Détecteurs de gaz portables
Technologie de mesure de gaz de MSA

Chaque lieu de travail présente de nombreux dangers. Avec le développement industriel, les risques liés aux gaz sont de plus en plus fréquents. La règle générale est que l'employeur doit faire évaluer le lieu de travail par un professionnel de la sécurité qualifié et déterminer si des risques liés aux gaz existent ou pourraient exister et nécessiter l'utilisation d'appareils de détection de gaz appropriés.

Il existe trois groupes principaux de gaz qui doivent être détectés ou surveillés à l'aide d'un équipement de détection de gaz portable :
1. les gaz combustibles ou inflammables – pour éviter une explosion, leur concentration dans l'atmosphère doit être maintenue en dessous de la limite inférieure d'explosivité (LIE)
2. les gaz toxiques ou irritants - doivent être détectés pour protéger la santé humaine contre les intoxications. Cela nécessite de surveiller non seulement les concentrations temporaires, mais surtout d'éviter toute exposition à court ou à long terme des employés
3. les gaz asphyxiants / gaz de déplacement – doivent être surveillés afin de s'assurer que l'atmosphère ne contient ni trop peu d'oxygène (une teneur inférieure à 19,5 % en vol. nuit à la respiration humaine normale) ni trop d'oxygène (une teneur supérieure à 20,8 % en vol. entraîne un risque accru d'explosion)

En fonction des applications, du budget ou des réglementations internes, différents critères de sélection peuvent s'appliquer, mais les points suivants doivent généralement être pris en compte lors du choix du détecteur de gaz :

1. vitesse de réponse du capteur, généralement exprimée en temps T90

2. précision du capteur et stabilité dans le temps

3. robustesse et résistance aux influences environnementales

4. garantie sur l'ensemble de l'appareil, sans exclusions.

5. fonctions d'alarme supplémentaires sauf visuelles, optiques et vibratoires

6. facilité d'entretien et coût total de possession

7. compatibilité avec les logiciels de gestion et leur disponibilité

Une fois le groupe de gaz déterminé, il faut choisir la technique de mesure et de détection adaptée au danger existant :

1. les gaz combustibles ou inflammables – généralement mesurés comme 0-100 % de la LIE avec des capteurs catalytiques pour les gaz combustibles, qui nécessitent au moins 10 % en vol. d'oxygène pour fonctionner correctement. Cependant, il est parfois nécessaire de surveiller des concentrations élevées en vol., y compris dans des atmosphères inertes dépourvues d'oxygène. Pour cela, la technologie IR (infrarouge) est la plus appropriée.

2. les gaz toxiques ou irritants sont généralement mesurés à l'aide de capteurs électrochimiques dans la plage de mesure des particules par million (ppm, parts per million) afin d'éviter les concentrations nocives. Lorsqu'une détection précoce de certains gaz toxiques est nécessaire, la technologie PID peut également être utilisée pour les gaz qui peuvent être à la fois toxiques à de faibles concentrations et inflammables à des concentrations élevées, généralement appelés composés organiques volatils.

3. le manque d'oxygène et l'enrichissement en oxygène sont contrôlés par des capteurs électrochimiques. Il existe toutefois des différences techniques avec une durée de vie et une fiabilité inégales. Actuellement, les capteurs d'oxygène électrochimiques à réaction non consommable sont préférés en raison de leur très longue durée d'utilisation.

Aujourd'hui, une multitude de techniques de détection de gaz sont utilisées. Voici quelques-uns des appareils de mesure portables les plus utilisés :

• capteur catalytique pour les gaz combustible

• infrarouge pour les gaz combustibles et le CO2

• capteur électrochimique pour la détection des gaz toxiques

• capteur électrochimique pour la surveillance de l'oxygène

• capteurs XCell

MSA a développé sa propre gamme de capteurs catalytiques et électrochimiques XCell. Les capteurs XCell ont été spécialement développés pour des applications dans le domaine de la sécurité au travail et sont parmi les plus robustes de tous les capteurs disponibles. Nombre de leurs avantages reposent sur des décennies d'expérience dans le développement de capteurs de première classe et sur l'intégration d'un circuit intégré spécifique à l'application (ASIC) spécialement conçu pour commander les capteurs XCell. Avec une électronique sur mesure sur un ASIC, MSA peut harmoniser les éléments du capteur et l'électronique de manière à ce que les capteurs fonctionnent avec un bruit électrique plus faible, une sensibilité plus élevée et une compensation environnementale plus précise.

