El detector de humo "olfatea" las causas del incendio

Alarma antes de que haya un incendio

13.07.2022 - Alemania

INNOspace Masters es un concurso de ideas anual que presenta nuevas ideas para aplicaciones espaciales y terrestres. Un equipo del ZARM y el IWT de la Universidad de Bremen, en colaboración con el Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Tubinga, ha ganado el DLR Design Challenge con un proyecto muy interesante: un detector de humo que puede "olfatear" las causas de un incendio incluso antes de que se produzca.

En el concurso INNOspace Masters, diversas organizaciones y empresas plantean un total de cinco retos. El del DLR (Centro Aeroespacial Alemán) lo ha ganado ahora el equipo de Bremen, formado por Christian Eigenbrod y Florian Meyer, del Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM), el profesor Lutz Mädler, del Institut für Werkstofftechnik [Instituto de Ciencia de los Materiales] (IWT) de la Universidad de Bremen, y el Dr. Nicolae Bársan, del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Tubinga. Ahora han sido premiados por su trabajo en la ceremonia de entrega de premios en Berlín. La victoria supone también una ayuda financiera para el proyecto. "Se recibieron un total de 153 propuestas", dice Christian Eigenbrod. "Por eso el hecho de que hayamos quedado en primer lugar en este concurso nos llena de orgullo".

Alarma antes de que haya un incendio

El proyecto consiste en el desarrollo de sensores de detección de incendios que puedan "olfatear" la causa de un fuego antes de que se produzca. "Por ejemplo, todo el mundo conoce el olor de los aparatos eléctricos o electrónicos sobrecalentados. De forma muy similar, cualquier material, cuando se sobrecalienta, emite sustancias gaseosas que pueden ser detectadas por novedosas capas semiconductoras de óxido metálico", explica Christian Eigenbrod.

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Lo que los semiconductores detectan en el proceso, y lo que es crítico y lo que no lo es, hay que enseñárselo mediante rutinas de aprendizaje automático. Las capas cambian su resistencia no sólo por los ingredientes específicos del aire, sino también por el cambio general de la composición atmosférica. No sólo influyen las sustancias emitidas adicionalmente, sino también lo que está menos presente en su lugar. Tras un entrenamiento adecuado, apenas hay una sustancia gaseosa que no pueda detectarse de esta manera.

Todavía no existe un diseño técnico concreto. La empresa Sensirion AG -una spin-off de la ETH de Zúrich- comercializa sensores de este tipo, que se utilizan, entre otros, en dispositivos para controlar la calidad del aire en interiores. Se trata, por ejemplo, de CO2, CO o formaldehído, que pueden desprender los muebles. Pero también se pueden fabricar sensores propios en IWT y adaptarlos especialmente a los requisitos de la detección de incendios.

La idea surgió de la investigación espacial

La idea de un detector de humo de este tipo surgió hace unos años a través de un proyecto MAP (Microgravity Application Promotion) de la ESA (Agencia Espacial Europea) junto con la Universidad de Tubinga y la ETH de Zúrich para intentar fabricar sensores novedosos en condiciones de microgravedad. Durante el proceso de fabricación, las capas se depositan desde una llama de pulverización muy caliente sobre un sustrato. En el proceso, la llama proporciona las altas temperaturas necesarias. El líquido, que se añade a la llama en forma de spray inflamable, contiene los materiales base para la capa semiconductora.

El proceso estándar se denomina pirólisis por pulverización de llama (FSP). Resultó que las altas temperaturas necesarias sólo podían alcanzarse mediante llamas de oxihidrógeno (hidrógeno y oxígeno). Como estas llamas tienen una velocidad de propagación muy rápida, son muy turbulentas y la influencia gravitatoria es extremadamente pequeña. En este sentido, este proyecto no fue un éxito en el sentido de poder producir nuevos materiales en gravedad cero.

Una colaboración anterior condujo a un nuevo proyecto

Christian Eigenbrod había recordado estas mismas capas de sensores cuando la investigación actual sobre la seguridad contra incendios en los viajes espaciales astronáuticos demostró que los detectores de humo utilizados actualmente apenas podían cumplir su cometido. En principio, sólo pueden hacerlo muy mal en las condiciones de la Estación Espacial Internacional (ISS), ya que, además del humo, se detectan todos los demás tipos de partículas finas, lo que provoca frecuentes falsas alarmas. También se ha visto que los detectores de humo clásicos de una estación espacial lunar tienen pocas posibilidades de funcionar de forma fiable en presencia constante de polvo de regolito ultrafino. Además, los detectores de humo generalmente sólo dan la alarma cuando, en principio, ya es demasiado tarde.

Así que se reanudó el contacto con Tubinga y se preguntó si los sensores semiconductores podrían detectar los gases procedentes de los plásticos sobrecalentados, quizá incluso antes de que se incendien. Esta pregunta recibió un rotundo sí, y nació la idea de un nuevo tipo de detector de incendios.

Debido al éxito obtenido en el Máster INNOspace, ahora se está investigando la puesta en práctica de la idea mediante un proyecto de desarrollo, para el que se dispondrá de una financiación de hasta 400.000 euros. Tras el éxito de la primera fase del proyecto, sería posible desarrollar un primer prototipo del sistema, que podría probarse, por ejemplo, en la ISS.

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