Rivelatori di fiamma

Rivelatori di fiamma
Questi rilevatori hanno la possibilità di rivelare un incendio al di fuori della visuale del rivelatore grazie alla riflessione delle radiazioni. Sono utilizzati quando l’incendio ha uno sviluppo rapido, casi di combustione di liquidi, industrie chimico -farmaceutiche e petrolifere. La loro capacità di risposta è direttamente proporzionale alla luminosità della sorgente e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra il rivalatore e la sorgente. Hanno una elevata affidabilità.

Rivelatori di fiamma a raggi infrarossi (caratteristiche)

• IR lunghezza d’onda > 7700 angstrom
• Tempi di risposta di 5 - 10 secondi.
• Possono non percepire un principio di incendio quando sono in presenza di importanti sorgenti di calore.

Rivelatori di fiamma a raggi ultravioletti (caratteristiche)

• UV lunghezza d’onda <>
• Tempi di risposta molto bassi: 0,01 - 5 secondi.
• Possono non vedere la fiamma quando sono emesse sensibili quantità di fumo nero.

Rivelatori lineari

In questo tipo di rilevatore l’ allarme viene provocato dall’ interruzione di un raggio infrarosso. In condizioni normali il raggio (di lunghezza fino a 100 metri) parte dall’ emettitore e raggiunge il ricevitore. Nel ricevitore il raggio viene dapprima concentrato mediante un sistema di lenti per poi essere analizzato in un circuito elettronico. La presenza di fumi che attraversano il fascio provoca una diminuzione del segnale e quindi l’ allarme. In particolare i fumi chiari diffondono e quelli scuri assorbono il raggio.

L’ allarme non scatta in caso di:

• diminuzione molto lenta del segnale
• interruzione completa del segnale (frapposizione di corpi solidi o guasti)

I problemi di questo tipo di rilevatori sono:

• disallineamento
• intercettazione del raggio

Rivelatori di calore pneumatici termovelocimetrici (o ad espansione)

Rivelatori di calore pneumatici termovelocimetrici ( o ad espansione )
Un rapido incremento di temperatura ( 5 - 30 °C al minuto ) provoca un innalzamento della pressione nella camera aerotermica in lamierino sottile. La membrana, direttamente collegata alla camera, si deforma elasticamente aprendo il circuito elettrico. Un foro regolabile permette la fuoriuscita lenta dell’aria quando l’incremento della temperatura è lento.

Rivelatori di calore termovelocimetrici a mercurio

Rivelatori di calore termovelocimetrici a mercurio
Lo spazio sopra il mercurio contiene un liquido a basso punto di evaporazione ed uno dei due estremi viene isolato termicamente. Lenti incrementi di temperatura sono compensati, mentre rapidi incrementi di temperatura provocano un aumento della tensione di vapore del liquido della parte non isolata. La differenza di pressione sposta il mercurio interrompendo il circuito tra i due elettrodi.

Rivelatori di calore termovelocimetrici a lamina bimetallica

Rivelatori di calore termovelocimetrici a lamina bimetallica
Analogo al tipo termostatico. Vi differisce per la presenza di due lamine bimetalliche anzichè una sola e per l’isolamento termico di una delle due. Se l’innalzamento della temperatura è brusco, la lamina isolata si flette con ritardo provocando l’allarme. Se invece la temperatura aumenta lentamente, entrambe le lamine si flettono allo stesso modo senza interrompere il circuito elettrico.

Rivelatori di calore termostatici a lamina bimetallica

Rivelatori di calore termostatici a lamina bimetallica
L’aumento della temperatura provoca la flessione di una speciale lamina costituita dall’ unione di due metalli con diverso coefficiente di dilatazione termico. Tale flessione apre il contatto elettrico normarmalmente chiuso, provocando l’ allarme. Possiede sia alti valori di soglia dell’allarme che elevata inerzia.

Rivelatori di fumo

Rivelatori di fumo
I rivelatori di fumo sono quei rivelatori che reagiscono alle particelle volatili e agli aerosoli prodotti nella combustione. Sono definiti dalle norme europee EN-54-7 e si dividono fondamentalmente in due tipi:

• Rivelatori di fumo a camera di ionizzazione
• Rivelatori ottici di fumo.

