¿Qué es un sensor de sulfuro de hidrógeno?
Un sensor de sulfuro de hidrógeno (H2S) es un sensor de gas que se puede construir con varias especificaciones de diseño diferentes para detectar niveles de sulfuro de hidrógeno creados durante procesos industriales y biológicos. Tales sensores son muy importantes en diversas industrias debido al hecho de que el sulfuro de hidrógeno es un gas extremadamente tóxico. La inhalación de 500 a 1000 partes por millón (ppm) en volumen casi siempre resulta en la inconsciencia inmediata y la muerte. Algunas unidades de sensor de sulfuro de hidrógeno son componentes de emergencia de un solo uso, mientras que otros diseños de sensores de H2S están hechos para detectar repetidamente el gas y durar muchos años.
Muchas industrias necesitan el sensor de sulfuro de hidrógeno, pero entre las más comunes están la industria petroquímica, donde es un subproducto natural de la producción de petróleo crudo y gas natural, y las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. Las áreas relacionadas que producen sulfuro de hidrógeno incluyen la piscicultura o la acuicultura, el almacenamiento de estiércol para fertilizantes y las regiones donde existen gases volcánicos o aguas termales. Las refinerías y las plantas de hornos de coque que convierten el carbón en coque a través de un proceso de calentamiento en un ambiente libre de oxígeno también son lugares donde un sistema de detección de sensor de sulfuro de hidrógeno es crítico. Las fábricas de papel, las siderúrgicas y las curtiembres también producen el gas y, dado que es un subproducto natural de la descomposición de la materia orgánica por bacterias, también es un peligro potencial en varios tipos de fábricas de procesamiento de alimentos.
La capacidad de detectar naturalmente niveles peligrosos pero muy bajos de sulfuro de hidrógeno en el aire puede ser difícil por varias razones. Una razón es que es un gas incoloro y transparente que es más pesado que el aire, por lo que tiende a asentarse a niveles bajos en edificios donde inicialmente puede pasar desapercibido. Si bien tiene un olor a huevo podrido en bajas concentraciones, el olor cambia a dulce en niveles más altos, lo que puede confundir los sentidos. Por lo tanto, existen varios métodos diferentes para detectar el gas en muestras biológicas versus concentraciones de aire o agua.
Un diseño típico para un sensor portátil de uso continuo se basa en una celda de combustible del sistema microelectromecánico (MEM) que puede operar entre un rango de -22 ° a 122 ° Fahrenheit (-30 ° a 50 ° Celsius) y utiliza el principio de la electricidad. resistencia. El sensor MEM está construido sobre un material semiconductor de óxido metálico (MOS) de óxido de estaño microscópico o películas de metal dorado que responden a los cambios en la resistencia eléctrica a medida que el gas de sulfuro de hidrógeno los atraviesa. Dichos sensores tienen tiempos de respuesta rápidos y pueden ser precisos hasta 25 partes por billón (ppb), pero, la mayoría de las veces, están diseñados para detectar solo niveles más altos de gas. Sin embargo, son de bajo costo y se implementan comúnmente en condiciones climáticas adversas, como la prospección y perforación de petróleo y gas.
Un sensor de sulfuro de hidrógeno diseñado para detectar el gas en el agua y el lodo también se basa en el principio de la potenciometría o los cambios en la fuerza electromotriz en el agua. Los detectores de agua pueden medir los niveles de gas a menos de 0.3 ppb y a menudo están integrados en medidores de pH estándar utilizados en la industria del tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, requieren una calibración frecuente para ser precisos, que generalmente se programa una vez al mes. Un problema frecuente del sensor de deriva ocurre con las unidades requeridas para medir dichos niveles finos, lo cual es una indicación de que la lectura de salida que se muestra está desviada del valor medido real. En un sensor de sulfuro de hidrógeno utilizado en un entorno líquido, un rango de deriva de ± 0.5 milivoltios (mV) es estándar, pero la deriva a menudo puede alcanzar hasta 2 mV en un mes en las lecturas.
Otros tipos de diseños de sensores de sulfuro de hidrógeno están integrados en unidades portátiles transportadas por personal de servicios de emergencia que son capaces de detectar otros gases peligrosos como el monóxido de carbono. Tipos similares de unidades colocadas en instalaciones son resistentes a la corrosión y explosivos, que son dos propiedades del gas sulfuro de hidrógeno. Son capaces de funcionar durante dos a cinco años con un consumo de energía muy bajo y sin degradación en la capacidad de detección continua después de estar expuestos al gas.
El nivel de sensibilidad y los tiempos de respuesta de menos de un minuto se han mejorado en los últimos años para el sensor de sulfuro de hidrógeno al incorporar materiales diseñados a escala nanométrica. Esto admite nuevas regulaciones en los EE. UU. A partir de 2010. La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) ha reducido los niveles aceptables de exposición al gas para un promedio ponderado de ocho horas de 10 ppm a 1 ppm y un nivel de exposición a corto plazo de 15 ppm hasta 5 ppm.