Evoluzione Della Rivelazione Antincendio

EVOLUZIONE DELLA RIVELAZIONE ANTINCENDIO

Gianfranco Rocchi

Il carbone era così abbondante in Gran Bretagna l nome di Silfax fu una rivelazione per il che l'offerta poteva essere aumentata per vecchio Overman. Era quello dell'ultimo «penitente» della fossa Dochart. Un tempo, soddisfare la domanda in rapida crescita. Nel 1700 la produzione annua di carbone era di poco prima dell'invenzione della lampada di sicurezza, Simon Ford aveva conosciuto inferiore ai 3 milioni di tonnellate; ottant’anni dopo quest'uomo truce, che, a rischio della vita, era raddoppiata, raggiungendo una quantità pari andava ogni giorno a provocare esplosioni a quella che sarebbe stata, circa, la produzione di parziali di gas. Aveva visto questa creatura una settimana e mezza nel XX secolo. I minatori strana vagare per la miniera accompagnata avevano iniziato a formare dei sindacati e da un enorme harfang, una specie di civetta combattere per migliorare delle condizioni di mostruosa, che l'aiutava nel suo pericoloso lavoro a dir poco bestiali. Oltre ai rischi di crollo, mestiere portando lo stoppino acceso dove la mano di Silfax non poteva arrivare. [...] Era una all'ambiente insalubre e ai ritmi e carichi di lavoro specie di selvaggio, che non parlava con nessuno, massacranti, i minatori dovevano fare i conti con la e si diceva che non temesse né l'acqua né il minaccia delle miscele di gas tossiche, infiammabili fuoco! Per puro capriccio aveva scelto il ed esplosive. All'inizio venivano bruciati dei fuochi mestiere di penitente, che pochi amavano, e nella parte inferiore dei pozzi di ventilazione per questa pericolosa professione aveva turbato le creare correnti convettive e far circolare l'aria, ma sue idee. La gente lo giudicava cattivo, ma si dovette presto sostituirli con ventilatori azionati forse era soltanto pazzo. Aveva una forza da motori a vapore. prodigiosa, e conosceva la miniera meglio di chiunque altro. Jules Verne, la minaccia silenziosa Les Indes-Noires (1877) La maggior parte delle esplosioni in miniera erano

causate dal firedamp o grisù, nomi generici dati a Verso la metà del XVI secolo le forniture di legno miscele di gas infiammabili, inodore e incolore, cominciavano a diminuire in Gran Bretagna e l'uso costituite prevalentemente da metano e in del carbone come combustibile domestico si quantità variabili azoto, anidride carbonica ed espanse rapidamente. Nel 1575, Sir George Bruce etano oltre a elio, neon e idrogeno in percentuali di Carnock di Culross, in Scozia, aprì la prima molto inferiori. Essendo più leggeri dell'aria, questi miniera di carbone che si spingeva addirittura gas tendono a raccogliersi in sacche isolate nelle sotto il fondale marino del Firth of Forth. Quando parti alte delle gallerie. Combinato in varie la rivoluzione industriale iniziò a divorare proporzioni con l'aria (dal 5 al 14% circa) il grisù dà costantemente tonnellate di carbone nei motori a luogo ad una miscela molto tossica, infiammabile vapore, nei forni, etc. il carbone di legna o quello fra 2% e 5,3% rispetto alla massa dell’aria ed estratto da miniere relativamente superficiali non altamente esplosiva fra 5,3% e 14%. bastò più. Col crescere dalla domanda, i pozzi diventavano sempre più profondi.