A loro volta questi ultimi si dividono in

• Rivelatori ottici di fumo a estinzione
• Rivelatori ottici di fumo a diffusione

Rivelatori ottici di fumo a diffusione

Rivelatori ottici di fumo a diffusione
Si differenziano dai rivelatori ottici ad estinzione per la presenza di uno schermo che trattiene i raggi di luce.
Se si è in presenza di fumo, il fascio di luce è parzialmente diffuso. I raggi non giungono tutti sullo schermo ma alcuni raggiungono la fotocellula che è così in grado di produrre l’allarme.
I rivelatori ottici hanno il problema di evitare falsi allarmi dovuti al ricevitore che segnala una variazione di intensità luminosa. Tale variazione può essere causata da agenti esterni quali: sorgenti luminose esterne, insetti.

Rivelatori ottici di fumo a estinzione

Rivelatori ottici di fumo a estinzione
In condizioni normali il segnale luminoso giunto al ricevitore è pari al 100% del segnale inviato dall’emettitore. Se si è in presenza di fumo, invece si ha una riduzione dell’energia ricevuta a causa dell’assorbimento da parte delle particelle di fumo.

Rivelatori di fumo a camera a ionizzazione

I Rivelatori di fumo a camera a ionizzazione sono utilizzati in quei luoghi ove non si ha:

• umidità dell’aria superiore al 95%
• sviluppo di vapori e gas
• notevoli correnti d’aria
• elevate concentrazioni di polveri

pertanto sono molto indicati quando si prevede un principio di incendio con combustione molto lenta, con emissione di fumo e gas di combustione. Queste condizioni si verificano quando si ha combustione di prodotti solidi quali filati, carta, legno, gomma, materie plastiche etc., specialmente se questi sono accatastati.
Principio di funzionamento:
Il rivelatore è costituito da due piastre elettriche cariche e da una sorgente radioattiva (Americio 241 o Radio 226) di particelle a.
Tali particelle ionizzano l’aria. In assenza di fumo si avranno tante cariche positive quanto quelle negative. Queste verranno attratte dalle due piastre in maniera tale da formare una piccola corrente di ionizzazione che può venire facilmente misurata con strumenti elettronici: Se siamo in presenza di incendio le molecole di fumo entrando nella camera, neutralizzano tali ioni provocando un abbassamento della corrente. Tale variazione della corrente viene rivelata da un circuito elettronico che invia il segnale per attivare l’allarme.
Questo rivelatore può essere migliorato utilizzando due rivelatori identici: uno esposto all’aria e uno chiuso in cui ho umidità fissata e pressione atmosferica. In questo modo si riducono i problemi dovuti all’umidità che influisce in maniera rilevante su questi tipi di rivelatori poiché l’umidità incide sulla ionizzazione dell’aria.
Se l’umidità o la pressione atmosferica cala, si ha una variazione su entrambi i rivelatori. Dal confronto continuo tra quello esposto all’aria e quello controllato, sarà disponibile una differenza di tensione che verrà elaborata e inviata al circuito d’allarme.

Impianti di rivelazione incendio

Gli impianti di rivelazione incendio avvertono l'uomo del pericolo, permettendogli di intervenire in un momento in cui questo è generalmente ancora insignificante. Sono costituiti da alcuni componenti obbligatori o di base e da altri facoltativi o supplementari.
Sono comunque necessari, nella realizzazione dell'impianto:

• i rivelatori automatici d'incendio
• i punti manuali di segnalazione
• la centrale di controllo e di segnalazione
• le alimentazioni

A questo proposito si veda la norma UNI 9795 (pag. 2 p.to 5).

La realizzazione di un sistema di rivelazione segue opportune norme di installazione e costruzione pubblicate e periodicamente aggiornate da un apposito Concordato Italiano Incendio Rischi Industriali sulla scorta di analoghe norme elaborate dal Comitato Europeo delle Assicurazioni.Per la tipologia e le caratteristiche degli edifici gli impianti di rivelazione devono essere concepiti in maniera differente a seconda delle condizioni di intervento. L'organizzazione di allarme deve essere su misura, capace di intervenire a fronte di qualunque emergenza, limitare al minimo false segnalazioni, garantire efficienza e tempestività. I rivelatori automatici sono sovente affiancati a sistemi manuali, e spesso è prevista una installazione di spegnimento del sistema per contenere i danni causati da falsi allarmi.

