Detectores de humo de doble banda — Nuevo nivel de precisión de detección.
Detectores de humo de doble banda — Nuevo nivel de precisión de detección
Los detectores de humo óptico-electrónicos de tipo puntual son ampliamente conocidos y se utilizan para proteger la mayoría de los objetos del fuego. Los detectores de incendios con canal de detección de humo, al permitir una detección temprana de incendios en fase latente, son realmente un medio muy eficaz para proteger la vida y la salud de las personas y preservar los bienes. Sin embargo, a pesar de todas sus ventajas, también tienen un inconveniente: son falsas alarmas bajo algunas influencias externas no relacionadas con el fuego. Por ejemplo, determinar la diferencia entre partículas de vapor, polvo y humo es una tarea compleja y, para muchos detectores, imposible.También es difícil para la mayoría de los detectores detectar el humo tenue y de partículas pequeñas producido por la quema de leña al aire libre, también conocida como quema de leña al aire libre y definida en los incendios de prueba como TP1. En el pasado, la detección fiable del humo de estos incendios sólo era posible mediante detectores combinados (multisensores) o de ionización, que utilizan un elemento radiactivo para detectar partículas de humo invisibles en el aire y generar una alarma. Sin embargo, el último tipo de detectores, debido a las características específicas de su funcionamiento y su costosa eliminación, no ha ganado mucha popularidad, lo que no se puede decir de los modelos de detectores multisensor, cuya popularidad ha ido creciendo continuamente en los últimos años. En estos detectores se utilizan canales de detección adicionales para compensar las interferencias externas; ahora se utilizan con mayor frecuencia sensores térmicos y de gas. De hecho, los detectores combinados o multisensor proporcionan una detección más temprana y más confiable debido a un enfoque integrado para el análisis de varios factores del incendio y, además, son capaces de detectar un incendio tan complejo como la quema de madera al aire libre (TP1), caracterizado por una liberación abundante del llamado humo «invisible» con partículas de pequeño tamaño.
Es por eso que varios fabricantes continúan desarrollando detectores combinados y buscando nuevas tecnologías para resolver el problema de aumentar la confiabilidad y la velocidad de detección. Sin embargo, la innovación de este tipo de detectores en la mayoría de los casos no es la cantidad de sensores, sino los algoritmos de análisis avanzados implementados en tecnologías inteligentes de procesamiento de señales (por ejemplo, Intelligent Signal Processing — ISP), que permiten a estos detectores alcanzar el más alto nivel de detección de incendios.
Gracias a estas tecnologías, las señales de todos los sensores son preprocesadas constantemente mediante una electrónica informática especial, analizadas y procesadas conjuntamente por el microprocesador incorporado. Los algoritmos de procesamiento inteligente se desarrollan en laboratorios de investigación basándose en datos de incendios de prueba y todas las exposiciones conocidas no relacionadas con incendios. Los algoritmos se basan en datos y criterios obtenidos de análisis prácticos de modelos de incendio. Se emite una notificación de alarma solo si la combinación de señales utilizadas en el sensor detector coincide con las características de un modelo de incendio real específico. Además, los parámetros del algoritmo multisensor se pueden ajustar a condiciones operativas específicas para mejorar la confiabilidad, reducir el tiempo de respuesta y la probabilidad de falsas alarmas. También aumentan la inmunidad frente a perturbaciones externas como polvo, vapor o cambios de temperatura. Esto garantiza una capacidad excepcional para distinguir los incendios reales de las influencias externas. La velocidad y fiabilidad de la detección de incendios han sido y siguen siendo los principales objetivos de los sistemas de alarma contra incendios. Por lo tanto, las ventajas de los detectores combinados sobre los detectores de humo son obvias. Sin embargo, ahora tienen un serio competidor. Ahora existe una solución más rentable que no sólo protege el detector de humo de falsas alarmas, sino que también proporciona una alta sensibilidad al humo «invisible», comparable a la sensibilidad de los detectores de ionización. El inicio de la producción industrial de LED azules sirvió como punto de partida para la creación de una nueva generación de detectores.
