Como futuros ingenieros, os enfrentaréis al despliegue masivo del hidrógeno verde como vector energético. Sin embargo, el hidrógeno (H2) presenta desafíos singulares. Se trata de la molécula más pequeña del universo, lo que facilita las fugas. Tiene propiedades singulares, porque es incolora, inodora y altamente inflamable en concentraciones de aire entre el 4% y el 75% (Límite inferior de explosividad, LEL).
En un entorno industrial, «ver» lo invisible no es una opción, sino una necesidad de seguridad. Los sensores de hidrógeno son los dispositivos encargados de transformar una concentración química en una señal eléctrica analizable, permitiendo actuar antes de que se alcance una atmósfera peligrosa.
Las tecnologías de detección de los sensores de medición de hidrógeno
No existe un sensor único «perfecto» en la industria con gases. La elección depende del rango de medida, el tiempo de respuesta y el entorno. Estas son las tres tecnologías que más encontraréis en la industria española:
A. Sensores catalíticos (pellistores)
Son los más comunes para detectar niveles de explosividad. Funcionan mediante la oxidación catalítica del hidrógeno en una bobina de platino. El aumento de temperatura por la combustión cambia la resistencia eléctrica del cable. Uno de sus limitaciones es que requieren oxígeno para funcionar y pueden «envenenarse» si hay siliconas o plomo en el ambiente.
B. Sensores electroquímicos
Son ideales para la detección de trazas (partes por millón, ppm) y protección personal. El hidrógeno penetra en una celda y reacciona con un electrodo, generando una corriente eléctrica proporcional a la concentración del gas. Su ventaja es que consumen muy poca energía, lo que los hace perfectos para equipos portátiles.
C. Sensores de conductividad térmica (catarmómetros)
A diferencia de los anteriores, estos se utilizan para medir altas concentraciones (0-100% de volumen) en procesos de producción. Comparan la capacidad del hidrógeno para disipar calor frente a un gas de referencia (como el aire). Dado que el H2 tiene una conductividad térmica excepcionalmente alta, la diferencia es fácilmente medible.
Consideraciones de seguridad
En ingeniería, la ubicación es tan importante como el sensor. Al ser el hidrógeno mucho más ligero que el aire, tiende a acumularse en los puntos más altos de las instalaciones (bolsas de gas). Por tanto, los sensores deben instalarse siempre en el techo o zonas superiores, a diferencia de los sensores de GLP o CO2. Uno de los desafios de los ingenieros de hidrógeno es integrar estos sistemas bajo normativas internacionales (como la IEC 60079).
La medición de hidrógeno es el pilar que sostiene la viabilidad de la economía del hidrógeno. Mientras que los sensores electroquímicos nos protegen contra toxicidades y pequeñas fugas, los catalíticos previenen explosiones y los de conductividad térmica controlan la pureza del proceso.
Los sensores de medición de hidrógeno de Baker Hughes
Baker Hughes es una empresa de tecnología energética. Destaca con tecnologías de sensores de medición de gas, caudal y humedad. Están diseñadas para mejorar la seguridad y la productividad en aplicaciones de hidrógeno y otros sectores industriales y energéticos. La gran novedad que nos enseñan son los sensores de medición de hidrógeno.
Las soluciones Panametrics de Baker Hughes están enfocadas en alcanzar mayores niveles de precisión en mediciones críticas. Sus diseños ofrecen estabilidad a largo plazo en entornos adversos. Estos sensores de medición de hidrógeno proporcionan niveles avanzados de precisión, fiabilidad y durabilidad.
Los clientes pueden implementar estas tecnologías en sectores como el hidrógeno, petróleo y gas, metales, productos químicos, biogás, generación de energía y CCUS. Con el aumento de la producción de electrolizadores, los sensores de medición de hidrógeno, como el XMTCpro, ofrecen una monitorización precisa de la concentración de gas, garantizando que las concentraciones de hidrógeno y oxígeno se mantengan por debajo de los límites explosivos.
Ejemplos concretos de sensores de medición de hidrógeno
El XMTCpro, con certificación SIL y detección de errores en tiempo real, está diseñado para ser resistente a la contaminación y requiere un mantenimiento mínimo. Es ideal para aplicaciones industriales en entornos difíciles.
El HygroPro XP, otro de los sensores de medición de hidrógeno, protege contra el impacto de la presencia de trazas de humedad en productos industriales y de petróleo y gas. Este transmisor tiene una carcasa a prueba de explosiones y comunicación HART. Mide con precisión la humedad en gases y líquidos de hidrocarburos. Está diseñado para aplicaciones de transporte, almacenamiento, uso final y producción de hidrógeno. El HygroPro XP es crucial para la medición precisa de trazas de humedad en la producción de electrolizadores.
El transductor T5MAX, con una intensidad de señal mejorada, transforma el rendimiento de los caudalímetros ultrasónicos en aplicaciones de medición de caudal de gas exigentes, incluido el hidrógeno. Su señal más potente permite una mayor precisión en aplicaciones de bajo caudal.
La cartera de productos de Baker Hughes incluye compresores avanzados, turbinas de gas, válvulas, bombas centrífugas, tuberías no metálicas, sensores de medición de hidrógeno y soluciones de inspección para la fragilización del hidrógeno en la producción y almacenamiento, así como soluciones de energía limpia para producir energía con hidrógeno y sus mezclas.
