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Cuántos detectores de humo por metro cuadrado
Un detector de llama es un sensor diseñado para detectar y responder a la presencia de una llama o fuego , permitiendo la detección de la llama . Las respuestas a una llama detectada dependen de la instalación, pero pueden incluir hacer sonar una alarma, desactivar una línea de combustible (como una línea de propano o gas natural ) y activar un sistema de extinción de incendios. Cuando se usa en aplicaciones tales como hornos industriales, su función es proporcionar confirmación de que el horno funciona correctamente; en estos casos no toman ninguna acción directa más allá de notificar al operador o al sistema de control. Un detector de llama a menudo puede responder más rápido y con mayor precisión que un humo odetector de calor debido a los mecanismos que utiliza para detectar la llama. [1] [2]
Detectores ópticos de llamaEditar

Regiones de tipo detector de llamas
Detector ultravioletaEditar
Los detectores ultravioleta (UV) funcionan detectando la radiación UV emitida en el instante del encendido. Si bien es capaz de detectar incendios y explosiones en 3 a 4 milisegundos, a menudo se incluye un retraso de 2 a 3 segundos para minimizar las falsas alarmas que pueden ser activadas por otras fuentes de rayos UV, como rayos , soldadura por arco , radiación y luz solar . Los detectores UV normalmente funcionan con longitudes de onda inferiores a 300 nm para minimizar los efectos de la radiación de fondo natural . La banda de longitud de onda UV de la persiana solar también es fácilmente cegada por contaminantes aceitosos.
Matriz IR cercanaEditar
Los detectores de llama de matriz de infrarrojo cercano (IR) (0.7 a 1.1 μm), también conocidos como detectores de llama visuales, emplean tecnología de reconocimiento de llama para confirmar el fuego mediante el análisis de la radiación IR cercana utilizando un dispositivo de carga acoplada (CCD). Un sensor de infrarrojo cercano (IR) es especialmente capaz de monitorear fenómenos de llama, sin demasiados obstáculos del agua y el vapor de agua. Los sensores piroeléctricos quefuncionan a esta longitud de onda pueden ser relativamente baratos. Los sensores de múltiples canales o matriz de píxeles quemonitorean las llamas en la banda IR cercana son posiblemente las tecnologías más confiables disponibles para la detección de incendios. La emisión de luz de un fuego forma una imagen de la llama en un instante particular. Procesando imagen digitalse puede utilizar para reconocer llamas a través del análisis del video creado a partir de las imágenes IR cercanas.
EdiciónInfrarroja
Los detectores de llama infrarrojos (IR) o de banda ancha infrarrojos (1.1 μm y superiores) monitorean la banda espectral infrarroja para patrones específicos emitidos por gases calientes. Estos se detectan utilizando una cámara especializada en imágenes térmicascontra incendios (TIC), un tipo de cámara termográfica . Las falsas alarmas pueden ser causadas por otras superficies calientes y la radiación térmica de fondo en el área. El agua en la lente del detector reducirá en gran medida la precisión del detector, al igual que la exposición a la luz solar directa. Un rango de frecuencia especial es de 4.3 a 4.4 μm. Esta es una frecuencia de resonancia de CO 2. Durante la quema de un hidrocarburo (por ejemplo, madera o combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural) mucho calor y CO 2en lanzamiento. El CO caliente 2emite mucha energía a su frecuencia de resonancia de 4,3 m. Esto provoca un pico en la emisión de radiación total y puede detectarse bien. Además, el CO 2 "frío" en el aire se encarga de que se filtre la luz solar y otras radiaciones IR. Esto hace que el sensor en esta frecuencia sea "ciego solar"; sin embargo, la sensibilidad se reduce por la luz solar. Al observar la frecuencia de parpadeo de un incendio (1 a 20 Hz), el detector se vuelve menos sensible a las falsas alarmas causadas por la radiación de calor, por ejemplo, causada por maquinaria caliente.
Una desventaja severa es que casi toda la radiación puede ser absorbida por agua o vapor de agua ; Esto es particularmente válido para la detección de llama infrarroja en la región de 4.3 a 4.4 μm. Desde aprox. 3.5 μm y mayor la absorción por agua o hielo es prácticamente del 100%. Esto hace que los sensores infrarrojos para uso en aplicaciones al aire libre no respondan a los incendios. El mayor problema es nuestra ignorancia; algunos detectores infrarrojos tienen una autocomprobación de ventana del detector (automática), pero esta autocomprobación solo monitorea la presencia de agua o hielo en la ventana del detector.
Una película de sal también es dañina, porque la sal absorbe agua. Sin embargo, el vapor de agua, la niebla o la lluvia ligera también hacen que el sensor esté casi ciego, sin que el usuario lo sepa. La causa es similar a la que hace un bombero si se acerca a un fuego caliente: se protege a sí mismo por medio de una pantalla de vapor de agua contra la enorme radiación infrarroja de calor. La presencia de vapor de agua, niebla o lluvia ligera también "protegerá" al monitor haciendo que no vea el fuego. Sin embargo, la luz visible se transmitirá a través de la pantalla de vapor de agua, como puede verse fácilmente por el hecho de que un humano todavía puede ver las llamas a través de la pantalla de vapor de agua.
El tiempo de respuesta habitual de un detector IR es de 3 a 5 segundos.
Cámaras térmicas infrarrojasEditar
Las cámaras infrarrojas (IR) MWIR se pueden usar para detectar calor y, con algoritmos particulares, pueden detectar puntos calientes dentro de una escena, así como llamas para detectar y prevenir incendios y los riesgos de incendio. Estas cámaras se pueden usar en completa oscuridad y funcionan tanto dentro como fuera.
EdiciónUV / IR
Estos detectores son sensibles a las longitudes de onda UV e IR, y detectan la llama comparando la señal de umbral de ambos rangos. Esto ayuda a minimizar las falsas alarmas.
Detección de llama IR / IREditar
Los detectores de llama de doble IR (IR / IR) comparan la señal de umbral en dos rangos infrarrojos. A menudo, un sensor observa el dióxido de carbono (CO2) de 4,4 micrómetros, mientras que el otro sensor observa una frecuencia de referencia. Detectar la emisión de CO2 es apropiado para los combustibles de hidrocarburos; para combustibles no basados en carbono, por ejemplo, hidrógeno, se detectan las bandas de agua de banda ancha.
Detección de llama IR3Editar
Los detectores de infrarrojos múltiples utilizan algoritmos para suprimir los efectos de la radiación de fondo (radiación de cuerpo negro), una vez más esta sensibilidad reduce la sensibilidad.
Los detectores de llama de triple IR comparan tres bandas de longitud de onda específicas dentro de la región espectral IR y su relación entre sí. En este caso, un sensor mira el rango de 4.4 micrómetros mientras que los otros sensores miran las longitudes de onda de referencia tanto por encima como por debajo de 4.4. Esto permite que el detector distinga entre fuentes IR sin llama y llamas reales que emiten CO 2 caliente en el proceso de combustión. Como resultado, tanto el rango de detección como la inmunidad a las falsas alarmas pueden incrementarse significativamente. Los detectores IR3 pueden detectar un incendio de gasolina de 0.1 m 2 (1 pie 2 ) a una velocidad de hasta 65 m (215 pies) en menos de 5 segundos. Los IR triples, como otros tipos de detectores de IR, son susceptibles de cegamiento por una capa de agua en la ventana del detector.
La mayoría de los detectores IR están diseñados para ignorar la radiación IR de fondo constante, que está presente en todos los entornos. En cambio, están diseñados para detectar fuentes de radiación que cambian o aumentan repentinamente. Cuando se exponen a patrones cambiantes de radiación IR sin llama, los detectores IR y UV / IR se vuelven más propensos a las falsas alarmas, mientras que los detectores IR3 se vuelven algo menos sensibles pero son más inmunes a las falsas alarmas.
Detección de llama 3IR + UVEditar
Los detectores de infrarrojos múltiples (Multi-IR / 3IR) utilizan algoritmos para determinar la presencia de fuego y diferenciarlos del ruido de fondo conocido como "Radiación de cuerpo negro", que generalmente reduce el alcance y la precisión del detector. La radiación de cuerpo negro está constantemente presente en todos los ambientes, pero es emitida especialmente por objetos a altas temperaturas. Esto hace que los entornos de alta temperatura, o áreas donde se maneja material de alta temperatura, sean especialmente difíciles para los detectores de IR solamente. Por lo tanto, a veces se incluye un sensor de banda UV-C adicional en los detectores de llama para agregar otra capa de confirmación, ya que la radiación de cuerpo negro no afecta a los sensores UV a menos que la temperatura sea extremadamente alta, como el brillo del plasma de una máquina de soldadura por arco.
Los detectores de longitud de onda múltiple varían en la configuración del sensor. 1 IR + UV, o UVIR es el más común y de bajo costo. 2 IR + UV es un compromiso entre el costo y la inmunidad a falsas alarmas y 3 IR + UV, que combina la tecnología 3IR anterior con la capa adicional de identificación del sensor UV.
Los detectores de longitud de onda múltiple o espectral múltiple como 3IR + UV y UVIR son una mejora con respecto a sus contrapartes de detectores solo IR que se sabe que son falsas alarmas o pierden sensibilidad y alcance en presencia de ruido de fondo fuerte como directo o reflejado fuentes de luz o incluso exposición al sol. Los detectores de IR a menudo se han basado en el crecimiento de energía a granel infrarrojo como su principal factor determinante para la detección de incendios, declarando una alarma cuando los sensores exceden un rango y una relación dados. Sin embargo, este enfoque es propenso a desencadenarse por el ruido que no proviene del fuego. ya sea por radiación de cuerpo negro, ambientes de alta temperatura, o simplemente cambios en la iluminación ambiental. alternativamente, en otro enfoque de diseño, los detectores solo de IR solo pueden alarmar en condiciones perfectas y coincidencias de señal claras,
Los detectores de llama modernos también pueden utilizar sensores de alta velocidad, que permiten capturar el movimiento parpadeante de la llama, y monitorear el patrón y las relaciones de la salida espectral para patrones únicos de fuego. Los sensores de mayor velocidad permiten no solo tiempos de reacción más rápidos, pero también más datos por segundo, lo que aumenta el nivel de confianza en la identificación de incendios o el rechazo de falsas alarmas.
Sensores visiblesEditar
Un sensor de luz visible (por ejemplo, una cámara: 0.4 a 0.7 μm) puede presentar una imagen, que puede ser entendida por un ser humano. Además, las computadoras pueden ejecutar análisis complejos de procesamiento de imágenes, que pueden reconocer una llama o incluso humo. Desafortunadamente, una cámara puede ser cegada, como un ser humano, por el humo y la niebla. También es posible mezclar información de luz visible (monitor) con información UV o infrarroja, para discriminar mejor las falsas alarmas o mejorar el rango de detección. [3] La cámaracorona es un ejemplo de este equipo. En este equipo, la información de una cámara UV se mezcla con información de imagen visible. Se utiliza para rastrear defectos en equipos de alta tensión y detección de incendios a grandes distancias.
En algunos detectores, se agrega un sensor de radiación visible (luz) al diseño.
Edición devideo
Se puede utilizar un circuito cerrado de televisión o una cámara web para la detección visual de (longitudes de onda entre 0.4 y 0.7 μm). El humo o la niebla pueden limitar el alcance efectivo de estos, ya que operan únicamente en el espectro visible. [3] [4] [5]
Otros tiposEditar
Detección de llama de corriente de ionizaciónEditar
La ionización intensa dentro del cuerpo de una llama se puede medir por medio de los fenómenos de la Rectificación de la Llamapor la cual una corriente de CA fluye más fácilmente en una dirección cuando se aplica un voltaje. Esta corriente se puede usar para verificar la presencia y la calidad de la llama. [6] [7]
Dichos detectores pueden usarse en grandes calentadores de gas de proceso industrial y están conectados al sistema de control de llama. Por lo general, actúan como monitores de calidad de llama y para detección de fallas de llama. También son comunes en una variedad de hornos y calderas de gas domésticos .
Los problemas con las calderas que no se mantienen encendidas a menudo pueden deberse a sensores de llama sucios o a una superficie deficiente del quemador con la que completar el circuito eléctrico. Una llama pobre o una que está levantando el quemador también puede interrumpir la continuidad. [8]

Encendedor de llama (arriba) y sensor de llama
Detección de llama de termoparEditar
Los termopares se usan ampliamente para monitorear la presencia de llamas en los sistemas de calefacción de combustión y cocinas de gas. Un uso común en estas instalaciones es cortar el suministro de combustible si falla la llama, para evitar que se acumule combustible no quemado. Estos sensores miden el calor y, por lo tanto, se usan comúnmente para determinar la ausencia de una llama. Esto se puede usar para verificar la presencia de una llama piloto.
Editaraplicaciones
Los detectores de llama UV / IR se utilizan en:
Estaciones de hidrógeno . [9]Cocinas a gasSistemas industriales de calefacción y secado.Sistemas de calefacción domésticaTurbinas de gas industriales
Emisión de radiaciónEditar

Emisión de radiación
Un fuego emite radiación, que el ojo humanoexperimenta como las llamas y el calor rojo amarillo visible. De hecho, durante un incendio, se emite relativamente poca energía UV y energía de luz visible, en comparación con la emisión de radiación infrarroja. Un incendio no hidrocarburo, por ejemplo, uno de hidrógeno , no muestra un CO 2 pico en 4,3 m debido a que durante la combustión de hidrógeno no CO 2 se libera. Los 4.3 μm CO 2El pico en la imagen es exagerado, y en realidad es menos del 2% de la energía total del fuego. Un detector multifrecuencia con sensores para UV, luz visible, IR cercano y / o IR de banda ancha, por lo tanto, tiene muchos más "datos del sensor" para calcular y, por lo tanto, puede detectar más tipos de incendios y detectar mejor estos tipos de incendios : hidrógeno, metanol , éter o azufre . Parece una imagen estática, pero en realidad la energía fluctúa o parpadea. Este parpadeo es causado por el hecho de que el oxígeno aspirado y el combustible presente se queman y al mismo tiempo aspiran oxígeno nuevo y material combustible nuevo. Estas pequeñas explosiones causan el parpadeo de la llama.
luz solar
Radiación de calorEditar

Radiación de calor
Los detectores de llama infrarrojos sufren de radiación de calor infrarroja que no es emitida por el posible incendio. Se podría decir que el fuego puede ser enmascarado por otras fuentes de calor. Todos los objetos que tienen una temperatura superior a la temperatura mínima absoluta (0 Kelvin o -273,15 ° C) emiten energía y a temperatura ambiente (300 K) este calor ya es un problema para los detectores de llama infrarrojos con la mayor sensibilidad. A veces, una mano en movimiento es suficiente para activar un detector de llama IR. A 700 K, un objeto caliente (cuerpo negro) comienza a emitir luz visible (resplandor). Los detectores de infrarrojos dobles o múltiples suprimen los efectos de la radiación de calor por medio de sensores que detectan cerca del CO 2pico; por ejemplo a 4.1 μm. Aquí es necesario que haya una gran diferencia en la salida entre los sensores aplicados (por ejemplo, el sensor S1 y S2 en la imagen). Una desventaja es que la energía de radiación de un posible incendio debe ser mucho mayor que la radiación de calor de fondo actual. En otras palabras, el detector de llamas se vuelve menos sensible. Todos los detectores de llama infrarrojos múltiples están influenciados negativamente por este efecto, independientemente de lo caro que sea.
Cono de visiónEditar

Cono de visión (campo de visión)
El cono de visión de un detector de llamas está determinado por la forma y el tamaño de la ventana y la carcasa y la ubicación del sensor en la carcasa. Para sensores infrarrojos también la laminacióndel material del sensor juega un papel importante; Limita el cono de visión del detector de llama. Un amplio cono de visión no significa automáticamente que el detector de llamas sea mejor. Para algunas aplicaciones, el detector de llama debe alinearse con precisión para asegurarse de que no detecte posibles fuentes de radiación de fondo. El cono de visión del detector de llamas es tridimensional y no necesariamente es perfectamente redondo. El ángulo de visión horizontal y el ángulo de visión vertical a menudo difieren; Esto se debe principalmente a la forma de la carcasa y al reflejo de las piezas (destinadas a la prueba automática). Diferentes combustibles pueden incluso tener un ángulo de visión diferente en el mismo detector de llama. Muy importante es la sensibilidad en ángulos de 45 °. Aquí se debe alcanzar al menos el 50% de la sensibilidad máxima en el eje central. Algunos detectores de llama aquí alcanzan el 70% o más. De hecho, estos detectores de llama tienen un ángulo de visión horizontal total de más de 90 °, pero la mayoría de los fabricantes no lo mencionan. Una alta sensibilidad en los bordes del ángulo de visión proporciona ventajas para la proyección de un detector de llama.