Impianti antincendio

Nella progettazione di edifici adibiti ad uso industriale e/o civile è necessario prevedere la realizzazione di opportuni sistemi antincendio. Lo scopo è quello di prevenire, ossia evitare l'insorgere dell'incendio, proteggere e intervenire per estinguere e circoscrivere eventuali focolai. A livello preventivo si seguono provvedimenti atti a limitare il rischio di incendio. Questi interessano molteplici aspetti nella progettazione dell'edificio: impiego di strutture incombustibili o con date capacità di resistenza al fuoco, rispetto di opportune distanze di sicurezza e protezione, sistemi di ventilazione, impianti elettrici protetti, compartimentazione delle zone a rischio e via dicendo.

Nello spegnimento e nella circoscrizione dell'incendio si seguono provvedimenti rivolti a garantire la sicurezza e la protezione delle persone, a frazionare il rischio, a segnalare l'incendio e ad estinguerlo tramite l'uso di sistemi adeguati. Date le particolari e eccezionali condizioni di funzionamento, l'impianto antincendio deve poter sempre intervenire: questo viene garantito privilegiandolo rispetto agli altri circuiti presenti nell'edificio.

L'integrazione del sistema di rivelazione in un più ampio contesto di building automation (sistemi a fieldbus, interfacciamento mediante touch screen) consente di ottenere notevoli vantaggi per quanto riguarda la gestione complessiva. Nelle analisi che seguiranno ci siamo limitati a considerare il problema legato alla segnalazione di incendio, concentrando la nostra attenzione sugli impianti automatici e manuali di rivelazione.

Riscaldamento industriale

Il legame tra riscaldamento industriale e fieldbus risiede nell'esigenza di fornire un'adeguata ed economica capacità di controllo e regolazione dell'impianto complessivo. Un impianto industriale può avere dimensioni molto vaste. Il controllo delle condizioni termoigrometriche non è dei più semplici e i costi di gestione e di manutenzione non sono affatto trascurabili.
Queste premesse rendono adatto l'impiego di sistemi fieldbus in questo settore. Progettisti esperti e installatori capaci sono in grado di realizzare impianti molto performanti e facilmente gestibili. La premessa fatta sulla esperienza e capacità dei realizzatori non è da trascurarsi dato che il settore è in una fase evolutiva dove prevalgono le tecnologie tradizionali.

Fieldbus e Fibre Ottiche

Le fibre ottiche sono una tecnologia di trasmissione usata per applicazioni a fieldbus che presentino delle restrizioni nell'utilizzo di tecnologie basate sui cavi, come ambienti con alte interferenze di tipo elettromagnetico o necessità di copertura di lunghe distanze. Nelle scelte progettuali è importante considerare con grande cura l'integrazione nella rete a fibre ottiche dei dispositivi esistenti, evitando protocolli diversi da quelli utilizzati nel restante sistema.

Convertitori RS-232 RS-485

Sebbene lo standard RS-232 sia molto datato, alcune sue caratteristiche lo rendono ancora adatto ad un utilizzo in determinate applicazioni industriali. Per aumentare le distanze alle quali viene portato il segnale (altrimenti limitato a 15 metri) è necessario l'utilizzo di speciali adattatori/convertitori, ad esempio verso linee RS-485. Mediante questi dispositivi la lunghezza della linea può superare i 1000 metri.
Nello scegliere il dispositivo più adatto, una caratteristica importante da considerare, specialmente in ambiente industriale, è l'isolamento elettrico che il convertitore dovrebbe offrire. In genere l'immunità ai disturbi è buona e le frequenze raggiungibili discrete (superiori a 19200 bit/s, in generale dipendono dalle frequenze di lavoro).
Dal punto di vista digitale è importante determinare il metodo per l'inversione della comunicazione. E' possibile operare tramite segnale logico (sarebbe da preferirsi ma spesso crea problemi dovuti al non sincronismo dei segnali) oppure per via hardware. Quest'ultima soluzione è robusta ma rende difficile la variazione della frequenza di lavoro.
Questi comnvertitori sono spesso impiegati in applicazioni master-slave e nelle reti Modbus.

