Sistemas de aviso de gas y humo

1. Sensores con calefacción catalítica (GX-SE, GX-CFC, GX-B...)

Una placa de óxido de estaño calentada a algo más de 300°C representa la parte superior de un divisor de tensión. Si las moléculas de gas se encuentran, la resistencia disminuye y la tensión del sensor aumenta. Durante la fase de calentamiento, la tensión del sensor oscila en torno a valores significativos, por lo que los avisadores ignoran todas las tensiones entrantes en los primeros 3 - 5 minutos. También se requiere una mayor corriente durante este tiempo. Las unidades con pantalla muestran "precalentamiento".

2. Sensores infrarrojos NDIR (semáforos de CO2, GX-D...)
Un sensor infrarrojo no dispersivo detecta el dióxido de carbono CO2 mediante un proceso óptico. El CO2 tiene la propiedad de oscurecer la luz infrarroja de una longitud de onda muy específica (~4μm). En el sensor, un LED infrarrojo brilla a través de un filtro de cristal y esta luz pasa a continuación por la cámara de medición a un sensor de luminosidad IR. Cuanto menos luz llega a este sensor, más CO2 hay en la cámara de medición, que está conectada al aire exterior a través de una membrana que repele la humedad. Los sensores de 2 haces utilizados por Schabus miden además la potencia luminosa emitida por el LED IR para compensar los errores de medición causados por las fuentes de luz envejecidas. Un potente μControlador controla el proceso y emite bien una tensión de sensor correspondiente al contenido de CO2, una modulación de ancho de pulso (GX-D250) o directamente UART, que evalúa y muestra los diferentes dispositivos de advertencia y reacciona con una alarma acústica y / o conmutación de relé.

3. sensores electroquímicos (GX-C1pro, GX-C...)
Un sensor electroquímico detecta el monóxido de carbono CO mediante una reacción química con agua pura. El sensor consiste principalmente en su depósito de agua, que está conectado al aire exterior a través de un disco de carbón activado y un pequeño orificio. La reacción del CO con el H2O produce CO2, hidrógeno y dos electrones libres. El número de electrones es, por tanto, una medida directa de la concentración de CO y puede medirse amperométricamente. La corriente de electrones está en el rango inferior de nA, alrededor de 1,5 nA / ppm de CO. Por lo tanto, no es posible conectar un sensor de este tipo directamente a un avisador, sino que la electrónica de medición debe estar situada muy cerca del sensor y estar diseñada para ser extremadamente sensible y precisa. Los amplificadores operacionales proporcionan la conversión en una tensión calibrada, la evaluación se lleva a cabo a través de ADC en un μControlador de 32 bits. Elektrotechnik Schabus ha hecho comprobar el éxito de este complejo desarrollo de la célula de medición por el TÜV Süd según la norma DIN 50291, se ha certificado la estabilidad y la precisión del sistema y todos los avisadores de CO que se ofrecen llevan esta célula de medición con el sensor electroquímico.

Empecemos por el gas ciudad, que ya no existe. Se producía a partir de la gasificación del carbón y contenía una proporción bastante elevada de monóxido de carbono tóxico, véase la página 74. El gas ciudad estuvo disponible hasta aproximadamente finales de los años 70, en Berlín Occidental hasta mediados de los 90. Poco a poco se fue convirtiendo en gas natural, que no era tan tóxico. Para ello, hubo que reconstruir las incineradoras y se necesitaron juntas y válvulas diferentes. Sin embargo, la denominación "gas ciudad" sigue estando presente en la población, por lo que seguimos llamando a nuestro sensor de gases combustibles sensor de gas ciudad y natural (SE). El gas natural, el gas que nos suministran hoy las empresas municipales y los proveedores de gas para la calefacción, la producción de agua caliente y la cocina, es un gas natural que es principalmente un subproducto de la producción de petróleo, pero también procede de yacimientos de gas natural puro que no suministran petróleo. El principal componente del gas natural es el metano, un gas altamente inflamable con hasta un 90% en volumen. Otras sustancias, además del butano y el propano, son diversas trazas de compuestos de azufre, etano, CO2, gases nobles, nitrógeno y vapor de agua. Una vez extraído, el gas natural se purifica de sustancias tóxicas e inservibles como el agua, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono y se introduce en nuestro sistema de suministro de gas, no sin antes añadir los compuestos de azufre tioéter o alcanotiol para dar al gas su olor típico, que percibimos de forma natural como olor a gas. Sin estos aditivos, el gas natural no tendría ningún olor. Todos los gases combustibles que se venden tienen que mezclarse con estas sustancias para producir un olor. Así que ya tenemos el mejor sensor de gases justo en nuestra cara: nuestra nariz. Ahora bien, afortunadamente, nuestra nariz no siempre está situada exactamente en el lugar donde los gases podrían escaparse involuntariamente. En las distintas conexiones de nuestra tubería de gas, en el punto de transferencia, en la llave de gas, en el contador y directamente en la calefacción, la cocina o la caldera. Aquí, sobre todo en las llamadas salas de calefacción y de servicios (HWR), pero también en la cocina directamente en la cocina de gas, entran en juego los "detectores de aviso de gas urbano y natural" de Elektrotechnik Schabus. Detectan inmediatamente si hay una fuga de gas y advierten de un defecto en la tubería con un fuerte tono penetrante y, si es necesario, desconectan una válvula de cierre electromagnética conectada para que no pueda entrar más gas. Como el gas natural está formado en gran parte por metano muy ligero, es más liviano que el aire y se evapora inmediatamente hacia arriba cuando se escapa. Por lo tanto, debe colocarse un sensor GX-SE en la parte superior de la sala para detectar inmediatamente el gas. Pero no en la parte superior, sino a unos 30 cm por debajo del techo, porque en las esquinas hay el llamado espacio muerto. El aire que se encuentra en las esquinas y bordes del techo no puede escapar y desplaza el gas. El gas de las botellas (butano/propano) es más pesado que el aire, por lo que el sensor se coloca a 15-30 cm del suelo.