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Con una punta d'esplosività a 9% di concentrazione, Un santo laico a cui questi penitenti avrebbero potuto torna ad essere infiammabile sopra il 15% e pur non rivolgere le loro preci era sicuramente Sir Humphry esplodendo più, diventa mortale per asfissia1. Oltre al Davy, un chimico che seppur noto per aver identificato firedamp, altri tipi di miscele pericolose includono e isolato, tramite l'elettricità, una serie di elementi blackdamp (miscela non traspirante di anidride chimici, inventando l’elettrochimica, è forse rimasto più carbonica, vapore acqueo e altri gas), whitedamp celebre e probabilmente più benemerito all’umanità, in (monossido di carbonio e altri gas prodotti dalla special modo a quella disperata porzione che lavora combustione), stinkdamp (acido solfidrico), con il suo nelle miniere, per aver inventato la lampada che da lui caratteristico odore di "uova marce". prende il nome. L'idea della lampada di sicurezza era Un altro grave pericolo era quello derivante già stata sviluppata da William Reid Clanny – il quale dall'afterdamp, una miscela tossica di gas lasciata a aveva concepito una lampada chiusa in un’ampolla seguito di un'esplosione delle miscele precedenti, che alimentata da un flusso d’aria che veniva a sua volta poteva avviare un'esplosione molto più preventivamente fatto gorgogliare attraverso grande di polvere di carbone. L'afterdamp è costituito dell’acqua, per evitare che la fiamma innescasse da anidride carbonica, monossido di carbonio e azoto. esplosioni di metano. Al problema si era dedicato Può essere presente anche acido solfidrico. Tuttavia, è anche il celebre chimico Smithson Tennant e fu forse in genere l'alto contenuto di monossido di carbonio sulla base delle sue ricerche che poggiarono le che uccide, privando le vittime di ossigeno, innovazioni successive. Il reverendo Dr Robert Gray di combinandosi preferenzialmente con l'emoglobina nel Bishopwearmouth a Sunderland, fondatore della sangue. Society for Preventing Accidents in Coalmines, aveva Come se tutto questo non bastasse, le scintille scritto a Davy chiedendogli di affrontare il problema. prodotte quando il carbone contaminato con piriti Davy fece esperimenti con una garza di ottone, veniva colpito con strumenti di metallo potevano determinando la dimensione massima degli interstizi e innescare la polvere di carbone nell'aria, anche in lo spessore ottimale del filo per evitare che una fiamma assenza di altre miscele di gas. Era quindi necessario passasse attraverso la garza metallica e così impedire trovare un modo per rilevare questi gas. che il metano che bruciava all'interno della lampada si disperdesse nell'atmosfera. Contemporaneamente una luce di speranza l'allora ancora sconosciuto George Stephenson – il futuro "padre delle ferrovie" – impiegando una lastra I primi metodi di rilevamento del gas erano i minatori metallica anziché una rete – sviluppò stessi. Tra il turno in uscita e quello montante, uno indipendentemente una soluzione analoga, la sventurato - perchè altri termini non trovo per definire cosiddetta lampada Geordie. Qui la fiamma era chi, la miseria e lo sfruttamento dell'uomo sull'uomo, racchiusa da un vetro; l'accesso dell'aria alla fiamma costringeva a una tale mansione - si copriva le spalle e era attraverso tubi sufficientemente stretti. Le correnti la testa con una coperta bagnata mentre trasportava, d’aria che si formavano e la variazione di velocità con le braccia tese, un lungo stoppino fiammeggiante. dovuta all’effetto Venturi impedivano alla fiamma di Percorrendo, carponi, il pozzo della miniera, se e risalire e ai gas in uscita di trascinare ossigeno quando incontrava una sacca di gas metano, sufficiente a innescare l'atmosfera circostante. l'incendiava con lo stoppino. Se la sacca del gas era Il design di Davy offriva maggior protezione ma dava relativamente ridotta, la coperta bagnata proteggeva il molta meno luce e la maglia metallica si deteriorava firedamp man, come veniva chiamato oltremanica, o, rapidamente nelle condizioni di umidità della maggior sulla sponda francese, il "cannonier" o "pénitant" (per parte dei pozzi. Le prime lampade, poi, erano fragili e via della posizione prona e della coperta con cappuccio facilmente danneggiabili; alla garza di ferro della che lo proteggeva e lo faceva somigliare ad un lampada Davy bastava perdere solo un filo per penitente), altrimenti il suo sacrificio avrebbe salvato i diventare pericolosa2. Tra i due scoppiò una compagni. controversia sull’attribuzione della paternità ma va detto che Davy, al quale fu riconosciuto il primato, si

1 Le esplosioni di grisù possono anche avvenire per semplice effetto 2 Sono stati fatti grandi sforzi, in seguito, per sviluppare lampade più meccanico, dovute alle altissime pressioni sotto le quali può trovarsi sicure, come la belga Mueseler. nelle vene di carbone.

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rifiutò di brevettare la lampada e per la sua invenzione Qui i due hanno riconosciuto la natura del gas - il cloro fu insignito della medaglia Rumford nel 1816. - dal modo in cui questo aveva scolorito i bottoni di La lampada non era solo in grado di produrre luce. ottone sulle uniformi dei soldati morti. Tornato al suo L'altezza della fiamma poteva essere, infatti, utilizzata laboratorio di casa, Haldane iniziò a cercare una rapida per stimare la concentrazione del gas nell'atmosfera. contromisura5 sviluppando i respiratori a velo nero: All'esterno della fiamma c'era un pezzo di vetro, lungo fondamentalmente tamponi di cotone avvolti in una il quale correvano orizzontalmente tre incisioni. I garza imbevuta di una soluzione di tiosolfato di sodio, minatori partivano, mentre si trovavano in un ambiente che neutralizzava gli effetti delle basse concentrazioni con aria fresca, con la fiamma sulla linea centrale. Se, del cloro gassoso. La maschera, trattata in una una volta entrati nei pozzi e nelle gallerie, notavano che soluzione di iposolfato di sodio, carbonato di sodio, la fiamma si stava avvicinando alla linea di fondo, glicerina e acqua, tratteneva un'umidità sufficiente in sapevano di trovarsi in un ambiente carente di modo che non fosse necessario immergerla in una ossigeno. Al contrario, se i minatori notavano che la soluzione prima dell'uso, a condizione che fosse fiamma si alzava fino alla linea superiore, sapevano che conservata nella sua custodia impermeabile l'atmosfera veniva alimentata dalla corrente di metano appositamente costruita. Il velo poteva essere tirato a o si trovavano in un ambiente arricchito di ossigeno. coprire gli occhi, fornendo una certa protezione contro Sebbene rilevatori di gas elettronici siano ora gli agenti lacrimogeni, tuttavia, la maschera stessa ampiamente impiegati in tutte le miniere, questo forniva ancora solo una protezione limitata contro il metodo è ancora ampiamente utilizzato per la sua gas di cloro, inoltre era di costruzione fragile, richiedeva facilità e semplicità di funzionamento3; i rilevatori di gas un addestramento per usarla in modo efficace e in elettronici, infatti, si basano su un chip catalitico che gran parte immobilizzava chi la indossava per il timore può essere avvelenato dalle impurità atmosferiche. che la maschera si allentasse. Ma questo forse non era Le tecniche di rilevazione videro però di lì a pochi anni il suo limite peggiore: usandole nella nuvola di gas, una curiosa innovazione. Anche in questo caso il dopo un paio di minuti si intasavano al punto che non merito fu di uno scienziato inglese. si riusciva a respirare comunque. Il respiratore Black Veil fu presto sostituito dal British Smoke Hood, un canary box cappuccio in tela sopra la testa trattato con sostanze John Scott Haldane era un medico scozzese e fisiologo chimiche che assorbono il cloro, inventato da Cluny 6 famoso per le intrepide sperimentazioni su sé stesso e MacPherson . Haldane anche dopo che la sua sul figlio4 che l'hanno condotto a molte importanti proposta fu abbandonata continuò ad aiutare lo sforzo scoperte circa il corpo umano e la natura dei gas. In bellico con lo sviluppo di respiratori a scatola molto più quanto uno dei massimi esperti mondiali nel settore, efficaci e utilizzati durante il resto della guerra ed il quando i tedeschi usarono il gas velenoso nella prima trattamento con la tenda a ossigeno, da lui inventata, 7 guerra mondiale fu inviato, assieme ad un collega, al per curare le vittime degli attacchi chimici . Nel 1907 fronte per tentare di identificare i gas usati. Haldane realizzò una camera di decompressione per contribuire a rendere più sicuri i subacquei nelle

3 Alcuni minatori sono persino in grado di riconoscere il tipo di gas portato alla realizzazione di decine di migliaia di maschere. Erano presente dal cambiamento di colore della fiamma peggio che inutili: quando è bagnato, il cotone idrofilo impedisce il 4 Questo “stile” sperimentale era tipico anche di Humphry Davy che passaggio dell'aria. Haldane è riuscito a impedire al Ministero della più volte rimase ferito o sfiorò la morte sperimentando su sé stesso Guerra di spedirne ufficialmente in Francia, ma molti sono stati inviati gli effetti delle sostanze con cui stava lavorando, come abbiamo già privatamente e potrebbero essere costati la vita ai soldati che hanno visto. cercato di usarli al posto delle pur scarsamente efficaci maschere 5 Anche in questo caso Haldane sperimentò su se stesso; Naomi, sua ufficiali. Le proposte tampone di Haldane, prima dello sviluppo della figlia diciottenne, era di stanza fuori dalla porta del laboratorio, che sua maschera a velo, tuttavia, che includevano l'uso di terra sciolta in aveva una finestra, con le istruzioni che, se fosse stato incapace di un fazzoletto o una bottiglia di birra con il fondo staccato, non farlo in autonomia, lei avrebbe dovuto farlo uscire il prima possibile. avranno ispirato fiducia. 6 Durante lo sforzo per sviluppare una contromisura, ad Haldane fu 7 Curiosamente Haldane subì un ingiustificato ostracismo, mostrato un batuffolo di cotone usato per proteggersi dal fumo, probabilmente a causa del fratello Richard, che era Segretario di suggerito da Winston Churchill, allora Primo Lord dell'Ammiragliato. Stato per la Guerra e poi Lord Cancelliere, che soffrì dell'ondata di Nonostante Haldane avesse sottolineato che non avrebbe avuto sentimenti anti-tedeschi che travolse il paese all'inizio della prima alcun valore, il War Office riprese l'idea di Churchill di usare il Daily guerra mondiale. Alcuni giornali avevano infatti lanciato ingiustificati Mail per fare appello alle donne perché confezionassero questi attacchi contro Richard perché aveva studiato in Germania, parlava "presidi" per le truppe. L'appello è stato pubblicato il 28 aprile e ha molto bene il tedesco e aveva stretti rapporti con i colleghi tedeschi.

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immersioni in acque profonde e produsse le prime Inspirando una doppia dose di aria, inalano anche una tabelle di decompressione dopo estesi esperimenti doppia dose di tutti i veleni che l'atmosfera potrebbe con animali. Era anche un'autorità sugli effetti delle contenere, manifestando i sintomi in anticipo. malattie polmonari, come la silicosi causata Furono sviluppate le canary box, gabbie ermetiche in dall'inalazione di polvere di silice. Haldane era, cui veniva chiuso l'uccellino; un'apertura veniva tenuta insomma, uno scienziato di fama internazionale in aperta con una griglia per impedire al canarino di materia di respirazione e scoprì l'effetto che da lui scappare e all'aria della miniera di entrare. Una volta prende il nome, ovvero la proprietà dell'emoglobina che il canarino mostrava segni di avvelenamento, descritta per la prima volta dallo stesso Haldane, di l'apertura veniva chiusa e una valvola veniva aperta, trasportare quantità aumentate di anidride carbonica consentendo il rilascio di ossigeno da una bombola, nello stato deossigenato rispetto allo stato ossigenato. per rianimare il canarino. I minatori nel frattempo Questa scoperta lo condusse a far progredire la dovevano evacuare11. sicurezza dei minatori. I canarini divennero quindi un compagno di lavoro del minatore per tutta un'epoca, che si concluse, nelle Haldane ha visitato le scene di molti disastri minerari e miniere inglesi, nel 1986 quando il governo hanno ne ha indagato le cause8. Durante le sue ricerche ha dichiarato che il "naso elettronico" avrebbe sostituito studiato il principio di azione di molti gas diversi, in gli uccelli nel rilevamento dei gas12. particolare i gas tossici che uccidevano la maggior parte dei minatori dopo le esplosioni. Fu lui infatti a la rivoluzione elettrochimica classificare l'afterdamp, il blackdamp ed il whitedamp. In particolare, ha identificato il monossido di carbonio L'industria mineraria ha aperto la strada alla rilevazione come il costituente letale dell'afterdamp, dopo aver di gas ma anche altre industrie hanno alimentato lo esaminato molti corpi di minatori uccisi in esplosioni di sviluppo di questi sistemi: dal trattamento delle acque pozzi. La loro pelle era di colore rosa ciliegia a causa reflue, che producono numerosi gas come metano e della carbossiemoglobina, il composto stabile formato acido solfidrico, gas che si trova anche in ambito di nel sangue per reazione con il gas. Come risultato della raffinazione del petrolio, assieme all’anidride solforosa sua ricerca, è stato in grado di progettare respiratori e altri idrocarburi, per non parlare della chimica in per i soccorritori. Ha testato l'effetto del monossido di generale. In questi settori non si potevano impiegare i carbonio sul proprio corpo in una camera chiusa, canarini di Haldane. C’era bisogno di qualcosa di descrivendo i risultati del suo lento avvelenamento. diverso e gli sviluppi della chimica dei materiali e dell’elettricità erano pronti per offrire quel qualcosa: i Alla fine del 1890, fu proprio Haldane ad introdurre rivelatori catalitici. Questi si basano sul principio che l'uso di piccoli animali, specialmente i canarini9, come quando il gas si ossida produce calore. I componenti sentinelle per aiutare i minatori per rilevare livelli del sensore sono costituiti da una coppia di serpentine pericolosi di monossido di carbonio nel sottosuolo. di riscaldamento: di riferimento e attive. Nell'elemento I canarini, come altri uccelli, sono buoni rilevatori attivo è incorporato un catalizzatore sulla cui superficie precoci di monossido di carbonio. Poiché hanno avviene la reazione – esotermica – dei gas combustibili bisogno di quantità molto alte di ossigeno per volare con l'ossigeno presente nell'aria. L’aumento di anche a grande altitudine10, la loro anatomia consente temperatura si traduce in un cambiamento di loro di estrarre ossigeno sia quando inspirano, sia resistenza, che viene letta tramite un circuito elettrico quando espirano, trattenendo l'aria in alcune sacche. – il ponte di Wheatstone – utilizzato per misurare una

8 Haldane è stato anche Presidente della English Institution of Mining 11 Oltre al suo lavoro sulle atmosfere delle miniere, ha studiato l'aria Engineers in spazi chiusi come pozzi e fogne, identificando in particolare il 9 Oltre ai canarini furno impiegati anche topi bianchi ma con minor pericolo rappresentato dall'acido solfidrico; può quindi essere a efficacia. ragione annoverato tra i padri della sicurezza sul lavoro e negli spazi 10 Del resto lo stesso Haldane ha aperto la strada allo studio della confinati in particolare reazione del corpo a basse pressioni d'aria, come quella 12 Al tempo, questo era l'ultimo di molti cambiamenti nell'industria sperimentata ad alta quota. Nel 1911 guidò una spedizione a Pike's mineraria britannica, che è stata fonte di grandi conflitti nel paese Peak , che esaminò l'effetto della bassa pressione atmosferica sulla durante gli anni '80. Anche i pit pony, l'altro animale che è andato respirazione. Da allora, Pike's Peak ha continuato a essere un sito di sottoterra con minatori per trasportare il carbone, era stato ricerca sulla respirazione. gradualmente pensionato dall'automazione. L'ultimo di loro si è stato ritirato nel 1999.

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resistenza elettrica sconosciuta, bilanciando i due rami da Kirchhoff era attribuibile all'azione di una sostanza del circuito, uno dei quali con resistenza nota. Il speciale, che chiamarono diastasi (amilasi). Nel 1878 vantaggio principale del circuito è la sua capacità di Willy Kühne suggerì il nome di enzima per catalizzatori fornire misurazioni estremamente accurate e biologici. Alla fine del XVIII secolo, intanto, si facevano proporzionali alla concentrazione di gas. L’ossidazione esperimenti con i gas e diversi sperimentatori catalitica non permette una reazione al di fuori del riportarono che l’etilene poteva essere preparata sensore, rendendo così sicura la misurazione. trattando 25 parti di alcol con 75 parti di acido solforico concentrato, senza riscaldamento esterno, e anche Sir Charles Wheatstone, a cui si deve il nome del ponte facendo passare alcol o vapori di etere attraverso un o della “bilancia” per misurare la resistenza elettrica di tubo di vetro contenente silice o allumina, o un conduttore, riscoprì un metodo di Samuel Hunter semplicemente attraverso un tubo vuoto di argilla. Christie, trascurato fino a quel tempo e lo applicò Questo lavoro può essere considerato il primo studio immediatamente ad una misurazione a distanza, sistematico delle reazioni catalitiche da parte dei registrando la lettura di un termometro o di un metalli. Nel 1817 Humphry Davy (ancora lui!) riferisce: barometro per mezzo di un contatto elettrico a "stavo facendo esperimenti sull'aumento dei limiti di mercurio. Può quindi a ragione essere ritenuto, tra le combustibilità di miscele gassose di gas di carbone e aria molte cose a cui ha legato il suo nome, tra i padri della per aumento della temperatura ... quando fui portato rilevazione e per di più a distanza. accidentalmente alla conoscenza del fatto, e allo stesso tempo, alla scoperta di una nuova e curiosa serie di Ma si dovrà attendere il Dr. Oliver Johnson, nel 1926. fenomeni ... che l'ossigeno e il gas di carbone a contatto per vedere concretizzarsi il primo sensore catalitico; con il filo caldo si combinavano senza fiamma, e tuttavia rimandiamo al primo articolo di questa collana, producevano abbastanza calore da preservare il filo dedicato alla storia degli impianti a riduzione di acceso, e da mantenere la propria combustione… Una ossigeno, nel quale abbiamo raccontato la sua storia, e temperatura molto al di sotto dell'accensione era quella che segue, con l’irruzione della microelettronica. sufficiente per produrre questo curioso fenomeno… La stessa circostanza si è verificata con certi vapori Vale la pena però, ripercorrere per sommi capi la storia infiammabili… etere, alcool, olio di trementina e nafta… della catalisi, un fenomeno noto da tempi molto antichi, Ho provato… vari metalli; ma è riuscito solo con platino e palladio; con rame, argento, ferro, oro e zinco l'effetto anche se non così la sua spiegazione teorica. Il termine non è prodotto”. catalisi, proposto nel 1835 da Jöns Jakob Berzelius, Ora un lettore attento avrà subito colto il nesso tra fondendo le parole greche kata che significa giù e lyein questi filamenti metallici e la garza della lampada di che significa allentare, intendendo, con le parole dello sicurezza. È proprio questo principio su cui poggia stesso scienziato: l’efficacia della lampada di Davy. La scoperta di “la proprietà di esercitare su altri corpi un'azione che è Humphrey Davy può essere considerata la prima molto diversa dall'affinità chimica. Per mezzo di questa azione producono decomposizione nei corpi e formano chiara prova che una reazione chimica tra due reagenti nuovi composti nella cui composizione non entrano”. gassosi può avvenire su una superficie metallica senza 13 che il metallo venga modificato chimicamente . Nel Il primo uso noto di catalizzatori inorganici risale al 1821 Döbereiner ripeté gli esperimenti di Humphry e 1552, quando Valerius Cordus utilizzò l'acido solforico del cugino Edmund Davy sui catalizzatori e trovò quel per catalizzare la conversione dell'alcol in etere. Nel nero platino, che lui chiamò platinschwarz, faceva 1811 Sigismund Konstantin Kirchhoff scoprì che il combinare l'alcol, a temperatura ambiente, con riscaldamento di una soluzione acquosa di amido con l'ossigeno dell'atmosfera per formare un prodotto che acidi minerali la cambiava in una gomma, destrina e chiamò ossigeno etere o anche acido acetico. Un fatto zucchero d'uva, senza che gli acidi venissero modificati più significativo è stato che il platino non solo ha dalla reazione e senza rilascio di gas. Ventidue anni ossidato completamente l'alcol in acido acetico, ma è dopo Anselme Payen e Jean-François Persoz anche rimasto invariato nella reazione. Döbereiner scoprirono che la trasformazione dell'amido scoperta considerava correttamente questa importante

13 Nel suo libro sulla lampada di sicurezza, del 1825, Davy tornò alle queste ipotesi si applicherà al fatto che ho osservato per la prima volta, proprietà catalitiche del platino e scrisse: "È probabile che la logica di dell'accensione di fili sottili in diverse miscele di gas infiammabili e aria, a tutti questi processi sia dello stesso tipo ... Si può supporre che il platino temperature così al di sotto dell'accensione. Una probabile spiegazione spugnoso assorba l'idrogeno , o che contenga ossigeno, ma nessuna di del fenomeno può, credo, essere fondata sull'ipotesi elettrochimica”.

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scoperta come dovuta all'attività del platino piuttosto variazione del meccanismo di reazione; il catalizzatore che all'azione dell'etanolo sul platino, come avevano riduce il valore dell'energia di attivazione che alcune erroneamente ipotizzato i Davy. sostanze devono raggiungere per innescare la Nel 1823 Döbereiner preparò una spugna di platino reazione, con un conseguente aumento o in alcuni casi accendendo l'esacloroplatinato di ammonio e fece abbassamento della velocità di reazione. un'osservazione notevole: dirigendo sulla spugna un getto di idrogeno attraverso un capillare tenuto a una questione di resistenza distanza di 4 cm, in modo che fosse mescolato con aria, il metallo divenne quasi immediatamente rosso o Anche i sensori a semiconduttore sviluppati a partire bianco caldo e l'idrogeno prese fuoco. L'azione si è degli anni Ottanta funzionavano, e funzionano, sulla svolta a temperatura ambiente o addirittura a –10 ° C. base di principi simili. Nelle parole di Döbereiner: Il background scientifico dei sensori di gas a “Ne seguì in pochi istanti quella strana reazione; il semiconduttori è fornita dalla fisica della superficie dei volume dei gas è diminuito e dopo dieci minuti tutta semiconduttori stessi, dalla teoria dell'adsorbimento o l'aria immessa si è condensata con l'idrogeno per desorbimento superficiale e da quella, appunto, della formare l'acqua.” catalisi, di cui abbiamo accennato sia in questo articolo, Questa scoperta, produrre fuoco senza innesco, fu sia nel precedentemente citato primo numero di sensazionale ed è stata immediatamente testata e questa collana. In funzione della temperatura e della confermata da numerosi chimici e fisici, incluso un pressione parziale di una data componente del gas gli euforico Berzelius14. ioni adsorbiti dalla superficie del sensore, danno luogo William Henry fu il primo a studiare la disattivazione dei a variazioni nelle cariche e a differenze di potenziale catalizzatori a base di platino. Henry scoprì che alcune elettrico. I droganti catalitici svolgono, in questo, un sostanze (ad esempio, idrogeno solforato e disolfuro di ruolo fondamentale per aumentare la sensibilità e/o la carbonio) inibivano la combustione dell'idrogeno. Con selettività del sensore. Questi dispositivi sono stati questa nuova scoperta Henry ha sviluppato procedure realizzati come componenti elettrici diversi: diodi per separare e analizzare i gas combustibili in base alla metal-oxidesemiconductor (MOS), transistor ad effetto loro reattività in presenza di catalizzatori a base di di campo, condensatori MOS, resistori; tutti a base di platino. Nonostante fosse stato stabilito che molti silicio, contengono elettrodi metallici cataliticamente metalli erano capaci di azione catalitica, il più attivi. Ossidi di stagno (SnO2), tungsteno (WO3),indio interessante continuò ad essere il platino e attirò la (In2O3), zinco (ZnO), titanio (TiO2), rame (Cu2O) e maggior parte dell’attenzione degli scienziati. vanadio (VO2 e V2O5) sono i più importanti materiali L'intensa ricerca nell'area della catalisi, in particolare da semiconduttori per il rilevamento del gas e sono stati parte di Paul Sabatier, Premio Nobel per la Chimica del impiegati in un'ampia varietà di ambienti 1912, e dai suoi studenti, ha portato alla scoperta che migliorandone il campo di applicazione (rilevamento molti metalli, in particolare il nichel e gli elementi del olfattivo, inquinamento ambientale, rilevazione di gas gruppo del platino – rutenio, rodio, palladio, osmio, combustibili e fumo). Molte nuove idee sono state iridio – da soli o supportati, possedevano un'attività derivate dalle tecnologie microelettroniche negli ultimi catalitica unica, specialmente per le reazioni di quaranta anni. Sembra che l'avventura con i sensori di idrogenazione (che sarebbe diventata la base per il gas semiconduttori non sia ancora terminata; La rapido sviluppo dell'industria petrolchimica). Il lavoro di nanotecnologia, ovviamente, influenzerà lo sviluppo di base di Sabatier in questo ambito scientifico e materiali per sensori di gas semiconduttori ma di industriale fondamentale costituisce la base delle questo abbiamo parlato il TRL7, nella nostra collana nostre moderne teorie sulla catalisi e sui catalizzatori, dedicata al futuro dell’antincendio. nonché di molti dei processi utilizzati ancora oggi nell'industria. Torniamo quindi alle origini della rilevazione incendi, Ma in conclusione di questa carrellata storica, cos’è la questa volta seguendo un diverso approccio. Anziché catalisi? Il principio generale della catalisi consiste nella rilevare la presenza di una miscela potenzialmente

14 A quei tempi, quando non esisteva un modo semplice per Feuerzeug (lampada Döbereiner). Il Döbereiner Feuerzeug è stato produrre il fuoco, la scoperta di Döbereiner portò immediatamente utilizzato per scopi di illuminazione per circa 100 anni fino a quando alla sua applicazione pratica, la lampada idroplatinica , chiamata non è stato sostituito dal fiammifero di fosforo. anche briquet à hydrogène (accendino a idrogeno) o Döbereiner

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infiammabile o esplodente, un filone di ricerca si è registrato, col n°344.673, un "allarme antincendio concentrato anche sullo sviluppo di sistemi in grado di automatico ed estintore" a nome di William Neracher di rilevare i segnali di un incendio in corso e fin da subito Cleveland, Ohio, il 29 giugno 1886, che era stato con l’intento di funzionare non tanto come allarme presentato addirittura l'8 settembre 1885. E se l'allarme preventivo o per attivare sistemi di prevenzione ma di Neracher, che era interamente meccanico e come veri e propri attuatori dei sistemi antincendio. funzionava come i primi sistemi di attivazione degli Sorvoleremo, in quanto già ampiamente descritti sprinkler, grazie a tiranti combustibili o leghe fondibili, nell’articolo dedicato in questa collana, sulle teste per questo non può forse essere annoverato tra i sprinkler15, che di fatto sono dei sistemi di attivazione precursori dei moderni sistemi di rilevazione della che rilevano la presenza del calore di incendio, e ci temperatura, quello di William F. Singer, senza dubbio, concentreremo su altre tecnologie di rivelazione dello può vantare questo titolo. Singer, “cittadino degli Stati stesso calore ma anche del fumo. Per farlo dobbiamo Uniti, residente a Carthage, nella contea di Jefferson e nello trasferirci sulla costa orientale degli Stati Uniti, alla fine Stato di New York” come recita la specifica del brevetto del ‘800. US360823A, il 5 aprile di tre anni prima aveva presentato una domanda di brevetto per un sistema dalla chimica alla fisica simile. Probabilmente non è ininfluente il fatto che Carthage, fondata poco meno di vent’anni prima fosse La Edison Pioneers era un'organizzazione composta da stata colpita da quattro incendi, di cui due almeno ex dipendenti di Thomas Edison. Per esservi ammessi altamente distruttivi. La differenza tra i due dispositivi non bastava essere stati dipendenti o collaboratori ma sta nel meccanismo di azionamento. Mentre Singer era necessario aver lavorato a stretto contatto con sfruttava la dilatazione di un gas in un recipiente stagno, l’Inventore (con la I maiuscola) e questo prima del 1885. il sensore di Upton e Dibble consisteva in un elemento Francis Robbins Upton gli fu così vicino da diventare il bimetallico; l’equilibrio tra la spinta dovuta all’elasticità primo presidente dell’organizzazione. Prima di essere a temperatura normale dell’elemento bimetallico ed il assunto a Menlo Park da Edison, Upton aveva studiato sistema di molle di contro-spinta, poteva essere a Princeton e a Berlino dove fu allievo di Hermann von regolato in funzione della temperatura di attivazione Helmholtz. D'indole mite e modesta e d'intelligenza desiderata, con un semplice cacciavite. Al variare della acuta riuscì prezioso a Edison, che univa la genialità temperatura la deformazione termica del bimetallo essenzialmente da autodidatta ad un carattere avrebbe agito meccanicamente su un interruttore di un decisamente ambizioso. Ma oltre che prezioso braccio circuito elettrico, l’energia di una batteria così avrebbe destro di un inventore, fu inventore lui stesso. Nel cominciato a fluire, eccitando un elettromagnete e 1890, Upton brevettò il suo rilevatore e allarme azionando il martelletto di una campanella. Un antincendio elettrico insieme a Fernando J. Dibble. semplice meccanismo, azionato dallo stesso Lo scopo del sistema brevettato dai due era rilevare movimento dell’allarme, avrebbe riaperto il circuito e l’aumento anomalo della temperatura e dare l’allarme. riarmato il martelletto, permettendo al bimetallo, È interessante notare come nella stessa specifica di ancora deformato, d'iniziare un nuovo ciclo, facendo brevetto gli inventori chiariscono che il loro scopo era suonare l'allarme fintanto che la temperatura rimaneva quello di produrre un dispositivo: sufficientemente alta. Ancora nella specifica del 1890 si “completo in sé, semplice nella costruzione, senza circuiti legge: complicati, e che non richieda un'attenzione costante.” “preferiamo utilizzare una normale pila o batteria asciutta, poiché si trova a fornire corrente sufficiente da L’invenzione di Upton e Dibble doveva potersi applicare non richiedere praticamente alcuna attenzione e per a edifici non collegati alle stazioni dei vigili del fuoco o durare per un lungo periodo di tempo.” altrimenti presidiati, come ad esempio magazzini Il sensore era estremamente sensibile in quanto il dedicati allo stoccaggio temporaneo o scopi simili. bimetallo era collocato in maniera tale da rimanere Upton è spesso citato come l’inventore del primo indipendente dall’inerzia termica dell’intero dispositivo. allarme antincendio ma l'ufficio brevetti aveva anche