Descrito por primera vez por Gustav Mie en 1908, el principio de dispersión de la luz describe la dispersión elástica de la luz por partículas grandes (más grandes que la longitud de onda). Este efecto también se observa con los faros de los automóviles en la niebla y el brillo alrededor de las farolas. La dispersión de Mie depende en gran medida del tamaño de las partículas: cuanto más grandes son las partículas, mayor es la potencia de la luz dispersada en la dirección de la luz incidente.
En óptica- detectores de humo electrónicosTradicionalmente se utilizan LED IR con una longitud de onda de aproximadamente 945 nm. La longitud de onda del LED azul es dos veces menor y es de 470 nm. Así, utilizar un LED azul como emisor permite detectar partículas de humo más pequeñas. La nueva generación de detectores de humo de doble banda utiliza dos LED (principio óptico dual). Basada en el principio de dispersión de Mie, la tecnología de sensor óptico dual aprovecha el efecto para determinar la densidad del humo y el tamaño de las partículas a partir de la relación de potencias de luz dispersadas de dos fuentes LED de diferentes longitudes de onda (una infrarroja y otra azul). Para proporcionar una distinción aún más clara entre las partículas de humo y otras partículas, como el polvo y el vapor, el algoritmo de análisis del microprocesador utiliza parámetros adicionales: densidad del humo y tamaño de las partículas en el rango de 0,2 a 1 micras. Esto conduce a una detección más temprana y fiable de incendios y a una reducción de la probabilidad de falsas alarmas.
La Figura 1 muestra datos sobre la proporción de señales en los rangos azul e IR cuando se realizan estudios con lesiones de prueba TF1, TF2, TF3, TF4, TF5, así como bajo influencias externas de vapor, polvo y aerosoles. (en particular, laca para el cabello), que son las razones más comunes para la formación de falsas alarmas por parte de los detectores de humo.. Dependiendo del tipo de incendio, se obtuvieron diferentes proporciones de señal azul e infrarroja, pero en el peor de los casos para el fuego TF2 la proporción mínima fue de aproximadamente 2, y para las partículas que no son de fuego fue de aproximadamente 1. Esto se debe a que el tamaño de partícula del vapor , polvo y aerosoles supera la longitud de onda de los LED azules e infrarrojos.
Estos resultados muestran la posibilidad de identificar el tipo de exposición en un detector de humo con sensor óptico dual. El umbral para la separación del humo y otros impactos no relacionados con el fuego se fijó en 1,4. El detector genera una señal de «Fuego» sólo cuando la relación de señal excede 1,4; si no se excede este valor, no se genera la señal de “Fuego”. Los detectores de doble banda son capaces de detectar de forma fiable los incendios de prueba más complejos TP1. Estos detectores fueron los primeros detectores de humo certificados por VdS para TF1 (TF1), además de las otras pruebas de incendio requeridas por EN54-7.
Otra gran ventaja de los detectores de humo con sensor óptico dual es el área máxima de la habitación controlada, a diferencia de los detectores multisensor, cuyo área máxima controlada se reduce a los valores estándar cuando se utiliza un sensor de calor. de detectores de calor. De acuerdo con SP5, para habitaciones con una altura de techo de 3,5 m, la superficie media controlada por un detector de humo es de 85 m2; cuando se utiliza un detector combinado con un sensor de calor: 25 m2.
El uso de detectores de humo de doble banda también es posible en combinación con otros sensores, como los de calor y gas, proporcionando una nivel insuperable de confiabilidad y velocidad de detección de cualquier fuente de incendio, incluso en las condiciones de operación más difíciles.
Tanto los modelos combinados como los de humo puro de detectores de incendios de doble banda ya son una alternativa directa a detectores de ionización en sus parámetros técnicos. En muchas propiedades operativas son superiores a los detectores multisensor, sin dejar de ser una solución técnica más económica. Y, por supuesto, representan un nivel completamente nuevo de precisión en la detección de humo durante un incendio.
T. Sulim es el jefe de sistemas de alarma contra incendios de Robert Bosch
revista «Algoritmo de seguridad» N° 5, 2010