Instrumentación Industrial y Control de Procesos
Sensores de humo y químicos
La detección de humo, radiación y productos químicos es de gran importancia en el procesamiento industrial, no solo
por la seguridad de las personas y el control de la contaminación ambiental (atmósfera y suelo), sino también para
aplicaciones de control de procesos, donde se requiere detectar presencia, ausencia o niveles de impurezas en
sustancias de proceso.
Los detectores de humo y los sensores de calor (por ejemplo, rociadores automáticos) son dispositivos comunes en la
industria para proteger personas y equipos, y para el monitoreo y control de reacciones químicas. Existen detectores
de humo de bajo costo que utilizan sensores infrarrojos o cámaras de ionización.
Muchos procesos industriales emplean gases inertes (como nitrógeno) para evitar contaminación por oxígeno, o bien
incorporan gases y productos químicos para provocar reacciones deseadas. Por ello es necesario monitorear, medir y
controlar una amplia variedad de gases y compuestos. Hay numerosos sensores disponibles; entre ellos, el sensor
tipo Taguchi es uno de los más utilizados.
Dispositivos de medición de humo y productos químicos
Los sensores infrarrojos detectan cambios en la señal recibida de un diodo emisor de luz debido a la presencia
de humo en el trayecto óptico, o por la presencia de un objeto que interrumpe el haz.
Las cámaras de ionización detectan la corriente de fuga entre dos placas con una diferencia de potencial.
La fuga aumenta cuando hay partículas de carbono del humo, que generan un camino conductor entre las placas.
Los sensores tipo Taguchi se utilizan para detectar gases de hidrocarburos y otros gases de interés industrial,
como monóxido y dióxido de carbono, metano y propano. El sensor incorpora un elemento recubierto con
óxido de estaño, cuya resistencia eléctrica cambia al reaccionar con los gases. Periódicamente el elemento se
calienta para revertir la reacción química, restaurando el recubrimiento (óxido de estaño) y permitiendo repetir el
ciclo de detección. La selectividad puede ajustarse variando el material sensible, el método de depósito y el diseño
del elemento.
Consideraciones de aplicación
En procesos industriales se utilizan productos químicos peligrosos, corrosivos y tóxicos, con potencial impacto
ambiental. Por ello requieren control cuidadoso durante su uso, transporte y manipulación. En pocas líneas no es
posible cubrir toda la disponibilidad, limitaciones y precauciones asociadas a estos sensores; el objetivo es
destacar su existencia y su rol en la seguridad y el control de proceso.
Los laboratorios de análisis y las salas de control industrial deben cumplir con requerimientos específicos. Las
plantas y laboratorios deben disponer de sistemas de alarma capaces de detener o aislar operaciones ante fallas o
condiciones peligrosas. Estos sistemas se prueban regularmente y, a menudo, se duplican para mejorar la tolerancia a
fallas, incorporando redundancia como protección ante fallas de sensores o del sistema.
Conceptos destacados :
| smoke detection | (detección de humo). Medición orientada a seguridad y control de procesos que identifica la presencia de partículas de humo en el ambiente o en equipos industriales para activar alarmas y acciones correctivas. | | chemical sensing | (detección química). Conjunto de técnicas y sensores para identificar presencia, ausencia o concentración de gases/compuestos en un proceso, incluyendo control de impurezas y condiciones de reacción. | | infrared smoke sensor | (sensor infrarrojo de humo). Dispositivo óptico que detecta cambios en una señal de luz IR (por dispersión/atenuación) causados por humo en el trayecto óptico o por interrupción del haz. | | ionization chamber | (cámara de ionización). Detector que mide corriente de fuga entre placas polarizadas; la presencia de partículas de humo incrementa la conducción y permite detectar eventos de combustión. | | leakage current | (corriente de fuga). Corriente no deseada que circula entre conductores/placas por caminos conductivos; en detectores de ionización aumenta con partículas de humo y se usa como variable de detección. | | Taguchi gas sensor | (sensor de gas tipo Taguchi). Sensor resistivo basado en materiales semiconductores (típicamente SnO₂) cuya resistencia cambia al interactuar con gases (p. ej., CO, CH₄, C₃H₈), permitiendo inferir concentración. | | tin oxide sensing layer | (capa sensora de óxido de estaño). Recubrimiento sensible (SnO₂) que modifica su conductividad/resistencia al reaccionar con gases; su formulación y depósito influyen en sensibilidad y selectividad. | | heater regeneration cycle | (ciclo de regeneración por calentamiento). Procedimiento periódico en sensores (como Taguchi) que calienta el elemento para revertir reacciones superficiales, restaurar el material sensible y repetir el proceso de detección. | | hazardous chemicals | (productos químicos peligrosos). Sustancias corrosivas, tóxicas o nocivas para el ambiente que exigen monitoreo continuo, medidas de contención y protocolos de seguridad durante uso, transporte y almacenamiento. | | fail-safe redundancy | (redundancia a prueba de fallas). Estrategia de seguridad que duplica sensores o subsistemas de alarma/control para mantener la protección y permitir cierre de operaciones ante fallas, con pruebas periódicas de funcionamiento. |
|