Existe el término "límite inferior de explosividad", se abrevia como LEL y se da en porcentaje. Una mezcla de gas y aire sólo se convierte en explosiva cuando se alcanza el 100%. Es importante saber que no sólo es decisiva la cantidad de gas que se escapa, como es el caso del CO, que se expresa fácilmente en ppm, sino que también influyen otras variables. Ya sea la temperatura, la humedad o el contenido de oxígeno, porque toda combustión necesita necesariamente oxígeno, de lo contrario nada arderá. Si la humedad es mayor, hay menos oxígeno; si la temperatura es mayor, hay menos partículas en la habitación que puedan reaccionar entre sí. Nuestros sensores SE tienen en cuenta estas tres variables y las convierten en una tensión que es detectada por los avisadores. Ahora bien, se podría avisar inmediatamente si se detecta una sola molécula o, de forma más realista, con sólo un 3% de LEL, pero ningún cliente aceptaría ese comportamiento a largo plazo. Hasta el 5% de LEL, una supuesta falsa alarma se produce con más frecuencia de lo que se podría asociar a un defecto de la tubería de gas. Los sensores podrían hacerlo, pero ¿quién quiere un aviso cuando los botes de pintura y barniz abiertos desprenden gases o alguien pasa por delante del sensor con las uñas recién pintadas o el perfume recién aplicado? Los disolventes, entre otras muchas sustancias domésticas, son de hecho muy similares a los hidrocarburos de la ciudad y el gas natural y son igualmente detectados por los sensores. Algunas de las numerosas normas DIN relativas a la detección de gas natural en zonas residenciales recomiendan una advertencia a más tardar cuando se alcanza el límite del 20% de LEL. Dado que nuestros sensores detectan igualmente el gas líquido (GLP con una alta proporción de butano y propano), hemos acordado un nivel de alerta temprana del 12% de LEL. Siempre a tiempo, para que no se convierta en algo peligroso, pero lo suficientemente tolerante para evitar las frecuentes falsas alarmas. Y, por supuesto, dentro de la norma.

No se suministra monóxido de carbono. Se produce en cualquier combustión en la que no se dispone de suficiente oxígeno. Cada molécula de gas (por ejemplo, CH4 = metano) necesita dos moléculas de oxígeno (O2) para una combustión completa, se produce entonces una molécula de dióxido de carbono (CO2) además de dos moléculas de agua (H2O), que no es ni mucho menos tan peligrosa como una molécula de monóxido de carbono (CO). El gas es fuerte y está desesperado por arder. Si no hay suficiente oxígeno disponible, dos moléculas de gas comparten una molécula de oxígeno y se produce monóxido de carbono además de hidrógeno.

CH4 + 2 O2 -----> CO2 + 2 H2O (completo)
o
2 CH4 + O2 -----> 2 CO + 4 H2 (incompleto)

Debe haber suficiente oxígeno en el lugar de la combustión y no en algún lugar de la habitación. Esto explica fácilmente por qué el CO se produce probablemente en todos los dispositivos de combustión (caldera, calentador, ...). Una boquilla obstruida por el polvo es suficiente. O una casa retroadaptada y bien aislada. Esto es fácil de reconocer en la combustión visual cuando se ve un componente amarillo en la llama. La combustión completa con suficiente oxígeno siempre se muestra azul, aunque no siempre es fácil reconocer un componente amarillo en ella. Por cierto: el gas metano sólo se menciona aquí como ejemplo, por supuesto esto también se aplica a todas las demás combustiones, como el butano, el propano, el aceite, el papel, el cartón, la madera y los pellets. Todas las combustiones requieren suficiente oxígeno.

Todas las células de nuestro cuerpo también queman oxígeno para funcionar correctamente. Para ello, inhalamos oxígeno, que se acopla a la hemoglobina (glóbulos rojos) en los alvéolos y se transporta a las células con el torrente sanguíneo. Aquí es donde se produce la combustión: La molécula de oxígeno se extrae del corpúsculo sanguíneo y la molécula de dióxido de carbono CO2, procedente de la combustión (completa), se vuelve a unir al corpúsculo sanguíneo para su eliminación, que la transporta a los pulmones para su exhalación. Pero cuando respiramos el CO en la mezcla de aire, se vuelve crítico. La hemoglobina sólo reconoce la partícula de oxígeno O en el CO y la adhiere unas 300 veces más fuerte que el oxígeno puro. Sin embargo, la célula no puede hacer nada con el CO y lo devuelve a los pulmones para su exhalación. Sin embargo, no se produce ningún intercambio, porque el oxígeno O ya está fuertemente unido a la hemoglobina, por lo que no volvemos a exhalar simplemente el CO. Por término medio, esto sólo ocurre después de unos 20 minutos, el CO se acumula en la sangre con cada respiración, y al mismo tiempo hay cada vez menos células sanguíneas que puedan seguir absorbiendo oxígeno. Eso es lo tóxico del monóxido de carbono. La falta de oxígeno detiene el trabajo de las células, especialmente del SNC, el corazón y el cerebro, te cansas, te duermes y en el peor de los casos mueres. Por asfixia a pesar de la respiración. En caso de intoxicación aguda por CO, sólo puede ayudar el oxígeno puro, idealmente en una cámara de presión.