#397 – Sensori salvavita

Quante volte avete letto sul giornale di stragi di interi nuclei familiari per colpa di un’esplosione dovuta a una fuga di gas? O di molte vittime a causa di intossicazione da monossido di carbonio?
Io ne leggo almeno una a settimana, la cosa mi devasta ogni volta perché, anche se non obbligatori per legge, per pochi spicci, si possono comprare dei sensori che avvisano quando a casa c’è una perdita di gas, del fumo o c’è alta concentrazione di monossido di carbonio. Pochi spicci in cambio di una o più vite salvate.
Oggi vediamo come funzionano all’interno.

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La tecnologia a volte è difficile e usa parole o acronimi complicati, in questa sezione cerco di renderle accessibili.

Il termine di oggi è latenza. Il concetto, usato prevalentemente nelle reti, è tutto sommato abbastanza semplice. I dati passano da una parte all’altra della rete attraverso cavi e dispositivi che li mandano, usando sempre cavi e dispositivi, fino a destinazione. Potrebbero passare anche dall’etere in caso di comunicazioni senza fili.
Possiamo semplificare dicendo che i dati tra un dispositivo e l’altro viaggiano circa alla velocità della luce, nel dispositivo devono essere elaborati e rallentano leggermente.
Per arrivare a destinazione e tornare indietro, visto tutti i passaggi che devono fare, i pacchetti di dati ci mettono del tempo.
Questo tempo è chiamato latenza.
La latenza tra due computer all’interno della stessa rete locale è solitamente inferiore al millisecondo.
La latenza di una buona connessione in fibra verso un sito generico oscilla tra 5 e 10 millisecondi
La latenza per comunicare con la sonda Voyager 1, che, quando esce la puntata dista più di 26 miliardi di km dalla terra, per fare il viaggio di andata e ritorno, si dice round-trip, è di quasi 48 ore, due giorni.
Avere una latenza alta, se si gioca in rete a un FPS, sparatutto in prima persona, vuol dire essere ammazzati ancor prima di vedere il nemico.

Se avete una parola o un acronimo che vorreste sentire nelle puntate del podcast, scrivetemi!

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L’assunto di partenza è semplice: la nostra vita e la nostra salute, come quella dei nostri cari, valgono molto più di qualsiasi altra cosa, per questo dobbiamo averne cura.
Se nei locali pubblici ci sono degli obblighi sui sensori da installare per la sicurezza delle persone che ci sono all’interno e, come abbiamo visto, in certi casi non servono a molto, a casa non abbiamo obblighi.
I tre pericoli maggiori che abbiamo a casa, ma anche in camper o roulotte, sono:
fumo e incendio
esplosione per fuga di gas
asfissia da monossido di carbonio
A parte lo stare attenti, ci sono sensori che possono avvisarci in tutti e tre i casi e aiutarci letteralmente a salvarci la vita.

Il fumo è il risultato di una combustione, impedisce di respirare e impedisce di vedere per cercare una via di fuga.
In caso di incendio, di solito, chi non riesce a scappare muore per le esalazioni di fumo, prima che per l’effetto del fuoco.
Non sempre ce ne rendiamo conto in tempo, perché siamo distratti, facciamo altro, dormiamo.
Magari il nostro naso non è abbastanza pronto.
E le cause di incendio possono essere le più disparate.
Pensate che l’incendio alla Grenfell Tower a Londra del 2017 è stato scatenato da un piccolo frigo che è andato in corto circuito.
Avere un sensore di fumo sul soffitto aiuta a essere avvisati quando qualcosa brucia, con largo anticipo, rispetto a quando ce ne accorgeremmo noi.
Veniamo al punto, come funziona?
Il modello più comune, perché ovviamente ce ne sono di tipi diversi, ha una fonte luminosa all’interno di una camera buia dove entra l’aria della stanza.
La fonte luminosa non deve essere per forza nello spettro visibile.
Questo raggio luminoso non punta verso il sensore che lo riconosce, ma un po’ più in là, così il sensore non è attivato.
Come se puntassimo il vecchio telecomando a infrarossi non verso il televisore, ma sul soffitto, se il telecomando fosse molto direzionale, anche se premessimo il pulsante per accendere il televisore, questo non si accenderebbe, in quanto il raggio a infrarosso non raggiungerebbe il sensore.
Quello che noi vediamo come fumo è in realtà un insieme molto denso di tante piccole particella sprigionate dalla combustione, molto leggere, che vanno verso l’alto.
Entrano nella camera del sensore e invadono la zona tra il raggio di luce e il sensore.
Passando davanti al raggio di luce, ne deviano qualche raggio per rifrazione, che andrà a raggiungere il sensore, che si attiverà e farà scattare l’allarme.
Come se davanti al telecomando puntato verso il soffitto lanciassimo molti coriandoli riflettenti, questi rifletteranno il raggio infrarosso e sicuramente più di uno andrà a raggiungere la televisione che si accenderà.

Questo era facile.

