Sistemi di allarme gas e fumo

1. sensori a riscaldamento catalitico (GX-SE, GX-CFC, GX-B...)

Una piastra di ossido di stagno riscaldata a poco più di 300°C rappresenta la parte superiore di un divisore di tensione. Se le molecole di gas si incontrano, la resistenza diminuisce e la tensione del sensore aumenta. Durante la fase di riscaldamento, la tensione del sensore oscilla intorno a valori significativi, motivo per cui i dispositivi di segnalazione ignorano tutte le tensioni in entrata nei primi 3 - 5 minuti. In questo periodo è necessaria anche una corrente più elevata. Le unità con display visualizzano "preriscaldamento".

2. Sensori a infrarossi NDIR (semafori CO2, GX-D...)
Un sensore a infrarossi non dispersivo rileva l'anidride carbonica CO2 attraverso un processo ottico. La CO2 ha la proprietà di oscurare la luce infrarossa di una lunghezza d'onda molto specifica (~4μm). Nel sensore, un LED a infrarossi brilla attraverso un filtro di vetro e questa luce passa poi attraverso la camera di misurazione su un sensore di luminosità IR. Meno luce arriva a questo sensore, più CO2 c'è nella camera di misurazione, che è collegata all'aria esterna tramite una membrana idrorepellente. I sensori a 2 raggi utilizzati da Schabus misurano anche la potenza luminosa emessa dal LED IR per compensare gli errori di misurazione causati da sorgenti luminose invecchiate. Un potente μController controlla il processo ed emette una tensione del sensore corrispondente al contenuto di CO2, una modulazione di larghezza d'impulso (GX-D250) o direttamente UART, che valuta e visualizza i vari dispositivi di allarme e reagisce con un allarme acustico e/o la commutazione di un relè.

3. sensori elettrochimici (GX-C1pro, GX-C...)
Un sensore elettrochimico rileva il monossido di carbonio CO attraverso una reazione chimica con l'acqua pura. Il sensore è costituito principalmente dal suo serbatoio d'acqua, collegato all'aria esterna tramite un disco di carbone attivo e un piccolo foro. La reazione di CO con H2O produce CO2, idrogeno e due elettroni liberi. Il numero di elettroni è quindi una misura diretta della concentrazione di CO e può essere misurato amperometricamente. La corrente di elettroni è nell'intervallo inferiore di nA, circa 1,5 nA / ppm di CO. Non è quindi possibile collegare un sensore di questo tipo direttamente a un dispositivo di allarme, ma l'elettronica di misura deve essere collocata molto vicino al sensore ed essere progettata per essere estremamente sensibile e precisa. Gli amplificatori operazionali provvedono alla conversione in una tensione calibrata; la valutazione viene quindi effettuata tramite ADC in un controllore μ a 32 bit. Elektrotechnik Schabus ha fatto controllare dal TÜV Süd il successo di questo complesso sviluppo della cella di misura in conformità alla norma DIN 50291; la stabilità e la precisione del sistema sono state certificate e tutti i dispositivi di segnalazione di CO offerti sono dotati di questa cella di misura con sensore elettrochimico.

