CONJUNTO DE VIGILANCIA DE GAS QUE COMPRENDE UNO O VARIOS SENSORES DE GAS Y UNO O VARIOS DESGASIFICADORES.

Un conjunto de vigilancia de gas, que comprende por lo menos un sensor de gas (S1,

S2, S3) y por lo menos un desgasificador (G1, G2, G3), en el que (i) dicho sensor de gas (S1, S2, S3) vigila la concentración de un gas diana en un entorno gaseoso, y (ii) el desgasificador (G1, G2, G3) comprende un material que adsorbe selectivamente al gas diana, caracterizado porque el conjunto de vigilancia de gas comprende además un elemento de control, en el que (iii) el elemento de control está acoplado con dicho sensor de gas y con dicho desgasificador para hacer que dicho desgasificador interactúe con el entorno gaseoso cuando la concentración de gas diana, detectada por el sensor de gas, supere a un nivel previamente determinado.

Campo del invento

El presente invento se refiere a conjuntos de vigilancia de gas y a métodos para determinar selectivamente la presencia de uno o más gases dianas en un entorno gaseoso, al mismo tiempo que se reduzca una interferencia cruzada causada por la presencia de uno o más gases interferentes en dicho entorno gaseoso.

Descripción de la técnica relacionada

Con el fin de proteger a los trabajadores contra una exposición potencial a gases tóxicos y peligrosos, se instalan corrientemente unos dispositivos (TGM, acrónimo de toxic/hazardous gas monitoring = dispositivos de vigilancia de gases tóxicos/peligrosos), en el sitio de trabajo y en otros locales, para vigilar la concentración de dichos gases tóxicos y peligrosos en él/ellos.

Los convencionales dispositivos TGM emplean unos espectrómetros de emisión molecular para la detección de gases basados en hidrógeno. Sin embargo, la introducción de hidrógeno gaseoso da lugar a preocupaciones adicionales de seguridad y requiere la implementación de medidas de seguridad adicionales con el fin de reducir los riesgos asociados con el hidrógeno gaseoso.

Los nuevos sistemas TGM que emplean sensores electroquímicos de gas se pueden usar ventajosamente para vigilar gases tóxicos y peligrosos, en vez de los convencionales dispositivos TGM que están basados en hidrógeno. El uso de sensores electroquímicos de gas elimina los riesgos asociados con el hidrógeno gaseoso y, por lo tanto, da como resultado una aceptación aumentada por parte de los clientes.

En los sistemas electroquímicos sensores de gas, un gas diana entra en contacto con un electrodo de medición del sensor electroquímico, que genera como respuesta una corriente eléctrica que es proporcional a la concentración de dicho gas diana. Para más detalles en lo que refiere a los sensores electroquímicos de gas, véase la patente de losEE.UU. nº 6.248.224 expedida el 19 de Junio de 2001 para “SENSOR DE GASES TÓXICOS Y MÉTODOS DE FABRICACIÓN” y la patente de los EE.UU. nº 6.423.209 expedida el 23 de Julio de 2002 para “SENSORES DE MEDICIÓN DE GASES ÁCIDOS Y MÉTODOS DE USARLOS”. El documento de solicitud de patente francesa FR 2 541 461 A describe un conjunto de vigilancia de gas, que comprende un sensor de gas, un desgasificador y un analizador.

Sin embargo, los gases que pertenecen a la misma familia química muestran con frecuencia unas reacciones similares

o comparables en la misma celda electroquímica y causan una interferencia cruzada en los resultados de las mediciones electroquímicas. Los sensores electroquímicos de gas, que actualmente están disponibles, responden no solamente a la presencia de un gas diana, sino también a la presencia de otros gases de la misma familia química.

Por ejemplo, un sensor de AsH3 responde no solamente al AsH3 gaseoso, sino también a otros gases de hidruros tales como B2H6, SiH4 y PH3. El electrodo de medición de dicho sensor de AsH3 reacciona con el AsH3 gaseoso de la siguiente manera:

AsH3 + 3H2O → H3AsO3 + 6H+ + 6e-,

mientras que también reacciona con SiH4, que es un hidruro interferente, de la siguiente manera

SiH4 + 3H2O→ H2SiO3+8H0+ + 8e-.

Por lo tanto, los gases interferentes dispararán al sensor electroquímico de gas para generar unas señales que indiquen la presencia del gas diana, incluso aunque el gas diana esté realmente ausente (es decir. que se produzca una falsa alarma).

Por lo tanto, un objeto del presente invento es el de proporcionar un aparato y un método para reducir dichas falsas alarmas y aumentar la selectividad de los sensores electroquímicos de gas.

Otro objeto del presente invento es el de proporcionar un aparato y un método para aumentar la selectividad de otros tipos de sensores de gas, cuyos resultados de medición son afectados similarmente por la presencia de gases interferentes y son propensos a una falsa alarma.

Otros/as objetos y ventajas serán evidentes más completamente a partir de la memoria descriptiva que sigue y de las reivindicaciones anejas.

SUMARIO DEL INVENTO

El presente invento se refiere a un conjunto de vigilancia de gas, que comprende por lo menos un sensor de gas (S1, S2, S3) y por lo menos un desgasificador (G1, G2, G3), en el que

(i) dicho sensor de gas (S1, S2, S3) vigila la concentración de un gas diana en un entorno gaseoso, y

(ii) el desgasificador (G1, G2, G3) comprende un material que adsorbe selectivamente al gas diana, caracterizado porque el conjunto de vigilancia de gas comprende además un elemento de control, en el que

(iii) el elemento de control está acoplado con dicho sensor de gas y con dicho desgasificador para que dicho desgasificador interactúe con el entorno gaseoso cuando la concentración del gas diana, que ha sido detectada por el sensor de gas, supere un nivel previamente determinado.

El término “desgasificador” que también se conoce como “getter” o “adsorbente metálico” tal como se usa aquí, se refiere a un material o a un artículo que adsorbe selectivamente a uno o más gases y por lo tanto es capaz de eliminar selectivamente dichos gases a partir de una mezcla gaseosa.

Los términos “especies de gases interferentes” y “gas interferente” se usan de manera intercambiable en el presente texto para referirse a un gas que es diferente del gas diana que ha de ser detectado, pero es capaz de inducir respuestas en un sensor de gas diana de una manera que es idéntica o similar a la del gas diana.

Preferiblemente, el gas diana es un hidruro gaseoso, mientras que las especies de gases interferentes son uno o más hidruros gaseosos que son diferentes del gas diana.

Más preferiblemente, el gas diana es un hidruro gaseoso seleccionado entre el grupo que consiste en AsH3, B2H6 y SiH4 mientras que las especies de gases interferentes se seleccionan entre el mismo conjunto de hidruros gaseosos, pero son diferentes del gas diana.

La presencia del gas diana en el entorno gaseoso se puede determinar directamente usando un desgasificador que adsorbe selectivamente al gas diana (es decir un desgasificador específico para la diana). Específicamente, cuando el sensor de gas detecta una alta concentración (es decir, situada por encima de un nivel previamente determinado) del gas diana en el entorno gaseoso, el desgasificador específico para la diana está dispuesto y construido para adsorber al gas diana. Dentro de un intervalo de tiempo previamente determinado después de una interacción con el gas diana de dicho desgasificador específico para la diana, si se encuentra que la concentración detectada del gas diana se reduce hasta por debajo de un umbral previamente determinado, el analizador afirma la presencia del gas diana en el entorno gaseoso; por otro lado, si se encuentra que la concentración detectada del gas diana permanece igual a o por encima de dicho umbral previamente determinado después de la expiración de dicho intervalo de tiempo previamente determinado, el analizador no afirma la presencia del gas diana en el entorno gaseoso.

Alternativamente, la presencia del gas diana en el entorno gaseoso puede ser inferida indirectamente usando una serie de desgasificadores, que incluye un primer desgasificador, que adsorbe al gas diana así como a los gases interferentes, y unos desgasificadores adicionales, cada uno de los cuales adsorbe selectivamente a uno de los gases interferentes (es decir, un desgasificador específico para interferencia). Dicho primer desgasificador y los desgasificadores adicionales se emplean consecutivamente para interactuar con el entorno gaseoso cuando el sensor de gas detecta una alta concentración (es decir, por encima de un nivel previamente determinado) del gas diana en el entorno gaseoso. Dicho primer desgasificador está asociado con un primer intervalo de tiempo previamente determinado y con un umbral de concentración previamente determinado, mientras que cada uno de dichos desgasificadores adicionales está asociado con un adicional intervalo de tiempo previamente determinado y con un adicional umbral de concentración previamente determinado. El analizador afirma la presencia del gas diana en el entorno gaseoso, solamente si (1) se encuentra que la concentración detectada de gas se reduce por debajo del primer umbral de concentración previamente determinado dentro del primer intervalo de tiempo previamente determinado... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de vigilancia de gas, que comprende por lo menos un sensor de gas (S1, S2, S3) y por lo menos un desgasificador (G1, G2, G3), en el que

(i) dicho sensor de gas (S1, S2, S3) vigila la concentración de un gas diana en un entorno gaseoso, y

(ii) el desgasificador (G1, G2, G3) comprende un material que adsorbe selectivamente al gas diana, caracterizado porque el conjunto de vigilancia de gas comprende además un elemento de control, en el que

(iii) el elemento de control está acoplado con dicho sensor de gas y con dicho desgasificador para hacer que dicho desgasificador interactúe con el entorno gaseoso cuando la concentración de gas diana, detectada por el sensor de gas, supere a un nivel previamente determinado.

2. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, en el que el gas diana comprende un hidruro gaseoso.

3. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, en el que el gas diana comprende un hidruro gaseoso seleccionado entre el grupo que consiste en AsH3, B2H6 y SiH4.

4. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, que comprende por lo menos un sensor electroquímico de gas (S1, S2, S3).

5. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 4, en el que dicho sensor electroquímico de gas (S1, S2, S3) comprende un electrólito que está en contacto con un electrodo de medición, con un electrodo de referencia y con un contraelectrodo.

6. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, que comprende un sensor electroquímico de gas (S1) para vigilar la concentración de AsH3 gaseoso en un entorno gaseoso, y un desgasificador (G1) que adsorbe selectivamente al AsH3 gaseoso.

7. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 6, en el que dicho sensor electroquímico de gas (S1) comprende un electrodo de medición que contiene un catalizador seleccionado entre el grupo que consiste en oro, plata, platino, y aleaciones de los mismos.

8. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 6, en el que el desgasificador (G1) comprende HgBr2.

9. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 6, en el que dicho desgasificador (G1) comprende además un substrato de vidrio con sodio.

10. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, que comprende un sensor electroquímico de gas (S2) para vigilar la concentración de B2H6 gaseoso en un entorno gaseoso y un desgasificador (G2) que adsorbe selectivamente al B2H6 gaseoso.

11. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 10, en el que dicho sensor electroquímico de gas (S2) comprende un electrodo de medición que contiene un catalizador seleccionado entre el grupo que consiste en oro, plata, platino, y aleaciones de los mismos.

12. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 10, en el que el desgasificador (G2) comprende gamma Al2O3.

13. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1 para determinar selectivamente la presencia del gas diana en dicho entorno gaseoso, al mismo tiempo que se reducen las interferencias cruzadas potenciales causadas por la presencia de una o más especies de gases interferentes en dicho entorno gaseoso.

14. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, en el que el gas diana comprende un hidruro gaseoso, y en el que las especies de gases interferentes comprenden uno o más hidruros gaseosos que son diferentes del gas diana.

15. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, en el que el gas diana comprende un hidruro seleccionado entre el grupo que consiste en AsH3, B2Hb y SiH4, en el que la especie de gas interferente comprende uno o más hidruros gaseosos seleccionados entre el grupo que consiste en AsH3, B2H6 y SiH4 que son diferentes del gas diana.

16. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, que comprende además un dispositivo de alarma para generar una señal de alarma indicativa de la presencia del gas diana en dicho entorno gaseoso.

17. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, en el que el por lo menos un desgasificador (G1, G2, G3) adsorbe selectivamente al gas diana, en el que la presencia del gas diana en dicho entorno gaseoso es determinada

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selectivamente si la concentración detectada del gas diana se reduce hasta por debajo de un umbral previamente determinado dentro de un intervalo de tiempo previamente después del empleo de dicho por lo menos un desgasificador.

18. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, que comprende un primer desgasificador (G1, G2, G3) que adsorbe al gas diana y a dicha una o más especies de gases interferentes, y uno o más desgasificadores adicionales, cada uno de los cuales adsorbe selectivamente a una de dichas especies de gases interferentes, en que la presencia del gas interferente en dicho entorno gaseoso es determinada selectivamente si (i) la concentración detectada del gas diana se reduce hasta por debajo de un primer umbral previamente determinado dentro de un primer intervalo de tiempo previamente determinado después del empleo de dicho desgasificador, y si (ii) la concentración detectada del gas diana permanece por encima del respectivo adicional umbral previamente determinado dentro del respectivo adicional intervalo de tiempo previamente determinado, después del empleo de cada desgasificador adicional.

19. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 13, que comprende un sensor electroquímico de gas (S3) para vigilar la concentración de SiH4 gaseoso en un entorno gaseoso, en el que un primer desgasificador (G3) adsorbe a los AsH3, B2H6 y SiH4 gaseosos, un segundo desgasificador (G2) adsorbe selectivamente al B2H6 gaseoso y un tercer desgasificador (G1) adsorbe selectivamente al AsH3 gaseoso.

20. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 19, en el que el primer desgasificador (G3) comprende AgNO3 y Al(NO3)3.

21. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 20, en el que el primer desgasificador (G3) comprende además un substrato de gamma Al2O3.

22. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 19, en el que el segundo desgasificador (G3) comprende gamma Al2O3.

23. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 19, en el que tercer desgasificador (G1) comprende HgBr2.

24. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 23, en el que dicho tercer desgasificador (G1) comprende además un substrato de vidrio con sodio.

25. Un método para determinar selectivamente la presencia de un gas diana en un entorno gaseoso, que comprende por lo menos las etapas de:

(a) vigilar la concentración del gas diana en dicho entorno gaseoso por uso de por lo menos un sensor de gas (S1, S2, S3);

(b) acoplar dicho por lo menos un sensor de gas (S1, S2, S3) con por lo menos un desgasificador (G1, G2, G3) y un elemento de control; y

(c) cuando la concentración del gas diana, detectada por dicho sensor de gas (S1, S2, S3), supera a un nivel previamente determinado, emplear dicho desgasificador (G1, G2, G3) a través del elemento de control para adsorber selectivamente al gas diana, y opcionalmente

(d) reducir la interferencia cruzada potencial causada por la presencia de una o más especies de gases interferentes en dicho entorno gaseoso debido a dicha adsorción del gas diana.

26. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, que comprende además por lo menos un elemento sensor colorimétrico que cambia de color en el caso de una exposición a un gas, el cual elemento está conectado a dicho entorno gaseoso y acoplado con dicho sensor de gas (S1, S2, S3) de tal modo que dicho gas procedente de dicho entorno gaseoso puede ser suministrado a dicho por lo menos un elemento sensor colorimétrico cuando la concentración del gas diana, que ha sido detectada por el sensor de gas (S1, S2, S3), supera a un nivel previamente determinado.

27. El conjunto de vigilancia de gas de la reivindicación 1, que comprende además por lo menos un elemento sensor colorimétrico que comprende una cinta de papel impregnada con una sustancia indicadora que cambia de color en el caso de una exposición a un gas, el cual elemento está conectado a dicho entorno gaseoso y acoplado con dicho sensor de gas (S1, S2, S3) de manera tal que el gas procedente de dicho entorno gaseoso puede ser suministrado a dicha cinta de papel impregnada cuando la concentración de gas diana, detectada por el sensor de gas (S1, S2, S3), supera a un nivel previamente determinado.

28. El método de la reivindicación 25, en el que, en la etapa (b), dicho(s) uno o más sensores de gas (S1, S2, S3) son acoplados adicionalmente a por lo menos un elemento sensor colorimétrico, y en el que el método comprende además la etapa de

(e) cuando se detecta que la concentración del gas diana en dicho entorno gaseoso supera a un nivel previamente determinado, suministrar gas procedente del entorno gaseoso al por lo menos un elemento sensor colorimétrico que cambia de color en el caso de una exposición a un gas diana, de manera tal que la coloración del sensor colorimétrico proporciona una evidencia física de la presencia de un gas diana.

29. El método de la reivindicación 25, en el que, en la etapa (b), dicho(s) uno o más sensores de gas (S1, S2, S3) están acoplados adicionalmente a por lo menos un elemento sensor colorimétrico que comprende una cinta de papel impregnada con una sustancia indicadora que cambia de color en el caso de una exposición a un gas específico, y en el que método comprende además la etapa de

(e) cuando se detecta que la concentración del gas diana en dicho entorno gaseoso supera a un nivel previamente determinado, suministrar gas procedente del entorno gaseoso a la por lo menos una cinta de papel impregnada que cambia de color en el caso de una exposición a un gas diana, de manera tal que la coloración de la cinta de papel proporciona una evidencia física de la presencia de un gas diana.