Conseils
Comme chacun sait, mieux vaut prévenir que guérir. Cela vaut en particulier pour la qualité de l'air que nous respirons. Une concentration trop élevée de gaz dangereux, tels que le monoxyde de carbone ou les gaz inflammables, peut avoir des conséquences graves sur la santé et, dans le pire des cas, être mortelle.
Le risque est particulièrement élevé dans les environnements de travail où l'on manipule des flammes nues ou des substances chimiques.
Il est donc essentiel de surveiller régulièrement la qualité de l'air. Des appareils de mesure spécialisés permettent de détecter à temps les dangers potentiels et de prendre les mesures appropriées. Nous vous présentons ci-dessous différents types d'appareils et vous expliquons leurs fonctions spécifiques.
Que sont les appareils de mesure des gaz ?
Les appareils de mesure de gaz permettent de déterminer la présence ou la concentration de substances gazeuses dans l'air ambiant. Ils sont souvent utilisés dans des applications industrielles, commerciales et liées à la sécurité. Ces appareils se divisent en deux catégories : les modèles portables et les modèles fixes.
Les appareils de mesure de gaz portatifs sont petits, maniables et donc faciles à transporter. Ils sont souvent utilisés dans des zones où le personnel est exposé à des dangers potentiels liés à des gaz toxiques ou explosifs, comme les mines, les raffineries ou les usines chimiques.
Les appareils fixes de mesure de gaz sont quant à eux installés de manière permanente. Ils surveillent en continu la composition du gaz dans certaines zones, souvent dans des installations industrielles, des laboratoires et d'autres sites fixes. Les appareils de mesure de gaz sont essentiels pour la sécurité au travail et la protection de l'environnement : ils détectent à temps les concentrations de gaz dangereuses et permettent de prendre les mesures de protection appropriées.
Fonctionnement des appareils de mesure des gaz
Le principe de fonctionnement repose sur l'interaction physique ou chimique entre l'air ambiant et le détecteur. Selon le milieu gazeux, différents procédés d'analyse et de mesure sont utilisés, qui reposent sur des capteurs spécifiques et leurs propriétés. Afin de garantir la précision et la fiabilité des mesures, l'étalonnage et la maintenance des appareils jouent un rôle décisif.
Capteurs et méthodes de mesure
Les appareils de mesure de gaz utilisent différents capteurs et procédés de mesure pour déterminer avec précision la présence ou la concentration de gaz dans l'air ambiant.
Les capteurs catalytiques utilisent l'oxydation catalytique comme méthode de mesure. Ils détectent les gaz inflammables tels que le méthane, le propane et l'hydrogène. Le capteur se compose d'une petite résistance en platine qui sert de catalyseur. Lorsqu'un gaz inflammable entre en contact avec le capteur, il s'oxyde à la surface du catalyseur et génère de la chaleur. Cette chaleur entraîne une modification de la résistance électrique, qui est mesurée et utilisée pour déterminer la concentration de gaz.
Les capteurs infrarouges reposent sur le principe physique selon lequel certains gaz absorbent la lumière infrarouge à des longueurs d'onde spécifiques. Pour cela, une LED IR intégrée à l'appareil envoie de la lumière infrarouge à travers l'air échantillonné. Le capteur compare la longueur d'onde initiale de la LED avec celle de l'air échantillon irradié et peut ainsi mesurer la quantité de lumière absorbée. Cette quantité sert ensuite à déterminer la concentration de gaz. Le dioxyde de carbone, le méthane et d'autres gaz à effet de serre peuvent être détectés.
Les capteurs électrochimiques détectent les gaz toxiques tels que le monoxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et le dioxyde d'azote. Pour effectuer cette détermination, le capteur contient un liquide électrolytique et deux électrodes. Lorsque le gaz cible pénètre dans le capteur, il réagit électrochimiquement avec l'électrolyte et génère un courant électrique. L'intensité de ce courant est proportionnelle à la concentration en gaz.
Les capteurs à semi-conducteurs réagissent à une modification de la résistance électrique et détectent le monoxyde de carbone et le méthane. Le capteur est composé d'un matériau semi-conducteur à base d'oxyde métallique dont la résistance électrique varie en présence de gaz cibles. Cette variation de résistance est mesurée et utilisée pour déterminer la concentration en gaz.