Cominciamo con il gas di città, che non esiste più. Era prodotto dalla gassificazione del carbone e conteneva una percentuale piuttosto elevata di monossido di carbonio tossico, vedi pagina 74. Il gas di città è stato disponibile fino a circa la fine degli anni Settanta, a Berlino Ovest fino alla metà degli anni Novanta. È stato gradualmente convertito in gas naturale, meno tossico. A tal fine, gli inceneritori dovevano essere ricostruiti e occorrevano guarnizioni e valvole diverse. Tuttavia, il nome "gas di città" è ancora presente nella popolazione, motivo per cui chiamiamo ancora il nostro sensore per i gas combustibili sensore di città e gas naturale (SE). Il gas naturale, quello che le nostre aziende municipalizzate e i fornitori di gas ci forniscono oggi per il riscaldamento, la produzione di acqua calda e la cucina, è un gas naturale che è principalmente un sottoprodotto della produzione di petrolio, ma proviene anche da giacimenti di gas naturale puro che non forniscono petrolio. Il componente principale del gas naturale è il metano, un gas altamente infiammabile che può raggiungere il 90% in volume. Altre sostanze oltre al butano e al propano sono varie tracce di composti dello zolfo, etano, CO2, gas nobili, azoto e vapore acqueo. Una volta estratto, il gas naturale viene purificato da sostanze tossiche e inutilizzabili come l'acqua, l'idrogeno solforato e l'anidride carbonica e immesso nella nostra rete di distribuzione del gas, non senza aver prima aggiunto i composti solforati tioetere o alcanetolo per conferire al gas il suo tipico odore, che noi percepiamo naturalmente come odore di gas. Senza questi additivi, il gas naturale non avrebbe alcun odore. Ogni gas combustibile venduto deve essere miscelato con queste sostanze per produrre un odore. Quindi abbiamo già il miglior sensore di gas in faccia: il nostro naso. Fortunatamente, il nostro naso non è sempre situato esattamente nel punto in cui il gas potrebbe fuoriuscire involontariamente. Ai vari raccordi del nostro tubo del gas, al punto di trasferimento, al rubinetto del gas, al contatore e direttamente al riscaldamento, alla cucina o alla caldaia. Qui, soprattutto nei cosiddetti locali di riscaldamento e di servizio (HWR), ma anche in cucina direttamente sul fornello a gas, entrano in gioco i "rilevatori di allarme per città e gas naturale" di Elektrotechnik Schabus. Rilevano immediatamente la presenza di una perdita di gas e segnalano il difetto della tubatura con un forte segnale acustico e, se necessario, disattivano un'elettrovalvola di intercettazione collegata in modo da impedire l'ingresso di ulteriore gas. Poiché il gas naturale è costituito in gran parte dal leggerissimo metano, è più leggero dell'aria ed evapora immediatamente verso l'alto quando fuoriesce. Un sensore GX-SE deve quindi essere posizionato nella parte superiore del locale per rilevare immediatamente il gas. Ma non in alto, bensì circa 30 cm sotto il soffitto, perché negli angoli c'è il cosiddetto spazio morto. L'aria che si trova negli angoli e nei bordi del soffitto non può uscire e sposta il gas. Il gas delle bombole (butano/propano) è più pesante dell'aria, quindi il sensore viene posizionato a 15-30 cm dal pavimento.

Esiste il termine "limite inferiore di esplosione", abbreviato in LEL e indicato in percentuale. Una miscela gas-aria diventa esplosiva solo quando si raggiunge il 100%. È importante sapere che non è solo la quantità di gas che fuoriesce a essere determinante, come nel caso del CO, facilmente esprimibile in ppm, ma che anche altre variabili giocano un ruolo importante. Che si tratti della temperatura, dell'umidità o del contenuto di ossigeno, perché ogni combustione ha necessariamente bisogno di ossigeno, altrimenti non brucia nulla. Se l'umidità è maggiore, c'è meno ossigeno; se la temperatura è più alta, nell'ambiente ci sono meno particelle che possono reagire tra loro. Queste tre variabili vengono prese in considerazione dai nostri sensori SE e convertite in una tensione che viene rilevata dai dispositivi di allarme. Ora, si potrebbe avvisare immediatamente se viene rilevata anche una sola molecola o, più realisticamente, ad esempio al solo 3% di LEL, ma nessun cliente accetterebbe un simile comportamento a lungo termine. Fino al 5% di LEL, un presunto falso allarme si verifica più frequentemente di quanto si possa associare a un difetto del tubo del gas. I sensori potrebbero farlo, ma chi vuole essere avvisato quando i barattoli di vernice e pittura aperti sprigionano gas o qualcuno passa davanti al sensore con le unghie appena dipinte o il profumo appena applicato? I solventi, insieme a molte altre sostanze domestiche, sono infatti molto simili agli idrocarburi presenti in città e nel gas naturale e sono altrettanto ben rilevati dai sensori. Alcune delle numerose norme DIN che trattano il rilevamento del gas naturale nelle aree residenziali raccomandano un avviso al più tardi quando viene raggiunto il limite del 20% di LEL. Poiché i nostri sensori rilevano altrettanto bene il gas liquido (GPL con un'alta percentuale di butano e propano), abbiamo concordato un livello di preallarme del 12% LEL. Sempre in tempo, in modo che non diventi pericoloso, ma sufficientemente tollerante per evitare frequenti falsi allarmi. E naturalmente all'interno dello standard.

