Przenośny detektor amoniaku (NH₃)

Detektor amoniaku (NH₃) to przenośne urządzenie osobiste służące do ostrzegania w razie pojawienia się amoniaku w otaczającej atmosferze oraz dokonujące jego pomiaru. Typowym zadaniem czujnika amoniaku jest zapewnienie bezpieczeństwa użytkownika poprzez alarmowanie oraz przesyłanie danych o alarmie do osoby nadzorującej prace. Wiele prac i obiektów wymaga stosowania przenośnych detektorów amoniaku (NH₃), a w wielu branżach jak chłodnictwo, przemysł chemiczny, czy hodowla zwierząt stosowanie wykrywaczy amoniaku jest usankcjonowane obowiązującymi regulacjami prawnymi. Prawidłowy dobór miernika NH₃ ma istotne znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa osobom pracującym w zagrożonym rejonie.

Charakterystyka amoniaku

Amoniak (nr CAS 7664-41-7) to bardzo popularna substancja, z którą mamy do czynienia bardzo często, chociażby ze względu na czynności fizjologiczne (składnik moczu), żywność (środek spulchniający), środki czystości (składnik proszków, wybielaczy i płynów do czyszczenia), ogrodnictwo (nawóz) czy medycyna (składnik leków). Typową właściwością amoniaku jest jego charakterystyczny ostry zapach, który znany jest pod postacią soli trzeźwiących, ale mimo to przenośny detektor amoniaku jest niezbędny aby móc stwierdzić kiedy stężenie przekracza bezpieczne normy wyznaczone przez obowiązujące regulacje prawne w zakresie najwyższych dopuszczalnych stężeń, które zostały określone na poziomie 14mg/m3=20ppm NDS (Najwyższe Dopuszczalne Stężenie) oraz 28mg/m3=40ppm NDSCh (Najwyższe dopuszczalne Stężenie Chwilowe). NDS określa dopuszczalne stężenie w jakim pracownik może przebywać przez 8 godzinną zmianę, a NDSCh wyznacza stężenie w jakim pracownik może przebywać przez 15 min. dwukrotnie w czasie jednej zmiany w odstępie nie krótszym niż godzina. Regulacje nie wyznaczyły poziomu NDSP. Odpowiednikami angielskimi tych wartości są TWA (ang. Time Weighted Average) i STEL (ang. Short Term Exposure Limit) i często takie oznaczenia będą stosowane w przenośnych miernikach amoniaku. Co bardzo istotne są to wartości średnie więc jednym z wymogów stosowania przenośnych wykrywaczy amoniaku jest możliwość zarówno dokonywania pomiaru bieżącego jak i przeliczania wartości średniej, której przekroczenie jest istotne dla użytkownika.

Z kolei norma PN-EN ISO/IEC 80079-20-1 określiła parametry palne i wybuchowe amoniaku, które wynoszą 15% objętościowo - Dolna Granica Wybuchowości (DGW) oraz 33,6% objętościowo - Górna Granica Wybuchowości (GGW). Jednocześnie norma zakwalifikowała amoniak do grupy IIA i przypisała do klasy temperaturowej T1 zgodnie z dyrektywą ATEX. Oznacza to, że w wielu miejscach zastosowanie będą miały detektory amoniaku dokonujące pomiaru stężeń wybuchowych.

Amoniak jest także doskonałym czynnikiem chłodniczym o oznaczeniu R717, który zgodnie z normą PN-EN 378-1 został zakwalifikowany do grupy B2L, a jego limit praktyczny wynosi 0,00035kg/m³.

Poniższa tabela obrazuje przykładowe oddziaływanie na użytkownika w zależności od stężenia. Należy jednak pamiętać, że toksyczne oddziaływanie na organizm ludzki uwarunkowane jest nie tylko poziomem, ale także czasem ekspozycji jak i intensywnością przyjmowania substancji (np. intensywnością oddychania związaną z rodzajem wysiłku). Całość tworzy dawkę, którą przyjmuje człowiek. Efekty będą zależały jednak od indywidualnych predyspozycji danej osoby i jej stanu zdrowia. Z reguły silniejsze oddziaływanie obserwuje się u dzieci i osób starszych. Dodatkowo należy uwzględniać różnice między niektórymi standardami czy regulacjami prawnymi pochodzącymi z różnych krajów, a związanymi często z odmienną przyjętą metodologią badań.

(Źródło: Wikipedia)

Oddziaływanie (NH3) na człowieka	Stężenie (ppm)	Dozwolony czas przebywania
Typowy nieprzyjemny zapach	25	Czas nieograniczony
Znaczny zapach	35	8 godzin na dobę
Mocna woń	50	W razie konieczności
Bardzo mocna drażniąca woń	100	Bezzwłoczne opuszczenie pomieszczenia
Pierwsze poważne symptomy zdrowotne w postaci podrażnienia śluzówki oczu, nosa i dróg oddechowych	400-700	Do godziny nie powinny wystąpić długofalowe skutki uboczne. Wartość stanowi próg zagrożenia.
Kaszel, skurcze gardła, podrażnienie śluzówki nosa i oczu	1000-1700	Pół godziny może mieć skutki dla stanu zdrowia.
Intensywny kaszel, skurcze gardła, męczące uczucie zatkania oddechu wraz z podrażnieniem śluzówki nosa, oczu i dróg oddechowych	2000-5000	Możliwa śmierć w ciągu 30 min.
Duszące uczucie porażenia nerwowego	>5000	Śmierć typowa w ciągu kilku minut.

Detektor amoniaku - budowa

Typowy przenośny detektor amoniaku to urządzenie o małych rozmiarach z łatwością mieszczące się w dłoni dorosłego człowieka. Można wyróżnić główne elementy jak moduł pomiarowy z sensorami, moduł elektroniki zapewniający zasilanie i przetwarzanie sygnału oraz wytrzymała obudowa w dobrych modelach zapewniająca wodoszczelność (stopień ochrony IP67). Układ pomiarowy może składać się z jednego sensora (jednogazowy detektor amoniaku) lub większej liczby sensorów (wielogazowy detektor amoniaku i innych gazów). Typowo chroniony jest specjalną membraną umożliwiającą dopływ gazu, ale blokującą możliwość wnikania wody, która mogłaby uszkodzić układy elektroniczne. Najnowsze modele oferują wymienny kartridż z sensorami umożliwiający "polową" i samodzielną wymianę sensora, bez konieczności ponownej kalibracji/adiustacji, lub nawet zmianę rodzajów mierzonych gazów, co pozwala dostosować miernik amoniaku do warunków w trakcie pracy (szczególnie w ratownictwie gdzie zmiany mogą być częste i zależą od rodzaju zdarzeń).

Typowo przenośny wykrywacz amoniaku wyposażony jest w wyświetlacz wskazujący bieżące wartości pomiarowe oraz stan urządzenia wraz z komunikatami dla użytkownika. Ważne aby był on podświetlany umożliwiając odczyt także w ciemnych pomieszczeniach. Detektor amoniaku musi powiadamiać użytkownika o zagrożeniu nawet gdy ten nie patrzy na ekran. Służy do tego wbudowana sygnalizacja optyczna (typowo paki LED z różnych stron), sygnalizacja akustyczna oraz funkcja wibracji. Aby móc wykonywać pomiar przed wejściem do zagrożonego pomieszczenia przenośne czujniki amoniaku mogą być wyposażone ww wbudowaną pompkę zasysającą umożliwiającą pobór atmosfery za pomocą wysięgnika teleskopowego (sondy) w poziomie, lub wężyka (np. ze studni) w pionie. Istotne aby pompka zasysająca miała układ zabezpieczający na wypadek zaciągnięcia wody lub zatkania oraz łatwo-wymienny filtr najlepiej z wizjerem pozwalającym na wizualną ocenę stanu przez użytkownika.

Podczas prac miernik amoniaku typowo mocowany jest do ubioru lub oporządzenia za pomocą metalowych klipsów lub uchwytu mocującego. Coraz częściej wykorzystuje się odzież lub modyfikację odzieży zawierającą dedykowane uchwyty dla przenośnych detektorów gazów. Pomieszczenia gdzie może się pojawiać amoniak lub wyposażone w instalacje amoniakalne często mają wyznaczone strefy zagrożenia wybuchem i tym samym przenośny czujnik amoniaku powinien posiadać budowę przeciwwybuchową oraz certyfikację zgodności z dyrektywą ATEX.

Miernik amoniaku – technologia pomiarowa

Wykrywacze amoniaku mogą być wyposażone w różne technologie pomiarowe w zależności od przeznaczone. Czujniki amoniaku służące do wykrywania stężeń toksycznych, relatywnie niskich wykorzystują technologię elektrochemiczną. Sensor tego typu zawiera elektrolit, który w kontakcie z gazem wywołuje reakcję chemiczną. Wytworzone w reakcji cząsteczki o dodatnim i ujemnym ładunku elektrycznym docierają do odpowiednich elektrod zanurzonych w elektrolicie, wywołując przepływ prądu, który jest mierzony przez układ pomiarowy i przetwarzany na wynik pomiaru widoczny dla użytkownika. Ten rodzaj technologii jest bardzo selektywny (słabo reaguje na inne gazu obecne w powietrzu), charakteryzuje się liniowym, proporcjonalnym współczynnikiem odpowiedzi i zapewnia stabilne pomiary. Należy jednak pamiętać, aby nie przekraczać zakresu pomiarowego ani zakresu temperaturowego sensora (szczególnie w chłodnictwie) co może prowadzić do jego szybkiej degradacji.

Do wykrywania stężeń wybuchowych wykorzystuje się technologie katalityczne i podczerwone jednak najczęściej wyposażane są w nie stacjonarne detektory amoniaku stosowane w ochronie przeciwwybuchowej obieków.

Dostępna jest także technologia półprzewodnikowa. Ze względu na wrażliwość na zewnętrzne warunki jak skoki wilgotności oraz niską selektywność (silną reakcję na inne substancje) ma ona ograniczone zastosowanie.

Zakres pomiarowy w przenośnych czujnikach amoniaku

Standardowy zakres pomiarowy przenośnych mierników amoniaku to 0-100ppm o rozdzielczości 0,1ppm. Taka wartość jest typowa dla pomiarów w środowisku pracy gdzie wartości NDS i NDSCh to odpowiednio 20ppm i 40ppm. Dostępne są modele z wyższymi zakresami (tzw. zakres rozszerzony), które częściej stosowane są w miejscach gdzie często dochodzi do przekroczeń lub ze względu na stan techniczny (np. stare maszynownie chłodnicze) amoniak jest obecny bardzo często i w wyższych stężeniach. Typowe zakresy rozszerzone to 0-500ppm i 0-1000ppm z rozdzielczością 1ppm. Co istotne rozdzielczości nie należy mylić z błędem pomiarowym gdyż ten jest najczęściej znacznie wyższy niż rozdzielczość.

Tabela poniżej ilustruje prawdopodobny błąd pomiarowy w stosunku do zakresu.

Zakres pomiarowy	Rozdzielczość	Próg alarmowy NDS	Niepewność pomiaru przy błędzie 3%
0-50 ppm	0,1 ppm	20 ppm	1,5 ppm
0-100 ppm	0,1 ppm	20 ppm	3 ppm
0-500 ppm	1 ppm	20 ppm	15 ppm
0-1000 ppm	1 ppm	20 ppm	30 ppm

Wyraźnie widać zależność wielkości błędu pomiarowego w stosunku do zakresu. W tym przypadku "więcej" wcale nie znaczy "lepiej". Źle dopasowany detektor amoniaku o zbyt wysokim zakresie może mieć błąd pomiarowy większy niż wartość progu alarmowego NDS co jest niedopuszczalne ponieważ nie ma pewności czy urządzenie prawidłowo wskazuje wartość. Już przy zakresie 0-500ppm błąd jest bardzo poważny ponieważ wynosi 75% wartości progu alarmowego NDS. Należy bowiem pamiętać, że błąd pomiarowy może występować w obie strony (zawyżać i zaniżać pomiar).

Alarmowanie w przenośnych miernikach amoniaku

Powiadomienie użytkownika o zagrożeniu to najważniejszy element bezpiecznego wykonywania pracy w środowisku zagrożonym amoniakiem. Przenośny detektor amoniaku pełni tu kluczową rolę ponieważ pozwala na określenie czy dane miejsce nadaje się do wykonywania pracy, a podczas niej może zaalarmować o rosnącym stężeniu i zbliżającym się zagrożeniu. Tradycyjne mierniki amoniaku realizują funkcje alarmowe lokalnie poprzez sygnały świetlne, dźwiękowe i wibracyjne. To dobre rozwiązanie, ale powiadamiany jest tylko użytkownik. Póki on sam może przeciwdziałać sytuacji i podjąć działania ochronne to takie rozwiązanie "zdaje egzamin". Niestety w wielu przypadkach jest to niewystarczające, a w szczególności gdy pracownik wykonuje pracę w pojedynkę. Najnowszym rozwiązaniem jest detektor amoniaku zintegrowany z systemem bezpieczeństwa osób pracujących w pojedynkę. Zintegrowany detektor amoniaku zapewnia ciągłą komunikację on-line co oznacza, że jego wskazania i stany alarmowe są dostępne dla osoby/osób nadzorujących pracę (np. kierownika, czy służby BHP). W razie alarmu otrzymają oni informację, mogą się skomunikować z użytkownikiem głosowo (poprzez detektor amoniaku), znają lokalizację użytkownika czujnika amoniaku i mogą odpowiednio zareagować. Oczywiście detektor amoniaku zintegrowany z lone worker czyli systemem bezpieczeństwa osób pracujących samotnie oprócz wykrywania amoniaku posiada wbudowany czujnik upadku, czujnik bezruchu, alarm SOS oraz możliwość cyklicznego meldowania się (ang. check-in) wymaganego przepisami. Możliwe jest także używanie detektora amoniaku jako komunikatora push-to-talk czyli funkcji radia lub "walkie-talkie" z 99 kanałami. Tego typu rozwiązanie to idealne wsparcie dla pracowników wykonujących funkcje samodzielne jak inspektorzy, pracownicy techniczni, specjaliści nadzoru, pracownicy BHP oraz inni poruszający się w pojedynkę.

Szczegółowe informacje o detektorach NH₃ zintegrowanych z systemem bezpieczeństwa osób pracujących w pojedynkę: JAK DZIAŁA SYSTEM BEZPIECZEŃSTWA BLACKLINE?

Czujnik amoniaku - rejestracja pomiarów

Zarejestrowane pomiary są istotnym elementem zarówno w praktyce jak i w postępowaniu dowodowym. Zintegrowana pamięć w przenośnych czujnikach amoniaku to funkcja pozwalająca na odtworzenie tej części zdarzeń podczas wypadku i zabezpieczająca pracodawcę oraz osoby nadzorujące w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa. Niestety jeżeli nie wystąpiło, żadne zdarzenie to pomiary nie są przekazywane służbie BHP. Tymczasem ich gromadzenie i łatwy podgląd stanowiłby istotny element prewencji pozwalający na zidentyfikowanie i eliminację zagrożeń. W detektorach amoniaku zintegrowanych z systemem bezpieczeństwa lone worker dane są na bieżąco przekazywane do systemu i umożliwiają zarówno podgląd w trakcie realizacji zadań jak i łatwą analizę danych wraz z raportami zawierającymi lokalizacje pomiarów. W ten sposób mogą być identyfikowane zdarzenia mające charakter incydentów mogące wskazywać na potencjalny problem. To narzędzie w połączeniu z wymiennymi kartridżami umożliwiającymi dopasowanie rodzaju wykrywanych gazów, jest także ciekawą propozycją do kontroli podwykonawców na zakładzie.

Wykrywacz amoniaku – użytkowanie

Eksploatacja przenośnego detektora amoniaku jest równie ważna jak jego wybór i zakup. Bez prawidłowej eksploatacji i umiejętności użytkowników pomiary mogą być dalekie od prawidłowych, a koszty utrzymania wysokie. Efektywna i niedroga eksploatacja miernika amoniaku zaczyna się już na etapie zakupu urządzenia. Warto wybierać detektory amoniaku, w których można samodzielnie wymienić kartridż z sensorem czy filtry w pompce zasysającej. Jednak klucz do prawidłowej eksploatacji leży nie tylko w możliwości samodzielnych czynności, ale w prawidłowym zarządzaniu flotą detektorów (w tym detektorów amoniaku). Tradycyjne tabelki w arkuszu kalkulacyjnym i szukanie mierników amoniaku po zakładzie to rozwiązania kosztowne i nieefektywne. Ale najgorsze jest kiedy okazuje się, że miernik amoniaku jest niesprawny, nie gotowy do pracy lub nie miał serwisu wykonanego w terminie. Nowoczesne mierniki amoniaku zintegrowane z systemem bezpieczeństwa pracowników oferują możliwość kontroli floty urządzeń on-line dzięki czemu nie traci się znacznie cenniejszego czasu na wypełnianie tabelek, szukanie mierników czy przestoje w pracy. Długofalowe koszty eksploatacji detektorów amoniaku to znaczna część budżetu, ale i funkcjonalność oraz bezpieczeństwo użytkowania.

Przenośne detektory amoniaku w różnych zastosowaniach

Typowe branże sięgające po osobiste przenośne detektory amoniaku to służby ratownicze, chłodnictwo, zakłady komunalne, sektor chemiczny (produkcja nawozów, gumy, materiałów wybuchowych, środków chemicznych), branża spożywcza i rolnictwo wraz ze służbami nadzorującymi jak inspektoraty weterynarii, dozór techniczny, sektor paliwowy (szczególnie paliw alternatywnych) oraz wiele innych miejsc gdzie detektor amoniaku stanowi ważny element ochrony osobistej pracownika.

Przenośny detektor amoniaku – produkty: