Cómo funciona una alarma de humo

Cómo funciona una alarma de humo

Hoy descubrí cómo funciona una alarma de humo.

En su núcleo, las alarmas de humo son dispositivos muy simples que solo necesitan dos funciones: una forma de detectar humo y una forma de alertar a las personas sobre el problema. Desde la nueva tecnología con láser hasta la tecnología del viejo mundo que se basa en un individuo solitario sentado en una torre en la ladera de una montaña esperando a ver humo, todos hacen lo mismo de diferentes maneras. Las dos alarmas de humo más usadas (principalmente porque son económicas) son las alarmas fotoeléctricas y detectores de ionización. La diferencia entre los dos radica en cómo detectan las partículas de humo. Dependiendo de las condiciones del incendio, un tipo suele ser mejor que el otro. Existen muchos otros tipos de detectores que son más costosos y, a menudo, específicos de la situación (como la necesidad de proteger documentos clasificados o servidores de computadora). Estos tienden a ser mucho más sensibles y permiten muchos niveles diferentes de detección y alarma. El más común de estos es detectores de aspiración.

Los detectores fotoeléctricos utilizan un haz de luz enviado desde un diodo emisor de luz (LED) que es detectado por una fotocélula. Existe una idea errónea de que la fotocélula recibe luz en todo momento desde el LED, y cuando el humo se interpone, la alarma se activa (de forma similar a como suele funcionar una alarma de puerta en tiendas de conveniencia). Este concepto erróneo ignora un problema evidente. Requeriría una gran cantidad de humo para bloquear la luz de la fotocélula, haciéndolo extremadamente insensible. Una persona estaría muerta por la inhalación de humo mucho antes de que el detector se dispare. ¡Al menos a los vecinos se les avisaría de que un cadáver está a punto de ser quemado! (¡Incineración gratuita para ti que quiere ser frugal, incluso en la muerte!)

Lo que realmente está sucediendo en las alarmas de incendio fotoeléctricas es que el LED envía un haz de luz, generalmente hacia abajo en una cámara en forma de T. Sentado en la parte inferior de la T está la fotocélula. Cuando el humo ingresa a la cámara, parte de la luz es dispersada por las partículas, y algunos de los rayos se envían a la fotocélula. Cuando esta fotocélula detecta la luz, genera una corriente eléctrica que activa la alarma en un cierto umbral. Una vez que la corriente se detiene (el humo se elimina) la alarma se detendrá. Los detectores fotoeléctricos son mejores para detectar incendios lentos, humeantes y, por lo tanto, generalmente más humeantes.

Los detectores de ionización usan radiación ionizante de un material conocido como Americium-241. La radiación ionizante es simplemente la radiación de sustancias que pueden liberar electrones de un átomo o molécula, el resultado neto es iones que tienen una carga eléctrica específica de positivo o negativo. Los detectores usan una pequeña cantidad de Americium-241 contenido en una pequeña cámara. Esta cámara está formada por dos placas de metal con carga opuesta que se mantienen separadas una pequeña distancia. Cuando las partículas (partículas alfa) interactúan con el aire en la cámara, producen iones. La placa cargada positivamente atrae a los iones negativos, y la placa cargada negativamente atrae a los iones positivos. Este sistema crea una pequeña corriente eléctrica. Cuando el humo ingresa a la cámara, las partículas se adhieren a los iones cargados y los devuelven a un estado eléctrico neutral. Esto interrumpe la corriente eléctrica y se dispara una alarma. El aire caliente también puede cambiar la velocidad a la que se produce la ionización dentro de la cámara y esto también activará la alarma. Los detectores de ionización son mucho más comunes que los detectores fotoeléctricos porque son menos costosos y mejores para detectar pequeñas cantidades de humo que provienen de incendios de llamas rápidas.

Si le preocupa que su casa tenga "radiación nuclear" en ella, no lo haga. La pequeña cantidad de radiación encontrada en el detector es prácticamente inofensiva, siendo predominantemente radiación alfa. Este tipo ni siquiera puede penetrar en un pedazo de papel y está bloqueado por unos pocos centímetros de aire. El único peligro proviene de si inhalas las partículas. Así que no hay que desarmar la cámara de ionización y soplar el aire en ella para tratar de desarrollar superpoderes. El daño al tejido pulmonar, el aumento de su riesgo de cáncer de pulmón y otros problemas de salud similares pueden no ser la superpotencia que estaba esperando. Además, el nombre del superhéroe "Wheezy" no infundirá exactamente el miedo en los corazones de los malhechores de todo el mundo.