Il monossido di carbonio non viene fornito. Si produce in qualsiasi combustione in cui non è disponibile una quantità sufficiente di ossigeno. Ogni molecola di gas (ad esempio CH4 = metano) ha bisogno di due molecole di ossigeno (O2) per una combustione completa; viene quindi prodotta una molecola di anidride carbonica (CO2) oltre a due molecole di acqua (H2O), che non è altrettanto pericolosa di una molecola di monossido di carbonio (CO). Il gas è forte e ha voglia di bruciare. Se l'ossigeno disponibile non è sufficiente, due molecole di gas condividono una molecola di ossigeno e, oltre all'idrogeno, si produce monossido di carbonio.

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

L'ossigeno deve essere sufficiente nel luogo di combustione e non in qualche punto della stanza. Questo spiega facilmente perché il CO viene prodotto probabilmente in ogni dispositivo di combustione (caldaia, riscaldamento, ...). Un ugello intasato di polvere è sufficiente. O una casa ristrutturata e strettamente isolata. Questo è facilmente riconoscibile nella combustione visiva quando si nota una componente gialla nella fiamma. La combustione completa con ossigeno sufficiente si presenta sempre di colore blu, anche se non è sempre facile riconoscere una componente gialla. A proposito: il gas metano è citato qui solo a titolo di esempio, naturalmente questo vale anche per tutte le altre combustioni, come il butano, il propano, il petrolio, la carta, il cartone, il legno e i pellet. Tutte le combustioni richiedono una quantità sufficiente di ossigeno!

Anche ogni cellula del nostro corpo brucia ossigeno per funzionare correttamente. A tal fine, respiriamo ossigeno, che si aggancia all'emoglobina (globuli rossi) negli alveoli e viene trasportato alle cellule con il flusso sanguigno. È qui che avviene la combustione: La molecola di ossigeno viene prelevata dal corpuscolo sanguigno e la molecola di anidride carbonica CO2, che deriva dalla combustione (completa), viene riattaccata al corpuscolo sanguigno per essere rimossa, che la trasporta ai polmoni per l'espirazione. Ma quando respiriamo il CO nella miscela dell'aria, la situazione diventa critica. L'emoglobina riconosce solo la particella di ossigeno O nel CO e la attacca con una forza circa 300 volte superiore a quella dell'ossigeno puro. Tuttavia, la cellula non può fare nulla con il CO e lo rimanda ai polmoni per l'espirazione. In questo caso, però, non avviene alcuno scambio, perché l'ossigeno O è già fortemente legato all'emoglobina, quindi non è sufficiente espirare nuovamente il CO. In media, ciò avviene solo dopo circa 20 minuti, il CO si accumula nel sangue a ogni respiro e allo stesso tempo ci sono sempre meno cellule del sangue che possono ancora assorbire ossigeno. Questo è l'aspetto tossico del monossido di carbonio. La mancanza di ossigeno blocca il lavoro delle cellule, soprattutto del SNC, del cuore e del cervello, ci si stanca, ci si addormenta e nel peggiore dei casi si muore. Per soffocamento nonostante la respirazione. In caso di avvelenamento acuto da CO, solo l'ossigeno puro può essere d'aiuto, idealmente in una camera a pressione.