analisadores de baixo consumo tornando os sensores viáveis no uso em medidores fixos e portáteis.

Chemcassette ®

O Chemcassette ® é um sensor de gás baseado no uso de uma tira de papel de filtro absorvente. Ele realiza tanto a coleta de gás, quanto a de gás de média análise e pode ser usado em um modo de funcionamento contínuo. O sistema é baseado em técnicas de calorimetria e é capaz de limites de detecção extremamente baixos para gases específicos. Pode ser usado com muito sucesso para uma grande variedade de substâncias altamente tóxicas, incluindo di-isocianatos, fosgênio, cloro, flúor e uma série de gases de hidreto empregado na fabricação de semicondutores.

Cada tipo de sensor de gás tem suas próprias vantagens e limitações, e a escolha do sensor adequado depende das necessidades específicas da aplicação. É importante considerar fatores como sensibilidade, seletividade, faixa de detecção e ambiente de operação ao escolher um sensor de gás. Com a crescente conscientização sobre a segurança e a qualidade do ar, a demanda por sensores de gás continua a crescer, impulsionando o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas e precisas.

Precisa de auxílio para escolher os melhores tipos de sensores de gás? Conte com a assessoria da Breathe. Entre em contato e saiba mais!