Cómo funcionan los detectores de humo

¿Sabes cómo funcionan?

Los detectores de humo son uno de esos asombrosos inventos que, debido a la producción en masa, no cuestan prácticamente nada. Puede obtener un detector de humo por tan solo $7. Y aunque cuestan muy poco, los detectores de humo salvan miles de vidas cada año. De hecho, se recomienda que cada hogar tenga un detector de humo por piso.

Todos los detectores de humo constan de dos partes básicas:un sensor para detectar el humo y una bocina electrónica muy fuerte para despertar a las personas. Los detectores de humo pueden funcionar con una batería de 9 voltios o una corriente doméstica de 120 voltios.

En este artículo, examinaremos los dos tipos más comunes de detectores de humo utilizados hoy en día:detectores fotoeléctricos y detectores de ionización. Y también echaremos un vistazo al interior de un detector de ionización.

Comencemos con los detectores fotoeléctricos.

Contenido

Detectores fotoeléctricos
Detectores de ionización:Radiación ionizante
Detectores de ionización:Cámara de ionización
Dentro de un detector de humo por ionización

Detectores fotoeléctricos

De vez en cuando, entrará en una tienda y sonará una campana cuando cruce el umbral. Si observa, a menudo notará que un detector de haz de fotos esta siendo usado. Cerca de la puerta, en un lado de la tienda, hay una luz (ya sea una luz blanca y una lente o un láser de baja potencia), y en el otro lado hay un fotodetector que puede "ver" la luz.

Cuando cruzas el haz de luz, lo bloqueas. El fotodetector detecta la falta de luz y activa una campana. Puedes imaginar cómo este mismo tipo de sensor podría actuar como un detector de humo. Si alguna vez hubo suficiente humo en la tienda como para bloquear suficientemente el haz de luz, sonaría la campana. Pero aquí hay dos problemas:

Es un detector de humo bastante grande.
No es muy sensible.

Tendría que haber MUCHO humo antes de que sonara la alarma; el humo tendría que ser lo suficientemente espeso para bloquear completamente la luz. Se necesita bastante humo para hacer eso.

Por lo tanto, los detectores de humo fotoeléctricos utilizan la luz de una manera diferente. Dentro del detector de humo hay una luz y un sensor, pero están colocados en ángulos de 90 grados entre sí, así:

En el caso normal, la luz de la fuente de luz de la izquierda se dispara en línea recta y no alcanza el sensor. Sin embargo, cuando el humo entra en la cámara, las partículas de humo dispersan la luz y una cierta cantidad de luz incide en el sensor:

Luego, el sensor hace sonar la bocina en el detector de humo.

Los detectores fotoeléctricos son mejores para detectar incendios con humo, como un colchón que arde sin llama.

¿Sabías?

Los sensores de incendios se desarrollaron a partir de la tecnología que usa la NASA para mejorar las fotos de planetas distantes. Obtenga más información sobre las innovaciones geniales de la NASA en esta animación interactiva de Discovery Channel .

Detectores de ionización:Radiación ionizante

Los detectores de humo por ionización utilizan una cámara de ionización y una fuente de radiación ionizante para detectar humo. Este tipo de detector de humo es más común porque es económico y es mejor para detectar las cantidades más pequeñas de humo producidas por las llamas.

Dentro de un detector de ionización hay una pequeña cantidad (quizás 1/5000 de gramo) de americio-241 . El elemento radiactivo americio tiene una vida media de 432 años y es una buena fuente de partículas alfa .

Otra forma de hablar sobre la cantidad de americio en el detector es decir que un detector típico contiene 0,9 microcurios de americio-241. Un curio es una unidad de medida para material nuclear. Si tiene un curio de algo en la mano, tiene una cantidad de material que sufre 37 000 000 000 transformaciones nucleares por segundo. En general, eso significa que 37 mil millones de átomos en la muestra se descomponen y emiten una partícula de radiación nuclear (como una partícula alfa) por segundo. Un gramo del elemento radio genera aproximadamente 1 curie de actividad (Marie Curie, la mujer que da nombre al curie, hizo gran parte de su investigación usando radio).

(Para obtener una explicación detallada de los materiales nucleares y la radiación nuclear, consulte Cómo funciona la radiación nuclear).

Echemos un vistazo ahora a la cámara de ionización.

Detectores de ionización:Cámara de ionización

Una cámara de ionización es muy simple. Consiste en dos placas con un voltaje entre ellas, junto con una fuente radiactiva de radiación ionizante, como esta:

Las partículas alfa generadas por el americio tienen la siguiente propiedad:ionizan los átomos de oxígeno y nitrógeno del aire en la cámara. "Ionizar" significa "quitar un electrón". Cuando quitas un electrón de un átomo, terminas con un electrón libre (con carga negativa) y un átomo al que le falta un electrón (con carga positiva). El electrón negativo es atraído a la placa con un voltaje positivo, y el átomo positivo es atraído a la placa con un voltaje negativo (los opuestos se atraen, al igual que con los imanes). Los componentes electrónicos del detector de humo detectan la pequeña cantidad de corriente eléctrica que representan estos electrones e iones que se mueven hacia las placas.

Cuando el humo ingresa a la cámara de ionización, interrumpe esta corriente:las partículas de humo se adhieren a los iones y los neutralizan. El detector de humo detecta la caída de corriente entre las placas y activa la bocina.

Hablando de alarmas, cada vez que se usan las palabras "radiación nuclear" suena una alarma en la mente de muchas personas. La cantidad de radiación en un detector de humo es extremadamente pequeña. También es predominantemente radiación alfa . La radiación alfa no puede penetrar una hoja de papel y está bloqueada por varios centímetros de aire. El americio en el detector de humo solo podría representar un peligro si fuera a inhalarlo. Por lo tanto, no querrá jugar con el americio en un detector de humo, tocarlo o molestarlo de ninguna manera, porque no quiere que se vuele por el aire. Consulte Cómo funciona la radiación nuclear para obtener más detalles.

Ahora, echemos un vistazo al interior de un detector de humo por ionización.

Dentro de un detector de humo por ionización

Así es como se ve el exterior de un detector de humo típico.

Cuando quita la cubierta, descubre que un detector de humo es bastante simple. Este consta de una placa de circuito impreso (consulte el artículo Dentro de un control remoto para obtener una explicación de las placas de circuito impreso), una cámara de ionización (el cilindro plateado hacia la parte superior derecha en la siguiente imagen) y una bocina electrónica (el cilindro de latón hacia la parte inferior derecha en la siguiente imagen):

Aquí hay un primer plano del tablero:

y la parte inferior del tablero:

La cámara de ionización es una lata de aluminio que contiene la fuente de ionización . Puede ver que la lata tiene ranuras para permitir el flujo de aire. La propia lata actúa como placa negativa de la cámara de ionización .

Debajo de la lata hay un soporte de cerámica que contiene la placa positiva de la cámara de ionización. Debajo de esa placa se encuentra la fuente de ionización, QUE QUIERES ASEGURARTE DE NO MOLESTAR .

Para obtener más información sobre detectores de humo y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

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