NA-SEN-1605

1

SENSORES de GAS CATALITICOS vs NDIR

En el diseño de un sistema de monitorización de seguridad para gases combustibles o en

aplicaciones similares, es importante saber decidir entre un sensor de gas de tecnología

catalítica o infrarroja. Ambas tecnologías presentan ventajas en función de los

requisitos de la aplicación final. Se requiere un análisis exhaustivo del entorno de trabajo

para asegurar un rendimiento óptimo, seguridad, fiabilidad y todo eso a un precio

adecuado.

Ambas tecnologías, sensores catalíticos y sensores de infrarrojo no dispersivo

(NDIR), detectan de forma fiable el gas en su límite explosivo inferior (LEL) o por

debajo de ese nivel (0 – 100% LEL).

1.- El sensor CATALÍTICO

Los sensores catalíticos están formados por dos elementos: un elemento DETECTOR (D)

que contiene un material catalizador y es sensible a los gases combustibles, y un elemento

COMPENSADOR (C), que no reacciona a los gases combustibles. Estos gases solamente

quemarán en el elemento DETECTOR, provocando un aumento de temperatura del mismo

y el consecuente aumento en el valor de su resistencia.

Fig. 1 Principio de funcionamiento del sensor catalítico

NA-SEN-1605

2

Normalmente, se forma un puente de Wheatstone

con ambos elementos tal como muestra la figura 2.

Se ajusta una resistencia variable (VR) para

mantener el equilibrio del puente en condiciones de

aire limpio, sin presencia de gases combustibles. Al

detectarse estos gases, solamente la resistencia del

elemento DETECTOR aumentará su valor,

desequilibrando así el puente de Wheatstone y

generando así un voltaje medible en la señal de

salida (Vout). El voltaje de salida es directamente

proporcional a la concentración de gases

combustibles presentes.

VENTAJAS

Robustez

Manejo simple

Facilidad de instalación, calibración y uso

Durabilidad con un coste bajo del ciclo de vida

Tecnología probada, con un fiabilidad y predictibilidad excepcionales

Muy apropiado para gran variedad de aplicaciones

Se calibra fácilmente para algún tipo de gases como el Hidrógeno que no

pueden ser detectados con tecnología NDIR

INCONVENIENTES

Pueden resultar “envenenados” o inactivos por contaminación de otros gases

Para detectar la pérdida de sensibilidad por contaminación de otros gases es

mediante una comprobación con el gas “objetivo” y un re-calibrado

Un sensor en una zona con potenciales gases contaminantes debe ser recalibrado a

intervalos determinados por el fabricante

Requiere de la presencia de oxígeno para la detección

Una exposición prolongada a concentraciones altas del gas combustible puede

reducir el rendimiento del sensor

Fig. 2 Puente de Wheatstone

NA-SEN-1605

3

2.- El sensor por Infrarrojo NDIR (Non Dispersive – Infrared)

El principio de funcionamiento se basa en el hecho de que los gases absorben energía de la

luz a una longitud de onda determinada, habitualmente en el rango de infrarrojos.

Solamente son útiles para la detección de gases compuestos por átomos de diferentes

tipos.

Cuando el gas circula entre la

fuente y el detector, el gas

absorbe radiación infrarroja y se

registra una disminución de la

corriente.

La concentración de gas es directamente proporcional a la cantidad de radicación

absorbida. Estos sensores miden dos longitudes de onda, una de referencia y otra de

la muestra del gas detectado. La diferencia entre ambas indica la concentración del gas

detectado.

Los elementos de este tipo de sensores son un emisor de infrarrojos, una cámara de

muestreo, un filtro de la longitud de onda y un detector de infrarrojos. La luz infrarroja se

dirige a través de la cámara de muestreo hacia el detector de infrarrojos. El detector

tiene un filtro óptico que solo permite el paso de la luz a la longitud de onda

determinada y que se corresponde con la longitud de onda que las moléculas del

gas seleccionado son capaces de absorber. Las moléculas de otros gases no pueden

absorber la luz a esta longitud de onda, así que su presencia no afecta al funcionamiento

del sensor, no lo “envenenan” o contaminan.

La intensidad de luz infrarroja que llega al detector es inversamente proporcional a la

concentración del gas “objetivo” en la cámara de muestreo. Cuando la concentración en la

cámara es cero, el detector recibe toda la intensidad de la luz. A medida que aumenta la

concentración de gas, la intensidad de luz infrarroja que llega al detector va disminuyendo.

La Ley de Beer-Lambert:

I = I0 * e (k c s)

I = Intensidad de luz que llega al detector

I0 = Intensidad de luz medida en una cámara vacía, sin gas

k = coeficiente específico de absorción

c = concentración del gas objetivo

s = longitud del tramo de absorción

NA-SEN-1605

4

VENTAJAS

Muy alta precisión

Inmune ante contaminación o envenenamiento de otros gases

No requiere re-calibración por pérdidas de sensibilidad

Puede operar sin la necesidad de Oxígeno

Puede operar en presencia continuada de gas

Bajo consumo de corriente

INCONVENIENTES

Mayor coste que otras tecnologías

No puede detectar Hidrogeno, Oxigeno u otros gases similares

Puede afectarle la humedad y el polvo

3.- Sensor de CO2 – CDM7160

Desde MONOLITIC, dentro de nuestra línea de productos de sensores y a través de

nuestra representada FIGARO, presentamos el CDM7160:

Se trata de un sensor de CO2 con tecnología

NDIR de excelentes prestaciones, como una

alta precisión (50ppm +3% en el rango de

detección de 300 – 5000 ppm) y un bajo

consumo (10mA de media, 60mA de pico).

Incorpora dos elementos detectores que

permiten así medir la concentración absoluta

de CO2. Y ofrece diversos tipos de salida:

señal de alarma, salida PWM, RS232, I2C).