Master Slave

In questa tecnica, solamente un dispositivo (il master) può iniziare la comunicazione.

La sequenza inizia con la trasmissione, da parte del master, di un comando o di una richiesta sul bus.

Il comando contiene l'identificativo del dispositivo al quale è stata inviata la comunicazione e perciò, nonostante la trasmissione venga ricevuta da tutti i dispositivi connessi alla rete, solamente quello interessato risponderà.

La risposta consiste nell'eseguire l'appropriata azione, fornendo i dati richiesti dal master o informando il master che la richiesta non può venire soddisfatta.

Gli slaves trasmettono sulla rete solo quando richiesto dal master.

La tecnica non prevede che gli slaves trasmettano messaggi non sollecitati dal master.

Modbus - Generalità

Modbus è essenzialmente un protocollo di comunicazioni. Sviluppato dalla Modicon (adesso Schneider Automation), era stato inizialmente impiegato come standard di comunicazione proprietario per i propri PLC. Nel tempo l'azienda ha mantenuto le specifiche di protocollo, in modo autonomo rispetto ad associazioni o organizzazioni professionali.

Il protocollo definisce la struttura e il formato dei messaggi e determina la modalità di risposta di un dispositivo slave quando viene interrogato dal dispositivo master. La standardizzazione di questi elementi determina l'interscambiabilità tra dispositivi di diversi produttori senza la necessità di utilizzare specifici drivers software.Il metodo di comunicazione utilizzato è master/slave. Le tecnologie di trasmissione utilizzate sono RS232 - RS422 - RS 485.

La tecnologia utilizzata definisce la piedinatura del connettore, il cablaggio e il livello dei segnali. La velocità di trasmissione e gli altri parametri come la lunghezza massima della linea dipendono dall'interfaccia seriale utilizzata.

Profibus - Generalità

Profibus è un sistema di comunicazioni aperto con un grande numero di applicazioni, particolarmente nei settori della automazione di fabbrica e nell'automazione di processo.

Le comunicazioni avvengono in modo digitale e il sistema è adatto sia alla trasmissione di un elevato numero di dati che agli impieghi real-time.

La tecnologia è stata inizialmente proposta dalla Siemens con lo scopo di connettere i dispositivi di campo (sensori e attuatori) ai controllori. Il progetto originale aveva lo scopo di fornire ad un sistema PLC un sistema gerarchico di comunicazioni basato su una famiglia di protocolli. Gli impieghi iniziali erano limitati all'automazione di impianti produttivi per produzioni non di processo (ad esempio in linee di impacchettamento) e in sistemi di controllo elementari. Solo successivamente l'architettura è stata estesa a impieghi di automazione di processo.

Nell'intento di soddisfare il grande numero di applicazioni, Profibus è composto da quattro distinti protocolli: Profibus FMS, Profibus DP, Profibus PA e Profibus PAE. Oltre a questi, ci sono altri protocolli proprietari utilizzati dalla Siemens e dei quali è necessario tener conto sia al momento del progetto che nel momento della fornitura del sistema o del sottosistema.

Lunghezza del fieldbus RS 485

Quanto può essere la lunghezza del fieldbus RS 485 per una corretta comunicazione?

Innanzitutto dipende dalla frequenza con la quale avviene la comunicazione.

In secondo luogo la lunghezza per un buon segnale RS 485 può essere limitata dalla caduta di tensione sui conduttori.

Per frequenze basse come 9600 kb/s si può arrivare senza problemi a 1000 metri. Per frequenze superiori la lunghezza massima diminuisce in proporzione con l'aumento della frequenza.

Per lunghezze maggiori di 100 metri è sempre consigliabile adattare la linea. Per frequenze elevate la linea deve essere adattata anche per distanze inferiori.

Per distanze elevate è sempre necessario verificare le cadute di tensione sulla linea fieldbus.