El cloro es una de las sustancias más empleadas en la fabricación de
compuestos y en los procesos de la industria química. Su detección constituye
un auténtico reto para los analistas químicos y para los ingenieros de seguridad.
Averigüe cómo aumentar la fiabilidad y la eficiencia de la detección de cloro.
más eficiente y segura
Consejos de expertos para aplicaciones prácticas
El largo trayecto hasta el sensor
En jerga técnica, ›adsorción‹ (del latín adsorbere, atraer para sí) describe el estado si un gas (o un líquido) se adhiere a la superficie de otra sustancia, y este suele ser precisamente el caso más frecuente con el cloro. Su alta reactividad implica que las moléculas del cloro buscan unirse a otros elementos, incluso si luego se difunden en dirección de un sensor de Cl.
De 0,02 a 0,05 ppm Umbral de olor
0,5 ppm Umbral en el lugar de trabajo (AGW, NIOSH) 1,0 ppm Valor de tolerancia de aplicación (ETW)
3,0 ppm Actividad intolerable a largo plazo
20 ppm Pérdida de consciencia tras un breve período
50 ppm Muerte en menos de 100 minutos
CL
Un todoterreno omnipresente
Su típico olor nos trae viejos recuerdos de infancia como los flotadores de la piscina, los toboganes de agua y los trampolines a 10 metros, pero este mismo olor es el que pone en alerta al empleado o al ingeniero de seguridad en una planta. Nos referimos al cloro, cuyo símbolo es Cl.
En la tabla periódica de los elementos químicos, el cloro se encuentra bajo el número atómico 17 en el 7̊ grupo principal, con los halógenos. ›Chlorós‹ (en griego) significa ›verde claro, natural‹ – una referencia al color de la sustancia gaseosa a temperatura ambiente.
La propiedad más destacada del cloro es su reactividad: se une con muchos elementos, incluso a temperatura ambiente, frecuentemente de forma explosiva. El cloro está presente en numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos, desde cloruros inofensivos como el cloruro de sodio (sal de mesa) hasta los organoclorados altamente tóxicos como la dioxina.
El gas cloro propiamente dicho es un riesgo diario y básicamente controlable en la industria, siempre y cuando su presencia se pueda detectar de manera fiable. Pero las cosas no son tan fáciles...
Encontrará más información sobre cloro y otras sustancias peligrosas en la base de datos de sustancias peligrosas VOICE de Dräger en www.draeger.com/VOICE
La capacidad de producción
global de cloro alcanza
58
millones de
toneladas.
11 www.worldchlorine.org; http://www.worldchlorine.org/wp-content/themes/ brickthewp/pdfs/sustainablefuture.pdf (29/1/2015)
››El problema con el gas cloro radica en que se queda rápidamente atrapado en las superficies de los dispositivos, por ejemplo en el diafragma de un detector de gas, en el adaptador del equipo de pruebas de gas o en las válvulas de una estación de calibración‹‹, explica Ulf Ostermann, experto en sensores de Dräger. La consecuencia es: las moléculas del gas tardan mucho más tiempo en alcanzar el sensor, ya se trate de un detector personal de gases, un dispositivo de medición de paso o una prueba funcional. En particular, las moléculas de cloro tienden a acumularse en el interior de las mangueras. Como resultado, muchos dispositivos no pueden homologarse para realizar mediciones de muestreo del cloro. Una razón de la acumulación es la contaminación de los dispositivos o las mangueras. ››Cualquiera que trabaje en el sector sabe que: un detector portátil de gases nunca está completamente limpio‹‹, dice Ostermann. ››Es imposible evitar la contaminación, leve o grave, en función del entorno en que se utilice. Los depósitos se forman a partir de partículas, vapores o incluso en la piel del usuario.‹‹ Las moléculas de cloro quedan inmediatamente atrapadas si la superficie tiene trazas de grasa. El cloro también tiene una particular tendencia a acumularse en partículas de hollín.