Les détecteurs à photo-ionisation fonctionnent de manière similaire aux capteurs infrarouges. Cependant, ils n'utilisent pas la lumière infrarouge, mais la lumière ultraviolette, dont le niveau d'énergie est nettement plus élevé. La lumière UV est si forte qu'elle ionise les molécules du gaz cible, c'est-à-dire qu'elle les rend électriquement conductrices par la perte ou l'ajout d'électrons. Les ions ainsi générés peuvent être mesurés sous forme de courant électrique, l'intensité du courant étant proportionnelle à l'ionisation de l'échantillon de gaz. Ces détecteurs sont adaptés à la détection de composés organiques volatils tels que le benzène ou le toluène.
Les capteurs à chimiluminescence servent à détecter les oxydes d'azote. Avec ce type de capteur, l'appareil aspire également un échantillon d'air ambiant qui entre en contact avec un réactif, par exemple une combinaison de luminol et de peroxyde d'hydrogène. La réaction chimiluminescente qui s'ensuit émet de la lumière dont l'intensité est mesurée et utilisée pour déterminer la concentration de gaz.
La spectrométrie de masse est une méthode de mesure coûteuse, mais très précise. Elle consiste à ioniser les molécules des gaz cibles et à les séparer en fonction de leur rapport masse/charge. Les ions résultants sont détectés et quantifiés, ce qui permet de déterminer avec précision la concentration en gaz.
Étalonnage et maintenance
Lors de l'étalonnage du point zéro, l'appareil de mesure de gaz est réglé à l'aide d'une référence sans gaz, par exemple de l'azote pur ou de l'air, afin de déterminer le point zéro. L'étalonnage de la tension s'effectue en utilisant une concentration connue d'un gaz d'étalonnage.
L'appareil est réglé de manière à afficher correctement la concentration connue. Les gaz d'étalonnage doivent être d'une grande pureté et d'une concentration connue. Souvent, un étalonnage en deux points est également effectué, dans lequel le point zéro et un deuxième point sont étalonnés avec une concentration connue.
Les appareils de mesure de gaz doivent être étalonnés régulièrement, sinon leur précision ne peut être garantie. La fréquence dépend de la fréquence d'utilisation et des conditions dans lesquelles l'appareil est utilisé. Une recommandation typique est un étalonnage mensuel, mais cela peut varier en fonction des recommandations du fabricant et des conditions d'utilisation. Pour les appareils portables, il est même recommandé de procéder à un étalonnage avant chaque utilisation.
La maintenance des appareils de mesure de gaz comprend une inspection visuelle visant à détecter tout dommage physique, corrosion ou usure. S'il s'agit d'un appareil portable, il convient de vérifier le niveau de la batterie. Il est également important de nettoyer régulièrement les capteurs. Certains types ont une durée de vie limitée et doivent être remplacés régulièrement. Il convient de vérifier les filtres afin de détecter une éventuelle obstruction et de les remplacer si nécessaire.
Appareils de mesure du CO2
Les appareils de mesure du CO2 sont des instruments spécialisés destinés à détecter et à surveiller la concentration de dioxyde de carbone dans l'air.
L'appareil de mesure se compose d'une source de lumière infrarouge, d'une chambre à gaz, d'un filtre permettant de sélectionner la longueur d'onde spécifique et d'un détecteur qui mesure le rayonnement infrarouge non absorbé.
Appareils de mesure du monoxyde de carbone (CO)
Les détecteurs de CO servent à mesurer et à surveiller la concentration de monoxyde de carbone dans l'air. Le CO est un gaz incolore et inodore qui se forme lors de la combustion incomplète de combustibles contenant du carbone. En règle générale, ces appareils sont équipés d'une alarme qui se déclenche automatiquement lorsque la concentration en CO est trop élevée. La technologie la plus couramment utilisée dans les détecteurs de CO est le capteur électrochimique.
Détecteurs de fuite de gaz
Ils détectent la présence de fuites dans les conduites ou les systèmes de gaz. Ils sont disponibles avec des capteurs catalytiques, électrochimiques et sensibles aux infrarouges, ainsi qu'avec des capteurs à semi-conducteurs.
Appareils de mesure du dioxyde de carbone
Les appareils de mesure du dioxyde de carbone, également appelés appareils de mesure du CO2, sont utilisés pour surveiller et mesurer la concentration de dioxyde de carbone dans l'air. Ils sont disponibles avec des capteurs sensibles aux infrarouges et des capteurs électrochimiques.
Appareils de mesure de l’oxygène
Les appareils de mesure de l'oxygène sont utilisés d'une part pour surveiller les concentrations d'oxygène dans les processus de combustion, les chaudières et les processus de soudage, et d'autre part dans le domaine médical. Alors qu'ils optimisent les processus de combustion dans le secteur industriel, ils contrôlent la saturation en oxygène dans le sang des patients dans les hôpitaux Patienten.
La société allemande Dräger est un fabricant renommé. Les détecteurs d'oxygène comprennent des capteurs électrochimiques et optiques, ainsi que des capteurs à base de dioxyde de zirconium comme électrolyte, qui devient conducteur d'ions à haute température. La concentration en oxygène est mesurée par la différence entre les pressions partielles d'oxygène des deux côtés de la couche électrolytique.
Appareils de mesure des polluants
Les appareils de mesure des polluants servent à surveiller la qualité de l'air à l'intérieur et à l'extérieur. Ils détectent les polluants gazeux et les particules qui peuvent être nocifs pour la santé.
Parmi les substances mesurées figurent par exemple le formaldéhyde, les composés organiques volatils (COV) et les particules fines.
Ils sont notamment utilisés pour contrôler les pièces d'habitation, les lieux de travail et les installations industrielles.
Les appareils de mesure des polluants permettent d'évaluer la concentration en polluants atmosphériques et, le cas échéant, de prendre des mesures pour améliorer la qualité de l'air. Testo et Dräger comptent parmi les fabricants les plus connus.
Où sont utilisés les appareils de mesure des gaz ?
Les appareils de mesure des gaz sont universellement utilisables, il n'existe pratiquement aucun domaine qui ne tire pas profit de ces détecteurs. La plupart des appareils sont toutefois utilisés dans le domaine de la sécurité au travail, de la protection de l'environnement et des processus industriels.
Sécurité au travail et protection de l'environnement
Les appareils de mesure de gaz jouent un rôle décisif dans la sécurité au travail et la protection de l'environnement, car ils permettent de détecter et de surveiller les gaz dangereux. Ces appareils contribuent à minimiser les risques potentiels pour la santé et la sécurité et à protéger l'environnement.
Dans le cadre de la sécurité au travail, ils détectent les gaz toxiques et protègent ainsi le personnel contre les intoxications aiguës et les dommages à long terme pour la santé. Dans les raffineries, les mines, les ateliers de peinture et les lieux où des gaz ou des vapeurs inflammables sont présents, ils peuvent avertir des risques d'explosion. Il en va de même pour les installations industrielles, les centrales électriques, les usines d'incinération des déchets et autres sources d'émissions, mais dans ce cas, il s'agit principalement de surveiller les émissions.
Les appareils de mesure sont également utilisés pour surveiller la qualité de l'air dans les zones urbaines et rurales, dans le trafic routier et sur les chantiers. La surveillance de l'eau et des sols près des cours d'eau, des stations d'épuration, des décharges et des terres agricoles fait également partie de leurs domaines d'application.
Processus industriels
Une application typique des appareils de mesure de gaz est l'optimisation de l'efficacité de la combustion et la réduction des émissions. Ils jouent également un rôle important dans la prévention des pertes de gaz d'échappement et des sous-produits de combustion indésirables. Ils peuvent également garantir la qualité des produits dans les processus industriels et surveiller les processus de nettoyage. L'industrie pétrolière et gazière utilise souvent ces appareils pour surveiller les silos à céréales et les entrepôts de produits chimiques.
Quels gaz sont détectés par les détecteurs portatifs ?
Les gaz les plus fréquemment recherchés par les détecteurs portatifs appartiennent aux catégories des gaz inflammables et toxiques. Il s'agit notamment du méthane, du propane, du butane, de l'hydrogène, de l'éthane et de l'acétylène, mais aussi du monoxyde de carbone, de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac, du chlore, du dioxyde d'azote, du dioxyde de soufre, du phosgène, de l'acide cyanhydrique et du formaldéhyde.
Il existe des appareils de mesure de l'oxygène ainsi que des appareils de mesure qui ne peuvent détecter que le dioxyde de carbone. Des appareils combinés pour plusieurs gaz sont également disponibles pour détecter et mesurer les composés organiques volatils tels que le benzène, le toluène, le xylène et l'oxyde d'éthylène. Ces détecteurs multigaz, qui existent également pour d'autres combinaisons de gaz, sont particulièrement utiles dans les environnements où il existe différents risques liés aux gaz.
Que signifie l'abréviation ppm sur les détecteurs de gaz portables ?
L'abréviation ppm signifie « parties par million ». Il s'agit d'une unité de mesure souvent utilisée sur les détecteurs de gaz portables et fixes pour indiquer la concentration de gaz dans l'air. Cette unité indique combien de parties d'un gaz donné sont présentes dans un million de parties d'air. Par exemple, une concentration de 1 ppm signifie qu'une partie du gaz est entourée d'un million de parties d'air.