Parliamo del gas che si usa di solito per i fornelli e lo scaldabagno. Può essere di due tipi: il metano o il GPL.
Se arriva a casa tramite rete di distribuzione, molto probabilmente è gas metano.
Se lo mettete in una bombola, che sia una che vi fate portare o una che avete sotterrata nel giardino, è GPL.
Entrambi sono idrocarburi e, in adeguata concentrazione, se arriva l’innesco giusto, come una scintilla, esplodono.
Puzzano, il classico odore di gas, perché nella produzione è aggiunto un elemento che dà il caratteristico odore, a fini di sicurezza. Sentite quell’odore e vi allarmate.
Ma leggo spesso di case sventrate da esplosioni dovute al gas, il solo odore non basta.
Partiamo da dove posizionare il sensore.
Il metano è un gas leggero, se esce dai tubi va verso l’alto, il sensore va messo a 20-30 cm dal soffitto.
Il GPL è un gas pesante, che in caso di perdita rimane a terra, per questo motivo le auto a GPL non possono parcheggiare nei parcheggi sotterranei.
Il sensore va messo a 20-30 cm dal pavimento.
Questo sensore consuma parecchia energia, raramente lo troverete a batteria.
Ve la faccio semplice.
Immaginate di avere una sfera di un materiale specifico.
La scaldo a temperatura molto elevata.
Visto il materiale di cui è fatta e la temperatura, si forma intorno uno strato di molte molecole di ossigeno, anche lui molto caldo.
Queste molecole di ossigeno intorno alla sfera limitano la circolazione degli elettroni all’interno della sfera, come se li catturassero, il componente si comporta come una resistenza molto alta.
Arriva la fuga di gas, le molecole di gas si avvicinano all’ossigeno bello caldo, niente di meglio per iniziare una piccola combustione.
Nella combustione l’ossigeno attaccato alla sfera si consuma e smette di fare il suo lavoro di limitazione di transito degli elettroni.
A questo punto la resistenza crolla, perché passa più corrente, il sensore legge questo passaggio di corrente e scatena l’allarme. Meno ossigeno c’è sul sensore più corrente passa, vuol dire che la concentrazione di GAS è più elevata.
Per rendere la descrizione più affrontabile, immaginare di avere un tubicino metallico dentro il quale deve passare dell’acqua, se mantengo gelido, lo so che è il contrario dell’esempio, ma vale come rappresentazione degli elettroni che non passano, l’acqua all’interno non riuscirà a passare. Immaginiamo che la fuga di gas scongeli il tubicino, lo scongela in modo proporzionale a quanto gas c’è nell’aria. Più gas c’è, più acqua passa. Se misuro quanta acqua passa, so quanto gas c’è nell’aria ed ecco che posso far scattare l’allarme.

Chiudiamo con il peggiore del gas, il monossido di carbonio.
Chimici, fisici, biologi, perdonatemi.
Una molecola che tutti conosciamo è il biossido di carbonio, in chimica rappresentata con CO2, la chiamiamo anidride carbonica.
Fa parte della vita, è il risultato della nostra respirazione, è il risultato delle combustioni, è l’artefice del riscaldamento globale.
Le piante, la sintetizzano e ci restituiscono ossigeno, che ci permette di vivere.
Se abbiamo una fiamma in un locale, per mantenerla accesa serve un combustibile, come ad esempio del gas o del legno e un comburente, come l’ossigeno.
Uno dei risultati della combustione è l’anidride carbonica.
Ma se ci sono problemi con la combustione, il Carbonio potrebbe non riuscire a legarsi con le due molecole di ossigeno, come vorrebbe, si lega con una soltanto.
Ed ecco che si genera il monossido di carbonio, con la formula chimica CO.
Questo gas, come l’anidride carbonica, è incolore e inodore, ma ha una caratteristica letale: si lega all’emoglobina del sangue con un’affinità 200 maggiore dell’ossigeno.
Immaginate che nelle vostre vene, al posto di avere i globuli rossi, abbiate tanti piccoli magneti.
Inspirate e portate nei polmoni le molecole di ossigeno, anche queste sono dei magneti, molto piccoli, che si attaccano a quelli che avete nel sangue, per essere portati alle cellule che ne hanno bisogno per sopravvivere. Le cellule staccano il magnetino ossigeno, lo usano e restituiscono un magnetino anidride carbonica. Questo viene portato ai polmoni, dove viene liberato e il ciclo continua.
Il monossido di carbonio è una molecola come se fosse un magnete potentissimo, viene inspirato, si attacca ai magnetini del sangue, l’emoglobina e non se ne stacca più. Le cellule non hanno l’ossigeno e non possono liberarsi dell’anidride carbonica, perché il posto è occupato dal monossido di carbonio che è difficilissimo da staccare. Anche se nell’aria c’è ossigeno, il magnate al quale c’è ormai il monossido di carbonio, non è più utilizzabile.
Il nostro corpo non se ne rende conto, ci si addormenta e si muore per carenza di ossigeno.
Spesso stanno male anche i primi soccorritori che arrivano, se non stanno attenti, respirano un po’ nei locali pieni di monossido di carbonio e svengono.
Meglio avere un sensore.
Come funziona?
Il sensore è di tipo elettrochimico, visto che non è possibile vederlo, come con il fumo.
All’interno del sensore c’è un materiale che reagisce con il monossido di carbonio, questa reazione libera degli elettroni, non scendo troppo nei dettagli, ho fatto chimica oltre 30 anni fa, come nel sensore per il gas gli elettroni liberi generano una corrente che può essere letta e misurata. Più è elevata questa corrente più è alta la concentrazione di monossido di carbonio.
Il sensore non scatta subito.
Avere dei piccoli picchi in case con stufe, camini o fornelli è normale, ma se la concentrazione dura nel tempo o sale rapidamente, inizia a suonare.
In questo caso è bene aprire tutto nel locale, spegnere qualsiasi fiamma, uscire.
La reazione con il gas consuma il materiale con cui è fatto e visto che una piccola percentuale di monossido di carbonio potrebbe sempre esserci, il sensore va sostituito ogni 5 anni circa, per esaurimento del reagente.
Se si ha sonnolenza è bene chiamare i soccorsi.
Per liberarsi dal monossido di carbonio inalato serve una permanenza più o meno lunga in una camera iperbarica, ad alta concentrazione di ossigeno.
Come dicevo all’inizio, lo ripeto in chiusura, i sensori costano cifre ragionevoli, insignificanti di fronte al valore di una vita o di quelle di un’intera famiglia.
Anche se non sono obbligatori per legge.

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