Yanıcı ya da zehirli gaz algılama sistemleri sensörleri ve bu sensörlerin bağlı olduğu kontrol panelleri ile alarm cihazlarından oluşurlar. Sahada bulunan dedektörler, sürekli izleme yaparak ortamın gaz konsantrasyonunu takip ederler.

Gaz konsantrasyonu tehlikeli seviyelere çıktığında, kontrol paneli programlanan alarm senaryosuna uygun tepkileri yürütür. Havalandırma sistemlerinin çalıştırılması, gaz kaynağının ve elektriklerin kesilmesi gibi önlemler kontrol panelleri tarafından gerçekleştirilir. Kontrol panelleri ile sahadaki dedektörler arasında haberleşme analog veya dijital haberleşme protokolleri ile gerçekleştirilir. 4-20 mA, 0-20 mA ve 0-10 V başlıca analog haberleşme protokolleridir. Dijital haberleşme protokollerine örnek olarak ise HART, LON, Fieldbus, Profibus gösterilebilir. Kullanım öncesinde kontrol paneli ve dedektörlerin aynı protokolü kullandığına dikkat edilmelidir.

Sensörlerin ölçtüğü en yüksek gaz seviyesine göre %LEL yada PPM cinsinden kontrol paneli üzerinden gaz seviyeleri izlenir.

Gaz algılama sistemi kontrol panellerinin diğer sistemlerden (PLC, SCADA) süreklilik bakımından ayrı tutulmalıdır. Proses kontrol ekipmanlarında meydana gelebilecek bir arızanın, gaz algılama sistemini etkilememesi gerekmektedir. İşletmede bir sorun olduğunda gaz algılama sistemlerinin özelikle çalışır durumda olması gerekmektedir. Bu durum, kontrol panellerinde dayanıklılık, yedekli çalışma, arıza emniyeti ve güvenlik sınıfı (SIL) ve performans onayları gibi kavramları beraberinde getirmektedir.

Gaz sızıntıları ve birikimleri gözle görülemeyeceği için gazın yapısının ve karakteristik özelliklerinin çok iyi bilinmesi ve bunlara uygun gaz alarm sistemlerinin seçilerek doğru olarak yerleştirilmesi çok önem arz etmektedir.

Gazlar risk durumlarına göre temel olarak üçe ayrılırlar;

Zehirli Gazlar:

Belirli bir alanda 20°C sıcaklıkta tümüyle gaz halinde bulunan; solunduğunda, maruz kalındığında veya temas edildiğinde canlılarda ciddi hasara ve ölüme yol açan, insan sağlığına zarar veren maddelerin tümü ‘’Zehirli Gaz’’ olarak tanımlanmaktadır. Toksik gazlara maruz kalma ‘’Zaman Ağırlıklı Ortalama’’ (TWA) ilkelerine göre hesaplanmalıdır. Buna göre 8 saatlik iş gününde herhangi bir sağlık sorununa neden olmayacak durum kişinin maruz kalabileceği normal konsantrasyon olarak kabul edilir. Toksik gaz maruz kalma limitleri mesleki kurumlar tarafından ülke standartlarına göre belirlenir. Havadaki toksik gaz konsantrasyonu ppm değeri ile ifade edilir. En yaygın karşılaşılan zehirli gazlardan bazıları, hidrojen Sülfür (HsS), karbon monoksit (CO), karbondioksit (CO2), Sülfür dioksit (SO2), Hidrojen Florid (HF), amonyak (NH3), klor (Cl) ve Ozon (O3) sayılabilir.

Yanıcı-Parlayıcı-Patlayıcı Gazlar:

Yanıcı-Patlayıcı Gazlar girebildiği hızlı kimyasal tepkimeler sonucu, sıcaklık ve basınç etkisi ile çevresine zarar verebilen gazların tamamıdır. Patlayıcı gazların risk değerlendirmesi için esas alınan alt konsantrasyon limiti (LEL) ve üst konsantrasyon limiti (UEL) her gaz için ayrı tanımlanarak değerlendirilir. Bu kapsamda tanımlı olan gazlardan bazıları Hidrojen (H2), LPG ve bileşenleri, doğalgaz, metan (CH4), bütan (C4H10), etanol (C2H5OH), asetilen (C2H2), propan (CH3CH2CH3), hexan sayılabilir.

İnert (Nötr) Gazlar:

Durağan gazların izlenilmesine genellikle gerek duyulmaz; ihtiyaç sadece gazın Oksijen’in yerini alma riski varsa hissedilir. Helyum, Argon ve Nitrojen bulunan laboratuvarlarda, hastane NMR odalarında muhtemel gaz sızıntısından dolayı ortamdaki Oksijen miktarı azalır ve asfeksiye neden olur. Normal koşullar altında insan vücudu ortamdaki Oksijen seviyesi %19,5’a kadar düşse bile solunum problemi yaşamaz. Oksijen yetersizliği en önemli ani ölüm nedenlerinden biridir, bu yüzden riskli durumlarda ortam seviyesi sürekli kontrol altında tutularak Oksijen seviyesinin %18-19’un altına düşmesine izin verilmemelidir.

Gaz dedektörlerinin içinde algılama işlevini yerine getiren sensörler bulunmaktadır. Bu sensörler algılanacak gazın özelliğine ve algılama prensibine göre çeşitlilik göstermektedir. Gaz dedektörü seçimi yapılırken dedektörde bulunan sensörün algılanacak gaz için uygun olup olmadığı mutlaka kontrol edilmelidir. Sık kullanılan gaz sensörleri aşağıda belirtilmiştir.

Katalitik Sensör:

Çalışması genellikle yanıcı-patlayıcı gazların oksidasyonu prensibine dayanır. Bir çok yanıcı gazın alt patlama sınırlarına (LEL) kadar tepitinde mükemmel sonuçlar verirler. Ağır ve büyük moleküllü gazlara karşı cevap verme süresi daha uzundur.

Katalitik sensörler patlayıcı gazları %100 LEL seviyesine kadar sağlıklı bir şekilde algılayabilmektedir. Ancak katalitik sensörlerin yüksek gaz konsantrasyonuna uzun süre maruz kalmaları önerilmez. Çünkü yüksek gaz konsantrasyonunun olduğu ortamlarda oksijen seviyesi düşük olur ve pelistörde oksidasyon gerçekleşmeyebilir. Bu durumda sensör duyarlılığını kaybederek hatalı ölçüm yapabilir.

Katalitik sensörlerin normal çalışma koşullarında ortalama ömrü 5 yıl ve daha uzun olabilir. Her yıl yaklaşık %5 ila %10 aralığında hassasiyet kaybı meydana gelir. Sensörün patlayıcı gaza maruz kalma seviyesi ve sıklığına göre ömrü ve hassasiyeti değişkenlik gösterebilmektedir.

Normal koşullarda 5 yıllık bir ömürleri vardır. 6 aylık periyotlarda kalibre edilmeleri uygundur.

Infraret (IR) Sensör :

Genellikle hidrokarbon gazların algılanmasında kullanılır. Yapısında bir optik alıcı ve IR ışık kaynağı girişi bulunur. Sensörün içerisine giren gaz ışık kaynağından çıkan IR ışınını soğurur. Referans ışın ile algılama için gönderilen ışın arasındaki sönüm farkı alarm seviyesi olarak belirlenen eşiğe geldiğinde sensör sinyal gönderir.

IR sensörler ortam sıcaklığındaki değişimlere, neme, yüksek patlayıcı gaz konsantrasyonuna ve hidrojen sülfür gibi engelleyici gazlara ve zor ortam koşullarına karşı dayanıklıdır. Düşük veya yüksek oksijen konsantrasyonunun bulunduğu ortamlarda IR sensörleri güvenilir ölçüm yapabilmektedir. Ancak aynı durum katalitik sensörler için geçerli değildir. En önemli özelliklerinden biri tepki süreleridir. (<10 s) IR sensörlerin ömürleri katalitik sensörlere göre daha uzundur. Yılda bir kez rutin kalibrasyonlarının yapılması uygundur.

Elektrokimyasal Sensör:

Başta karbonmonoksit, amonyak ve klor olmak üzere zehirleyici gazların ve oksijenin algılamasında genellikle elektrokimyasal sensörler kullanılmaktadır. Ömürleri 2-3 yıl kadardır. Birkaç yanıcı gaz dışında genellikle zehirli gazların algılanmasında kullanılırlar. Hidrojen ve karbon monoksit konsatrasyonlarını alt patlama sınırlarına kadar ve oksijeni hacmen %25 seviyesine kadar ölçümleyebilirler. Sıcaklık ve nemli ortamlar sensör hassasiyetini düşürebilmektedir. 30-60 s tepki süresi ve 0.02-500 ppm aralığında ölçüm yapmaları mümkündür. Çalışma prensibi nedeni ile algılama yapılabilmesi için oksijen gereklidir. Oksijensiz ortamlarda algılama yapamayacağından tasarım aşamasında dikkate alınmalıdır.

Yarı İletken Sensör:

Yarı iletken sensörler genellikle ev tipi uygulamalarda kullanılmaktadır. Endüstriyel tesislerde kullanılması önerilmez çünkü birçok farklı gaz ile alarm durumuna geçebilmektedir. Ayrıca temiz havada istikrarlı çalışmayan yarı iletken sensörler su buharıyla bile alarm verebilmektedir. Bu sebeple yarı iletken sensörler günümüzde çok fazla tercih edilmemektedir.

Termal İletkenli Sensör:

Termal iletkenli sensörler ortamdaki hava ile algılanacak gazın termal iletkenliklerinin karşılaştırılması prensibine göre algılama yapar. Havadan farklı ısıl iletkenliği olan ve yüksek konsantrasyon değerlerinin algılanmasında kullanılan dedektörlerdir. Düşük konsantrasyonların algılanmasında ve gaz ısıl iletkenliği havaya yakın olan gazların (amonyak, CO v.b) algılanmasında kullanılamaz. Gaz detektörlerinde kullanılan sensör teknolojisine göre gerekli olan bakım periyotları takip edilmeli, mümkünse her 3 aylık periyotlarda gözle fiziksel kontrolleri, 6 aylık periyotta ise kalibrasyon kontrolleri yapılmalıdır.