Factor de coste de las pruebas de gas
El diseño de las estaciones de pruebas que comercializan la mayoría de los fabricantes no permite la realización de pruebas de gas cloro, ya que el recorrido que debe hacer el gas de prueba hasta el sensor es demasiado largo. Por esa razón, los dispositivos se exponen al gas manualmente en muchas operaciones. Pero esta condición propicia la aparición de errores, es un proceso prolongado y es caro. ››Las moléculas a menudo quedan atrapadas en los accesorios del dispositivo‹‹, informa Ulf Ostermann. ››En un cilindro de gas de prueba con 5 ppm de cloro, deben bombearse previamente tres litros de gas para que funcione desde el principio. Si se introduce el gas de prueba a través de mangueras adicionales al módulo gaseado, la cantidad de superficie en la que el cloro queda atrapado aumenta mucho más. Se trata de un procedimiento tedioso, sobre todo si deben realizarse pruebas en varios dispositivos. Y desde el punto de vista comercial, la carga de trabajo y el consumo de gas de prueba tienen un impacto considerable.‹‹
¿La limpieza no sería una solución al problema de la acumulación? ››Es una pregunta que nos suelen hacer en la práctica‹‹, afirma Ostermann. ››Pero no podemos olvidar que estamos hablando
Mucho más práctico que la exposición manual al gas: prueba de gas en una estación de pruebas.
con un paño húmedo presenta depósitos minúsculos con los que reaccionarían las moléculas de cloro. Ni siquiera el uso de agentes de limpieza mejoraría la situación.‹‹
La solución inteligente
Contrarrestar la ›inercia‹ del gas cloro durante la detección con un sensor rápido resulta mucho más eficaz. Los sensores de cloro presentan diferencias notables en sus tiempos de respuesta; los productos disponibles en el mercado abarcan desde 30 a 120 segundos y más. El experto Ostermann explica la implicación práctica de un sensor que es 4 veces más rápido que otro: la velocidad del sensor es un aspecto de seguridad que los ingenieros de seguridad y los analistas químicos tienen en cuenta en una planta industrial: un tiempo de respuesta más rápido implica más tiempo para reaccionar, más fiabilidad a la hora de decidir las precauciones de seguridad a tomar y, en caso de emergencia, por supuesto también menos personas lesionadas o lesiones de menor gravedad, y menos daños en general.
›Mayor rapidez implica mayor seguridad‹: esta ecuación podría enfatizarse para sustancias peligrosas como el sulfuro de hidrógeno. En última instancia, unos pocos segundos pueden marcar la diferencia entre la vida y la muerte en caso de exposición
a H2S. Pero ¿hasta qué punto es importante la velocidad del
sensor en la detección del cloro? Ulf Ostermann lo explica: ››El H2S es, obviamente, un caso especial, porque es imposible
olerlo en concentraciones peligrosas. Por el contrario, el cloro puede identificarse directamente por su olor a cualquier concentración. Esto significa que, en el caso de una exposición inesperada, por ejemplo, ante una fuga, su propio olfato generaría una alerta aunque el sensor no respondiera. Pero el olor por sí solo no indica si la concentración está dentro del umbral permitido en el lugar de trabajo o por el contrario sobrepasa 20 veces el límite. Y la diferencia es significativa después de unas cuantas respiraciones. No debemos olvidar que: estamos hablando de la salud y la seguridad de los empleados.‹‹
Y la velocidad del sensor también es un aspecto económico. Cuanto más rápido sea el tiempo de respuesta, más breve es la duración del test y menor el tiempo de trabajo y el consumo de gas de prueba. ››En la práctica diaria, hay una gran diferencia entre un sensor de cloro que tarda 30 segundos en responder durante una prueba de gas, y el que tarda dos minutos‹‹, enfatiza Ostermann. ››Los especialistas en el sector pueden evaluar fácilmente lo que supone esta diferencia de un minuto y medio en el tiempo de respuesta para su equipo y la frecuencia de uso a lo largo de un año.‹‹
Dispositivo 1 Dispositivo 2
Características técnicas del dispositivo
Duración de la(s) prueba(s) de gas Duración del tiempo de lavado Consumo de gas (ml/min) Coste de mano de obra
Coste del gas de prueba
40 15 300
4600 pruebas de gas con un tiempo de lavado de 55 s
(prueba de gas 40 s + tiempo de lavado 15 s) = 253 000 s = 70,28 h 70,28 h x 40 euros = 2811,11 euros 4600 pruebas de gas a 40 s = 184 000 s = 3066,67 min 3066,67 min x 300 ml/min = 920 000 ml 9200 h x 5,90 euros = 5428 euros 120 15 300
4600 pruebas de gas con un tiempo de lavado de 135 s
(prueba de gas 120 s + tiempo de lavado 15 s) = 621 000 s = 172,5 h 172,5 h x 40 euros = 6900 euros 4600 pruebas de gas a 120 s = 552 000 s = 9200 min 9200 min x 300 ml/min = 2 760 000 ml 2 760 000 ml x 5,90 euros/l = 16 284 euros
Resultado: el tiempo de trabajo y el consumo del gas de calibración es notablemente más alto en el sensor más
lento: en total, el coste de los dos elementos asciende a 23 184 euros. En comparación: el gasto del dispositivo 1 solo asciende a unos 8.239 euros.
UN SENSOR MÁS RÁPIDO ES MÁS RENTABLE
Cuanto mayor sea el número de unidades y mayor la frecuencia de uso de los detectores de cloro, mayor es la conveniencia de considerar los costes operativos. El gas de prueba es caro, y su consumo aumenta cada segundo que el sensor necesita detectar la concentración de gas de manera fiable durante una prueba. Hemos calculado la diferencia total que puede suponer en un año tomando como ejemplo un sensor con un tiempo de respuesta de 30 segundos y uno con un tiempo de respuesta mucho mayor, de 120 segundos.
Suposiciones básicas:
Una compañía utiliza 20 detectores de gas portátiles para la detección de cloro, y cada uno de ellos realiza 230 pruebas de gas al año, lo que supone un total de 4600 pruebas cada año. El coste de una botella de gas de prueba (de 58 litros) es de 342 euros. El coste de una hora de trabajo se calcula en 40 euros/h.
14 945 €
es el dinero que puede ahorrarse
Medir el cloro de forma eficiente y segura - el método fácil
De la prueba funcional a la medición de paso, el experto en sensores Ulf Ostermann sabe qué es lo importante.
El cloro es difícil de detectar por su alta reactividad. ¿Qué problemas surgen en la práctica y qué soluciones proporciona Dräger?
El principal problema es que las moléculas de cloro se acumulan rápida y fácilmente en las superficies de los dispositivos y en una atmósfera contaminada las moléculas adecuadas tardan mucho tiempo en difundir hasta el sensor. En este caso, el uso de un sensor de alta sensibilidad resulta extremadamente ventajoso. Nuestro DrägerSensor® XXS para cloro, por ejemplo, tiene un tiempo de respuesta t90 de 30 segundos, 4 veces más rápido que otros muchos detectores de cloro.
Existe otro punto crítico que a menudo se relaciona con las sensibilidades cruzadas...
Correcto, como ocurre con el sulfuro de hidrógeno. Existen dispositivos en el mercado para los que el sensor responde a 10 ppm de H2S
en la atmósfera mediante una alarma de presencia de cloro, e indica 30 ppm, lo que conduce al disparo de un gran número de alarmas no deseadas, especialmente en plantas petroquímicas. Nuestro sensor es mucho más robusto en este aspecto: 10 ppm de H2S da como
resultado una lectura de menos de 0,5 ppm de cloro.
Cuanto más difícil es medir una sustancia peligrosa, más importante es que el dispositivo funcione con absoluta fiabilidad. Antes era difícil comprobar el correcto funcionamiento de los sensores de cloro. ¿Ha cambiado algo?
Dräger X-dock® proporciona un método fijo y práctico para comprobar los sensores de cloro. En primer lugar, el X-dock requiere recorridos relativamente cortos. Otra ventaja radica en que hemos desarrollado y presentado una válvula de acero inoxidable específicamente concebida para la exposición al cloro. Esto hace que la prueba de gas sea aún más rápida.
Y más económica: por ejemplo, nuestro sistema permite probar un dispositivo Dräger con sensor de cloro a diario durante un año empleando tan solo una botella de 58 litros de gas de prueba. Con el X-dock también se puede probar el tiempo de respuesta de un sensor de cloro. Si un dispositivo no responde después de 60 segundos en la estación significa que la prueba de gas ha fracasado. Esto resulta útil, por ejemplo, para identificar tiempos de respuesta más lentos a causa de la contaminación de las superficies de los dispositivos.
Las mediciones de paso en los contenedores o espacios confinados también son problemáticas. ¿Qué debe tomarse en cuenta aquí?
Las mangueras convencionales que se utilizan en operaciones de bombeo no permiten el paso del cloro, o bien permiten un paso muy lento. El resultado en la práctica es que los propios dispositivos deben introducirse en el contenedor o espacio confinado a través de una cuerda, varilla o similar. El problema: no se pueden leer los valores. Por esta razón desarrollamos una nueva manguera que ahora también permite realizar mediciones de paso adecuadas para el cloro en los dispositivos de bombeo.
IMPRESO EN
ALEMANIA
Dräger Safety AG & Co. KGaA Revalstraße 1 23560 Lübeck www.draeger.com FUENTE: www.worldchlorine.org Ulf Ostermann,
Director de soluciones globales – Sistemas portátiles de detección de gases