La plage de mesure dépend du capteur et de la fonction du détecteur de gaz. Les capteurs qui avertissent de la présence de gaz inflammables vont généralement de 0 % à 100 % de la limite inférieure d'explosivité d'un gaz tel que le méthane. Les capteurs pour gaz toxiques couvrent une plage déterminante pour la sécurité au travail, p. ex. 0-200 ppm pour le H2S.

• limite inférieure d'explosivité (LIE) – la concentration minimale de vapeur nécessaire pour entretenir un feu

• limite supérieure d'explosivité (LSE) – la concentration maximale d'une vapeur pour entretenir un feu. Au-delà de cette concentration, la quantité d'oxygène ne serait pas suffisante pour entretenir le feu. Entre la limite inférieure d'explosivité (LIE) et la limite supérieure d'explosivité (LSE), un gaz inflammable peut s'enflammer. Chaque gaz a sa propre LIE, par exemple le méthane à 4,4 % en volume. Les détecteurs de gaz peuvent indiquer la concentration en % vol, mais plus souvent en « % LIE », ce qui est un meilleur indicateur du risque d'atmosphère explosive.

Un liquide inflammable peut s'enflammer au-dessus de sa température de point d'éclair et nécessite alors, pour brûler, une concentration de vapeur comprise entre deux valeurs limites concrètes, à savoir la limite inférieure et la limite supérieure d'explosivité.

Les « particules par million » (ppm, parts per million) sont souvent utilisées pour indiquer la concentration de gaz toxiques. Les concentrations sur le lieu de travail sont exprimées en ppm (ou ml/m³). Une concentration de gaz de « 10000 particules par million » correspond à une exposition de 1 % en vol.

La sensibilité croisée est la réaction du capteur à d'autres gaz que le gaz de mesure proprement dit. Les sensibilités croisées sont tout à fait normales, même si elles sont largement limitées par la conception du capteur. Certaines interactions persistent toutefois - elles varient en fonction de la température, de la pression, de l'humidité, de l'âge du capteur, de l'exposition antérieure au gaz ou tout simplement d'un capteur à l'autre. Les sensibilités croisées sont toujours mentionnées dans les descriptions techniques du capteur.

Un étalonnage avec du pentane fournit généralement une bonne valeur de référence pour de nombreux gaz combustibles. Si une mesure directe d'autres gaz est nécessaire, comme l'éthanol, les facteurs de réponse sont indiqués dans le mode d'emploi de chaque appareil. Ces multiplicateurs peuvent être utilisés lorsque le gaz à mesurer est connu. Pour les mélanges inconnus, un étalonnage avec du pentane fournit toujours les meilleures valeurs de mesure. Ce type d'étalonnage peut également être effectué avec du méthane, mais celui-ci brûle difficilement sur un capteur catalytique, car il nécessite une température plus élevée de la bille du capteur et davantage de catalyseur que la plupart des autres gaz inflammables.

Les détecteurs de gaz portables conviennent à de nombreuses applications et doivent détecter l'hydrogène, le méthane, la vapeur d'essence, le propane et, selon l'application, un certain nombre de gaz combustibles supplémentaires.

Les directives typiques pour la détection de gaz portable sont ATEX et CEM. « ATmosphère EXplosible » : en français, une zone à risque d'explosion. La directive ATEX 2014/34/UE s'applique aux appareils et aux systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères explosibles. Elle définit les exigences essentielles de santé et de sécurité et les procédures d'évaluation de la conformité qui doivent être appliquées avant la mise sur le marché des produits dans l'UE.

CEM : la directive 2014/30/UE relative à la compatibilité électromagnétique vise à limiter les émissions électromagnétiques des appareils de manière à ce qu'elles n'affectent pas le fonctionnement d'autres appareils et à garantir que l'appareil lui-même soit protégé contre les perturbations électromagnétiques.

Le marquage CE sur un détecteur de gaz est une déclaration du fabricant selon laquelle le produit est conforme à toutes les dispositions applicables de l'Union européenne et que toutes les procédures d'évaluation de la conformité requises ont été menées à bien.

L'indice de protection IP (« Ingress Protection ») est défini dans la norme internationale EN 60529. Elle sert à définir l'étanchéité des boîtiers électriques à la pénétration de corps étrangers (saleté, poussière, etc.) et à l'humidité.
Les chiffres qui suivent « IP » ont chacun une signification précise : le premier indique le degré de protection de l'intérieur de l'appareil contre les corps étrangers, le second indique le degré de protection offert par le boîtier contre différentes formes d'humidité (gouttes, pulvérisation, immersion, etc.).

Un détecteur de gaz ne peut détecter que les gaz qui entrent en contact avec un capteur, avec plusieurs capteurs ou uniquement en contact avec des capteurs. Dans le cas d'un appareil à diffusion, les gaz parviennent au capteur par des ouvertures dans le boîtier de l'appareil de mesure. Dans le cas d'un appareil de mesure avec pompe intégrée (ou d'un appareil à diffusion avec sonde de pompe), les gaz peuvent également être aspirés à une plus grande distance et être ainsi acheminés vers les capteurs. Cela permet p. ex. de prendre des mesures avant d'entrer dans des locaux exigus.

Les travaux d'entretien typiques lors de l'utilisation d'appareils de détection de gaz portables comprennent :

• Le nettoyage régulier de l'extérieur de l'appareil avec un chiffon humide.

• Si l'appareil de détection de gaz été exposé à l'eau, l'eau restante doit être secouée ou enlevée avec un chiffon propre et sec.

• Lorsqu'un capteur XCell indique la fin de sa durée de vie, son remplacement doit être planifié.

• Les appareils utilisés dans des zones poussiéreuses ou sales peuvent nécessiter un remplacement plus fréquent du filtre.

• Hors utilisation, l'appareil doit être stocké dans un endroit sûr et sec et être connecté à un chargeur qui alimente correctement la batterie.

Le choix du bon gaz de test est décisif pour le bon fonctionnement du détecteur de gaz. Haberkorn propose à cet effet dans son catalogue de sécurité au travail des aides à la sélection complètes qui facilitent le choix en fonction de l'activité, du danger ou du secteur. Les gaz de test de MSA sont conçus et certifiés de manière à rester constants pendant toute la durée de conservation de la bouteille de gaz de test. La large gamme de gaz de test et d'accessoires de MSA est fabriquée et testée selon les normes les plus strictes du secteur. Les bouteilles de gaz de test MSA sont livrées avec un certificat d'analyse individuel et une fiche de données de sécurité du matériel. Presque toutes les bouteilles de gaz de test MSA pour les appareils de mesure de gaz portables sont équipées d'une étiquette RFID qui est lue automatiquement par le support de bouteille électronique du système de test automatique GALAXY^® GX2 de MSA.

Le type de réaction dans les batteries est très similaire à celui des capteurs électrochimiques. Elle repose généralement sur des électrolytes liquides qui maintiennent la réaction chimique en marche. Étant donné que les piles alcalines peuvent facilement perdre 90 % ou plus de leur capacité à basse température, les appareils de détection ALTAIR de MSA sont alimentés par la technologie des piles au lithium, qui fonctionne beaucoup mieux par temps froid que la chimie traditionnelle des piles, comme la technologie NiCd, alcaline et NiMH.Outre la décharge des piles, la puissance et la profondeur de la charge peuvent également être influencées par les effets de la température. Les appareils MSA sont équipés de circuits de protection thermique qui empêchent la charge à des températures extrêmes.