Detektor toluenu (C₇H₈)

Detektor toluenu jest stosowany wszędzie tam, gdzie istnieje ryzyko pojawienia się oparów tej substancji np. w wyniku nieszczelności pojemników magazynowych lub awarii instalacji przemysłowych, które produkują toluen bądź wykorzystują go w procesach technologicznych.

Podstawową funkcją czujników toluenu jest zabezpieczenie takich obiektów poprzez szybkie wykrycie obecności oparów i pomiar ich stężenia, co umożliwia uruchomienie odpowiednich procedur bezpieczeństwa po osiągnięciu ustalonych progów alarmowych.

Charakterystyka toluenu

Toluen (CAS: 108-88-3) jest bezbarwną cieczą o intensywnym, przyjemnym zapachu i wzorze sumarycznym C₇H₈. Charakteryzuje się dobrą mieszalnością z wieloma rozpuszczalnikami organicznymi, jednak nie łączy się z wodą.

To substancja łatwopalna zgodnie z normą PN-EN ISO/IEC 80079-20-1 granice wybuchowości wynoszą od 1,0% (dolna) do 7,8% (górna), jej temperatura zapłonu (FP) wynosi 4^oC, a według bazy GESTIS LEP (Lower Explosion Point) to 3^oC. Wartości dopuszczalnych stężeń określono na NDS: 100 mg/m³ oraz NDSCh: 200 mg/m³. Należy do klasy temperaturowej T1 i grupy IIA. Opary toluenu są cięższe od powietrza, ze stosunkiem gęstości względnej 3,18:1 przy temperaturze 0^oC.

Detektory toluenu – przepisy

Czujniki toluenu, współpracujące z systemami zabezpieczającymi takimi jak wentylacja mechaniczna są traktowane jako element instalacji ochrony przeciwpożarowej, zgodnie z obowiązującymi przepisami PPOŻ.

Również regulacje BHP nakładają obowiązek instalacji systemu sygnalizującego zagrożenie, wyposażonego w detektory toluenu, we wszystkich miejscach, gdzie substancja ta jest magazynowana lub wykorzystywana, z uwagi na jej klasyfikację jako materiał niebezpieczny.

Czujnik toluenu – budowa

Najczęściej detektory toluenu składają się z modułu sensorycznego, który odpowiada za pomiar stężenia oparów w powietrzu, oraz części zasilająco–wzmacniającej, dostarczającej energię i przetwarzającej sygnał przekazywany następnie do urządzeń kontrolnych, takich jak centrala systemu detekcji czy system nadzoru obiektu.

Warto zwrócić uwagę na producentów, którzy oferują funkcje pozwalające lepiej dopasować urządzenie do specyfiki obiektu. Do takich rozwiązań należą m.in. wyjścia sterujące dla urządzeń wykonawczych, wbudowana sygnalizacja optyczno–akustyczna, panele wyświetlające (także w wersji zmiennokolorowej), dodatkowe dławnice montażowe, specjalistyczne obudowy oraz szczególnie istotne w lakierniach lub obiektach o wysokim stopniu zanieczyszczenia osłony zwiększające stopień ochrony do IP66. W tym ostatnim przypadku stosuje się je w celu ograniczenia przywierania cząsteczek farby do membrany sensora, które mogłyby utrudniać dopływ gazu.

Detektory toluenu – zakres i technologie pomiarowe

Na rynku dominują przede wszystkim dwie technologie pomiarowe wykorzystywane w detektorach toluenu są to sensory półprzewodnikowe oraz katalityczne. Starsze czujniki półprzewodnikowe znajdują zastosowanie jedynie w ograniczonej liczbie aplikacji, ponieważ cechują się dużą podatnością na czynniki zewnętrzne, takie jak wahania wilgotności czy obecność innych gazów, co zwiększa ryzyko pojawiania się fałszywych alarmów.

Sensory katalityczne, działające w oparciu o proces utleniania katalitycznego, są znacznie odporniejsze na tego typu zakłócenia. Dodatkowo, w odróżnieniu od półprzewodników, zapewniają liniową charakterystykę pomiaru czyli sygnał z sensora jest proporcjonalny do stężenia wykrywanego gazu.

W większości przypadków zakres pomiarowy czujników toluenu (C₇H₈) wynosi 0–100% DGW (Dolnej Granicy Wybuchowości – ang. LEL, Lower Explosive Limit) i służy głównie do monitorowania obiektów pod kątem ryzyka wybuchu.

Typowe progi alarmowe oraz sposób sterowania przedstawia poniższa tabela. Należy pamiętać, że zgodnie z przepisami ochrony przeciwpożarowej dobór detektorów toluenu wykonuje uprawniony projektant, a dokumentacja projektowa musi zostać zatwierdzona przez rzeczoznawcę ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych.

Poziom gazu	Pomiar gazu	Reakcja urządzeń wykonawczych
0% DGW	Brak alarmu	Brak reakcji
10% DGW	Alarm poziomu 1	Załączenie I biegu wentylacji
20% DGW	Alarm poziomu 2	- II bieg wentylacji - Optyczny alarm - Powiadomienie operatora
30% DGW	Alarm poziomu 3	- Alarm akustyczny - SMS do pracowników
40% DGW	Alarm poziomu 4	- Zabezpieczenie procesu - (opcjonalnie) zamknięcie procesu - (opcjonalnie) odłączenie zasilania

Czujniki toluenu – lokalizacja

Ponieważ opary toluenu mają większą gęstość niż powietrze, naturalnie opadają w kierunku podłoża. Z tego względu czujniki toluenu zazwyczaj instaluje się na wysokości standardowo około 20–30 cm nad poziomem podłogi przy jednoczesnym zachowaniu przestrzeni niezbędnej do obsługi serwisowej.

Podczas planowania rozmieszczenia detektorów toluenu projektant powinien szczególnie uwzględnić specyfikę danego obiektu, m.in. ryzyko osadzania się drobinek farby w lakierniach, które mogą blokować membrany wlotowe sensorów (rozwiązaniem są np. osłony IP66), a także wyznaczone strefy zagrożenia wybuchem.

Ważne jest również unikanie tzw. martwych stref, obszarów o nadmiernym przepływie powietrza, miejsc narażonych na działanie innych substancji, uszkodzenia mechaniczne czy skrajne warunki eksploatacyjne mogących występować w magazynach materiałów niebezpiecznych, mieszalniach czy lakierniach.

Detektory toluenu – zastosowania

Czujniki toluenu znajdują zastosowanie przede wszystkim w magazynach farb i rozpuszczalników, zakładach lakierniczych, mieszalniach, a także w obiektach petrochemicznych, chemicznych oraz w laboratoriach.

Należy mieć świadomość, że nawet stosunkowo niewielkie stężenia tej substancji mogą stwarzać poważne ryzyko, dlatego właściwie dobrany detektor toluenu jest kluczowym elementem systemu zabezpieczenia obiektu.

Detektory toluenu znajdują zastosowanie w poniższych branżach: