Detectives. Texto: Nils Schiffhauer Fotos: Patrick Ohligschläger REVISTA DRÄGER 12 2 / 2015

Transcripción

1 DESDE EL INTERIOR Detectives Se podría decir que son el alma de los detectores de gas: los sensores electroquímicos que identifican sustancias peligrosas y miden su concentración para luego emitir una alarma que SALVA VIDAS HUMANAS. Se pueden fabricar en tamaños especialmente pequeños, generalmente a mano. Texto: Nils Schiffhauer Fotos: Patrick Ohligschläger P Parecen confeti en una película en blanco y negro y, sin embargo, pueden salvar vidas. Con una perforadora especial se recortan los electrodos para los sensores de gas de una lámina de plástico tan fina como el papel. La lámina del fluorocarburo PFTE (politetrafluoretileno) tiene una funcionalidad determinante: su estructura microporosa detiene la humedad pero deja pasar gases y vapores. «El electrodo es el componente principal de nuestros sensores electroquímicos», dice Axel Silz, responsable en Lübeck de la producción de varios centenares de miles de sensores, de diferentes formatos y tamaños (para los gases mas diversos). Varias decenas de empleados se dedican a la fabricación. «Se requiere cerca de un año de formación para ser capaz de montar de memoria todas las 140 variantes», comenta Silz, que originalmente aprendió el oficio de comerciante y es así un ejemplo de que la empresa reconoce los talentos de cada uno, los fomenta y encuentra el puesto idóneo para cada empleado. Esto también se hace patente en que la fluctuación del personal en este departamento es casi inexistente. Se requieren muchos años de experiencia para la producción de estos sensores, cuya variante más pequeña y moderna (modelo XXS) se podría esconder detrás de una pastilla contra el dolor de cabeza. Consiste de muchos detalles mecánicos y alberga un laboratorio electroquímico resistente 50

2 sensibles a las influencias medioambientales. La empresa tiene experiencia en la fabricación de sensores de gas electroquímicos desde los años 1970 y posee diversas patentes en este campo. Estos husmeadores tan sensibles como fiables se aplican en la detección de gases, ya sea portátil como estacionaria. Esta protege a las personas del monóxido de carbono, de óxidos de nitrógeno y otras sustancias peligrosas, pero también de gases explosivos. Los sensores electroquímicos se sirven de un proceso catalítico para aprovechar la capacidad de reacción de estos gases. Tienen la misma estructura que una batería o un condensador. Los dos electrodos están separados por un tejido empapado con un líquido transmisor y una cantidad mínima de ácido sulfúrico. Gracias a su estructura específica y las propiedades químicas de los electrodos y el electrolito, determinados gases activan una reacción química que hace que se produzca una corriente entre los dos electrodos. La electrónica integrada en el detector de gases mide constantemente la corriente y evalúa los cambios, emitiendo alarmas acústicas y visuales. Lo que ya en el laboratorio es un proceso fascinante, tiene que funcionar con la misma constancia en las exploraciones petrolíferas en la permanente helada de Alaska como en las instalaciones de licuefacción de gases en la tórrida región del Golfo o en el espacio; en Lübeck también se fabrican sensores para la detección de hidrazina. Este líquido altamente reactivo sirve de combustible muy eficiente para cohetes pero es altamente cancerígeno, de modo que en el sector aeroespacial son imprescindibles los detectores de gases; la NASA también confía en los sensores de Dräger. Y su componente central se produce con la lámina de PTFE de un blanco roto y un tamaño de tan solo DIN A5 que está cuidadosamente guardada y protegida contra el polvo. Muchos pasos se requieren hasta que estos sensores puedan ofrecer la seguridad que Dräger garantiza. Aquí se realiza una parte del montaje por capas, a mano bajo un microscopio Diferentes metales nobles en cada electrodo En el siguiente paso se imprime en la lámina una mezcla creada especialmente para este fin y preparada siempre en el momento. Contiene diversos metales nobles como platino, oro o rutenio. «Esta mezcla», explica Axel Silz mientras levanta y observa a contraluz un pequeño recipiente de laboratorio con su contenido gris oscuro y espeso como la miel, «conserva sus propiedades solo por muy poco tiempo. Luego, los auxiliares de laboratorio 51

3 DESDE EL INTERIOR Cada sensor se somete a pruebas minuciosas, uno por uno preparan la partida siguiente (siguiendo una fórmula especial) que está exactamente adaptada al gas que se pretende detectar». Por supuesto se documenta cada paso de la producción. Por el número indicado en el mismo sensor, se puede averiguar también más tarde la partida de la mezcla utilizada. La mezcla se aplica con una espátula en una capa muy fina sobre la lámina que, después de la aplicación, está cubierta con un sinfín de puntos; varios centenares de ellos caben en una superficie de tamaño DIN A5, cuando se producen los electrodos para los sensores XXS. Los electrodos para los sensores de los detectores de gas estacionarios son bastante más grandes, y también hay otros que no son circulares, como en el caso de los electrodos dobles. La lámina se pesa antes del proceso y se vuelve a pesar después, para controlar que cada uno de los puntos de electrodos lleva exactamente la cantidad deseada de la mezcla. A continuación, las láminas impresas se cuecen durante varias horas y los electrodos se recortan uno a uno de la lámina, a mano y con una mirada tan atenta que no se le pasa la más mínima irregularidad de la superficie o la más mínima variación del color. «Las piezas defectuosas van directamente a los Cómo detecta el sensor El principio: El aire pasa por la membrana de función filtrante y llega al electrodo de medición. Igual que el segundo electrodo, se encuentra en un líquido que ejerce de medio conductor eléctrico (electrolito). De este modo, se transmite corriente entre los dos que se puede evaluar (indicación). Los filtros y los materiales específicos para cada gas hacen que determinados gases provoquen una reacción en los electrodos. Por ello cambia la tensión que hay entre ellos. Esta variación de tensión es una medida para la concentración del respectivo gas. 52 Membrana porosa Segundo electrodo Electrolito Indicación Gas Electrodo de medición Reacción química en el electrodo de medición CO + H 2O CO 2 + 2H + + 2e - Segundo electrodo Potenciostato Reacción química en el segundo electrodo ½O 2 + 2H + + 2e H 2O

4 Producción minuciosa: Hasta 140 variantes de sensores se pueden fabricar en Lübeck Molécula de CO gas de medición, penetra en el electrodo de medición Molécula de CO 2 producto de la reacción, sale del electrodo de medición Molécula de H 2O componente del electrolito Ion de hidrógeno H + de carga positiva porque le falta un electrón Átomo de oxígeno Molécula de oxígeno del aire ambiente Electrón Controles rigurosos: Aquí se ponen a prueba los sensores un poco más grandes para los detectores de gas estacionarios exponiéndolos uno a uno a gases de referencia normados, bajo una campana extractora residuos especiales para su posterior reciclaje», explica Silz. A fin de cuentas, contienen diversos metales nobles por los que se recibe dinero. Mientras se fabrican los electrodos de la forma descrita, simultáneamente se van preparando los otros componentes del sensor de gases. En el caso del XXS, una carcasa de plástico cubre el sensor de tal forma que solo la cara sin tratar de la lámina está en contacto con el ambiente. La cara tratada, no obstante, está en contacto constante con el electrolito, sin importar el posicionamiento dentro del detector de gases. Algunas veces, hay otras láminas que filtran el aire del exterior: láminas de selección, por ejemplo, que en el caso de mezclas de gases son impermeables para aquellos gases para los que no está diseñado el sensor, pero que pueden interferir en la detección del respectivo gas (sensibilidad cruzada). Caspa como rocas En la carcasa de plástico del sensor se integran primero los contactos de oro para la conexión eléctrica con el detector de gases. Con estos se conecta luego un hilo de platino de unos pocos micrómetros de diámetro que, por su forma en espiral resistente a las vibraciones, asegura el contacto con los electrodos. Junto con los electrodos se montan tejidos de formas especiales, también a mano, con dos pinzas bajo un microscopio; un trabajo que requiere tal concentración, se podría decir que casi meditativo, que influye incluso en la respiración de los trabajadores. «Por supuesto, esto se puede hacer solo en una sala blanca», dice Axel Silz. «Si cayera una única partícula de caspa en el sensor, en este mundo microscópico la lámina se abollaría como si cayera una roca sobre ella». 53

5 DESDE EL INTERIOR Producción con ojo, experiencia y destreza Gran variedad: Los sensores XXS destinados a diversos gases informan de la sustancia peligrosa detectada por los tres contactos de oro al dispositivo detector Luego se aplica una masa selladora por el borde del sensor. Esta es pastosa y evita que el electrolito se salga por el borde de la tapa que se monta en el siguiente paso del proceso de fabricación. La tapa tiene un pequeño orificio por el que se llena el sensor casi completado con el electrolito, en una tercera parte aproximadamente; la mayoría de las gotas de lluvia son más grandes. En cuanto esté cerrado el orificio se imprimen los datos generales (tipo, aplicación) y las informaciones individuales (como el número de lote). Con ello el sensor está terminado y operativo, según el tipo de sensor y la aplicación por un plazo de doce a 60 meses. Centenares de miles de sensores al año A continuación, se inicia un proceso de envejecimiento inducido. Este se lleva a cabo a una temperatura y humedad ambiente constante y dura entre doce horas y cuatro días. Es un requisito para poder controlar si los sensores cumplen las especificaciones garantizadas. Para ello, a cada uno de los centenares de miles de sensores se aplica el gas de prueba correspondiente, y se mide y documenta la reacción durante un determinado tiempo. A continuación, los sensores dejan la producción controlada de forma eficiente mediante el sistema Kanban. «Aquí fabricamos nuestros sensores igual que en un taller de manufactura; es imprescindible tener buen ojo, experiencia y destreza», resume Silz. La mayor parte de los sensores va destinada a la producción propia de los detectores de gases. Se utilizan en diversas aplicaciones que, aparte de los detectores estacionarios y portátiles, también incluyen los etilómetros y los ventiladores de emergencia. Para mayor seguridad, producida pieza por pieza en Lübeck. Un buen olfato: Axel Silz es el responsable de la producción de sensores electroquímicos. Por lo visto, tiene la sensibilidad necesaria para asegurar una alta calidad y un ambiente distendi do en todo el equipo 54