Czym jest tlenomierz i w jaki sposób działa?

Tlenomierz — nazywany też miernikiem, czujnikiem albo detektorem tlenu — mierzy procentową zawartość tlenu w powietrzu. Groźny jest zarówno jego niedobór, jak i nadmiar, a człowiek nie wyczuje żadnego z nich. Powietrze o zawartości 15% tlenu pachnie dokładnie tak samo jak zwykłe.

Ile tlenu jest w powietrzu

W czystym powietrzu atmosferycznym tlen stanowi około 20,9% objętości. Reszta to głównie azot (78,1%) i argon (0,9%). Ta wartość jest na tyle stała, że przyjmuje się ją za punkt odniesienia — każde trwałe odchylenie oznacza, że coś w atmosferze się zmieniło.

Kiedy tlenu ubywa

Tlen rzadko „znika" sam. Najczęściej zostaje wyparty przez inny gaz albo zużyty:

• wyciek azotu, argonu, dwutlenku węgla albo metanu — gazy te nie są trujące, ale zajmują miejsce tlenu,
• korozja i utlenianie w zamkniętym zbiorniku — rdzewiejące ściany zużywają tlen z uwięzionego powietrza,
• procesy biologiczne — fermentacja, gnicie w kanałach i studzienkach,
• spalanie i praca silników w słabo wentylowanym pomieszczeniu.

To jest sedno problemu: przy 10% tlenu człowiek traci przytomność, zanim zdąży zauważyć, że coś jest nie tak. Nie ma duszności ostrzegawczej, nie ma zapachu — ostrzeżenie może przyjść wyłącznie z detektora. Dlatego pomiar musi wyprzedzić wejście, a nie towarzyszyć mu.

Nadmiar tlenu — mniej znane, równie groźne

Powyżej 23,5% mówimy o atmosferze wzbogaconej w tlen. Sam w sobie tlen nie pali się, ale gwałtownie przyspiesza palenie wszystkiego innego. Materiały, które w normalnym powietrzu tlą się powoli, w atmosferze wzbogaconej zapalają się od iskry i palą gwałtownie — dotyczy to również odzieży, włosów i olejów na skórze.

Typowe źródła: rozszczelnienie instalacji tlenu medycznego, butli technicznych, spawalniczych. Dlatego w magazynach butli i przy instalacjach tlenowych mierzy się nie tylko niedobór, ale i nadmiar.

Progi alarmowe

Ustawienia fabryczne w większości przyrządów to 19,5% dla alarmu dolnego i 23,5% dla górnego. Zakres pomiarowy to zwykle 0–25% obj. Progi można zmienić — powinny wynikać z oceny ryzyka na konkretnym stanowisku, a nie z ustawień domyślnych.

Jak działa czujnik tlenu

Najpowszechniejszy jest sensor elektrochemiczny: tlen przenika przez membranę do wnętrza ogniwa, gdzie zachodzi reakcja wytwarzająca prąd proporcjonalny do stężenia. Zaleta — prosty, liniowy, tani. Wada — zużywa się także wtedy, gdy przyrząd leży w szafie, bo reakcja zachodzi cały czas. Typowa żywotność to 2 lata.

Nowsze konstrukcje wykorzystują pomiar optyczny, w którym tlen nie jest zużywany. Takie sensory wytrzymują znacznie dłużej i nie tracą czułości od samego upływu czasu — kosztują więcej, ale przy przyrządzie używanym latami rachunek często wychodzi na ich korzyść.

Osobny tlenomierz czy detektor wielogazowy?

Tlen prawie nigdy nie jest jedynym zagrożeniem. W przestrzeni zamkniętej razem z niedoborem tlenu zwykle pojawia się siarkowodór albo gaz palny — dlatego standardem jest detektor wielogazowy, w którym tlen jest jednym z czterech kanałów.

Osobny tlenomierz ma sens tam, gdzie zagrożenie jest jedno i znane: magazyn butli, instalacja tlenu medycznego, pomieszczenie z instalacją azotu. Wtedy wystarczy detektor jednogazowy ustawiony na tlen — lżejszy, tańszy i z dłuższym czasem pracy.

Gdzie mierzy się tlen

• przestrzenie zamknięte — zbiorniki, studzienki, kanały, komory, ładownie,
• oczyszczalnie ścieków, przepompownie i biogazownie,
• magazyny butli, instalacje tlenu medycznego i technicznego,
• zakłady, w których używa się azotu lub dwutlenku węgla do inertyzacji,
• browary, przemysł spożywczy, laboratoria,
• ratownictwo — pierwsze sprawdzenie atmosfery przed wejściem.

Przy detektorze stacjonarnym miejsce montażu ma znaczenie: gdy chroni ludzi, czujnik umieszcza się na wysokości głowy. W obiektach wielopoziomowych — na każdym poziomie, bo gazy cięższe od powietrza zbierają się nisko. Przy instalacji tlenowej — w miejscach możliwego rozszczelnienia.

Do sprawdzenia atmosfery przed wejściem potrzebny jest pobór z odległości — służy do tego zestaw pompki ręcznej z sondą albo detektor z wbudowaną pompką.

Uwaga: dwa różne przyrządy o tej samej nazwie

Słowem „tlenomierz" określa się także miernik tlenu rozpuszczonego w wodzie, używany w akwarystyce, hodowli ryb i przy badaniu ścieków. To zupełnie inne urządzenie, z sondą zanurzaną w cieczy, mierzące w mg/l. Ten artykuł i nasza oferta dotyczą pomiaru tlenu w powietrzu — ochrony ludzi przed niedotlenieniem.

Kalibracja

Czujnik tlenu wymaga bump testu przed każdym użyciem i pełnej kalibracji zwykle co 6–12 miesięcy. Warto pamiętać, że sensor elektrochemiczny starzeje się także nieużywany — przyrząd leżący rok w szafie może mieć czujnik na wyczerpaniu. Kalibrujemy we własnej stacji w Suchym Dworze k. Gdyni albo u Was na obiekcie; potrzebny gaz wzorcowy także mamy w ofercie.

Najczęstsze pytania

Ile procent tlenu jest w powietrzu?
Około 20,9% objętości. Reszta to głównie azot 78,1% i argon 0,9%.

Przy jakim stężeniu tlenu włącza się alarm?
Fabrycznie zwykle poniżej 19,5% (niedobór) i powyżej 23,5% (nadmiar). Progi można zmienić pod konkretne stanowisko.

Czy niedobór tlenu da się wyczuć?
Nie. Powietrze o zawartości 15% tlenu nie różni się zapachem ani smakiem od zwykłego. Przy 10% można stracić przytomność bez objawów ostrzegawczych — organizm niczego nie sygnalizuje. Ostrzec może tylko detektor, dlatego atmosferę mierzy się przyrządem przed wejściem, a nie ocenia zmysłami.

Jak długo działa czujnik tlenu?
Sensor elektrochemiczny zwykle 2 lata i zużywa się także wtedy, gdy przyrząd nie jest używany. Sensory optyczne wytrzymują dłużej.

Czy potrzebuję osobnego tlenomierza?
Zwykle nie — w przestrzeniach zamkniętych standardem jest detektor wielogazowy, w którym tlen jest jednym z kanałów. Osobny przyrząd ma sens tam, gdzie jedynym zagrożeniem jest tlen: magazyn butli, instalacja tlenowa.