El rango de detecciónEditar

Rango de detección
El rango de un detector de llama está altamente determinado por la ubicación de montaje. De hecho, al hacer una proyección, uno debe imaginar en lo que "ve" el detector de llamas. Una regla general es que la altura de montaje del detector de llamas es el doble que el objeto más alto en el campo de visión. También se debe tener en cuenta la accesibilidad del detector de llama, debido al mantenimiento y / o reparaciones. Por esta razón, se recomienda un mástil de luz rígido con un punto de pivote. Un "techo" en la parte superior del detector de llamas (30 x 30 cm, 1 x 1 pie) evita la contaminación rápida en aplicaciones al aire libre. También se debe considerar el efecto de sombra. El efecto de sombra se puede minimizar montando un segundo detector de llamas en el lado opuesto del primer detector. Una segunda ventaja de este enfoque es que el segundo detector de llama es redundante, en caso de que el primero no funcione o esté cegado. En general, cuando se montan varios detectores de llama, uno debe dejar que se "miren" el uno al otro, no dejar que miren a las paredes. Siguiendo este procedimiento, se pueden evitar los puntos ciegos (causados por el efecto de sombra) y se puede lograr una mejor redundancia que si los detectores de llama "miraran" desde la posición central hacia el área a proteger. La gama de detectores de llama a los 30 x 30 cm, 1 x 1 pie desde la posición central hacia el área a proteger. La gama de detectores de llama a los 30 x 30 cm, 1 x 1 pie desde la posición central hacia el área a proteger. La gama de detectores de llama a los 30 x 30 cm, 1 x 1 pieEl fuego estándar de la industria se indica en las hojas de datos y manuales de los fabricantes, este rango puede verse afectado por los efectos de sensibilización previamente mencionados de la luz solar, el agua, la niebla, el vapor y la radiación del cuerpo negro.
La ley del cuadradoEditar

Ley cuadrada
Si la distancia entre la llama y el detector de llama es grande en comparación con la dimensión del incendio, entonces se aplica la ley cuadrática: si un detector de llama puede detectar un incendio con un área A a cierta distancia, entonces un área de llama 4 veces mayor es necesario si la distancia entre el detector de llamas y el fuego se duplica. En breve:
Distancia doble = área de llama cuatro veces mayor ( fuego ).
Esta ley es igualmente válida para todos los detectores de llama ópticos, incluidos los basados en video. La sensibilidad máxima se puede estimar dividiendo el área máxima de llama A por el cuadrado de la distancia entre el fuego y el detector de llama: c = A / d 2 . Con esta constante c lata, para el mismo detector de llama y el mismo tipo de fuego, la distancia máxima o el área de fuego mínimo ser calculados: A = cd 2 y d = √ A/c
Sin embargo, debe enfatizarse que la raíz cuadrada en realidad ya no es válida a distancias muy altas. A largas distancias, otros parámetros juegan un papel importante; como la presencia de vapor de agua y de CO 2frío en el aire. En el caso de una llama muy pequeña, por otro lado, el parpadeo decreciente de la llama jugará un papel cada vez más importante.
Una relación más exacta, válida cuando la distancia entre la llama y el detector de llama es pequeña, entre la densidad de radiación, E , en el detector y la distancia, D , entre el detector y una llama de radio efectivo, R , que emite densidad de energía , M , viene dado por
E = 2π MR 2/( R 2 + D 2 )
Cuando R << D, entonces la relación se reduce a la ley cuadrada (inversa)
E = 2π MR 2/D 2