Las diferentes fortalezas de estos dos tipos principales de sensores han llevado a la creación de detectores que emplean ambos tipos de sistemas. Esto permite la detección rápida tanto de pequeños incendios humeantes como de rápidos movimientos.

Los detectores de humo de aspiración menos comunes utilizan un ventilador para aspirar el aire del entorno circundante; A continuación, se emplea un sistema de filtrado, detección y análisis de la muestra de aire. Dependiendo del entorno que necesite protección, este sistema puede ser tan sensible (algunos como 1,000 veces más que un detector fotoeléctrico o de ionización estándar) o avanzado según lo requiera la situación. Si el sistema detecta algún tipo de entorno negativo, como cantidades muy pequeñas de humo, pequeños cambios de temperatura o luz parpadeante (como una llama), puede notificar al personal apropiado de muchas maneras diferentes. Los múltiples niveles de advertencia pueden desencadenar diferentes respuestas según la etapa del incendio, desde la simple notificación al personal de un problema pendiente hasta la comunicación con un panel de control de alarma contra incendios para ajustar el aire acondicionado o liberar diferentes tipos de agentes supresores de incendios, o todos los anteriores. .Entonces, si necesita proteger su colección completa de revistas de Playboy, tal vez quiera gastar el dinero extra y comprar uno de estos sistemas. ¡Nadie quiere que su edición de diciembre de 1953, con la encantadora Sra. Monroe, sea la cosa que crea el humo para su detector fotoeléctrico de basura!

Datos de bonificación:

  • Una de las formas más comunes de hacer un sensor de ionización es incrustar el americio 241 en una lámina de oro mediante la laminación de lingotes de óxido de americio dentro de la lámina. Esta matriz tiene aproximadamente un micrómetro de espesor (necesitaría 1 millón de ellos apilados para obtener un poco más de 3 pies) y se encuentra entre un respaldo de plata mucho más grueso y un laminado de metal blanco y acero de 2 micrones de espesor. Este sándwich es lo suficientemente grueso como para retener el material radioactivo y al mismo tiempo permite que las partículas alfa lo atraviesen.
  • Americium-241 es un metal creado por el hombre descubierto por Glenn Seaborg en 1944. Se produce cuando los átomos de plutonio absorben los neutrones en los reactores nucleares. Tiene una vida media de 432 años.
  • El primer sistema de detección que tenía la capacidad de detectar humo fue creado por Greinacher de Berna en 1922. El primer registro de laboratorio de Underwriters para un dispositivo de detección de humo fue obtenido por Walter Kidde en 1929 y se usó para liberar un sistema de inundación total de CO2 para usos a bordo. .
  • La primera cámara de ionización con el propósito de detectar humo fue descubierta inadvertidamente por Walter Jaeger en la década de 1930 mientras intentaba desarrollar un detector de gas venenoso. A principios de la década de 1940, Jaeger y Meili se reunieron y crearon la primera adición de un detector de ionización que utilizamos hoy. Este primer intento utilizó una fuente de alimentación enorme y requirió un sistema de 220v. No fue hasta la década de 1960 que se utilizó Americium-241, lo que requirió mucho menos voltaje. En 1964, First Alert pudo desarrollar un detector de ionización de 24v. El uso generalizado de detectores de humo en los hogares no era factible hasta un año después, cuando Duane Pearsall y Stanley Peterson crearon un detector fotoeléctrico de una sola estación que funcionaba con una batería.
  • El 96% de todas las casas en los Estados Unidos tienen al menos una alarma de humo; El 75% tiene uno que realmente funciona.
  • Alrededor del 66% de las muertes por incendios en el hogar fueron el resultado de hogares que no tenían un detector de humo que funcionara. Las alarmas de humo que fallan son generalmente el resultado de baterías desconectadas o agotadas, la última de las cuales comprende el 25% de todas las fallas de las alarmas de humo.
  • La NFPA recomienda que revise su detector de humo y cambie las baterías dos veces al año. Para aquellos que viven en áreas que tienen horario de verano, se recomienda que haga esto cuando cambie sus relojes.

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