15 Vale la pena citare Il brevetto n. 796 concesso il 24 novembre 1763 Consisteva in un meccanismo simile ad un orologio, messo in moto a John Green, un orologiaio della St. Martins Court di Londra per un da un peso in caduta, rilasciato quando un cavo teso attraverso il allarme antincendio automatico. Questo non era collegato ad un soffitto finiva bruciato dal fuoco. Non esistono registrazioni del fatto sistema di estinzione degli incendi, ma può essere considerato un che sia stato effettivamente utilizzato. vero precursore del moderno sistema di allarme antincendio.

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La cura progettuale aveva previsto anche di proteggere commercializzazione sembra che una ricerca più i contatti del circuito e le molle da lesioni meccaniche e attenta sia d’obbligo. Abbiamo visto infatti almeno il dalla polvere. caso della Singer Fire-Alarm Company che farebbe Questa sua qualità intrinseca, maggior affidabilità e pensare al fatto che dispositivi simili arrivarono sul minor vulnerabilità, rispetto al brevetto di Singer mercato ben prima di quello che solitamente si trova probabilmente gli hanno consentito di essere riportato, dato che si riporta, solitamente, che il primo riconosciuto come il primo vero rilevatore antincendio. rilevatore di calore impiegato sul campo fosse quello Del “povero” Singer non rimane quasi nessuna traccia, inventato nel 1902 da George Andrew Darby, in Europa, tanto che nella storia della sua cittadina, citata in al 211 Bloomsbury Street, di Birmingham. Se non Wikipedia, il suo nome non è nemmeno citato. In ogni bastasse l’anteriorità di Singer e altri, il progetto di caso l’oscuro inventore dev’essersi preso diverse Darby appare anche meno raffinato di quelli visti soddisfazioni imprenditoriali in quanto risulta una pocanzi: non tanto perché era adatto solo per l'uso in Singer Fire-Alarm Company, a Buffalo, per conto della fabbriche o altri edifici industriali ma soprattutto perché quale depositava i suoi brevetti che includono il il meccanismo di azionamento. Il contatto che doveva n°US448684A del 1891, che descrive una centralina – chiudere un circuito elettrico, che a sua volta faceva forse la prima – in grado di ricevere segnali multipli e suonare un allarme se la temperatura saliva al di sopra fornire l'indicazione visiva e acustica della posizione del limite di sicurezza, era stato realizzato colmando lo dell'incendio e avere un sistema di rilevazione di backup spazio dell’interruttore con un conduttore o facendo in caso di danno al circuito principale, un nuovo tipo di cadere una piastra su un'altra. E fin qui, il lettore potrà termostato – numero di brevetto US450260 - in grado trovare poca differenza con dispositivi che impiegavano di rilevare la temperatura, anch’esso basato sulla interruttori a mercurio o bimetalli, se non per il fatto che deformazione termica di un elemento metallico16. Se i la meccanica del movimento era affidata dallo brevetti di Singer sembrano descrivere, per la prima scioglimento di un blocco di burro! volta, un completo catalogo di soluzioni integrate per la rilevazione, anche altri in quegli anni si stavano Ormai la tecnologia era tutta a disposizione per i muovendo sullo stesso ambito. John Young, di Chicago, tradizionali sensori di calore. In particolare interruttori aveva ottenuto il brevetto US382788, datato 15 maggio a mercurio, leghe fondibili, e bimetalli, nelle varie 1888 per un miglioramento del brevetto US271598, configurazioni avevano permesso di realizzare sensori concesso il 6 febbraio 1883 a George F. Bulen che che segnalavano, deformandosi e chiudendo i circuiti descriveva non solo un sistema di allarme elettrico, a elettrici, il superamento di una soglia prefissata o il batteria, basato su interruttori al mercurio e bimetalli rapido aumento della stessa18. Non possiamo qui ma era anche comprensivo di accorgimenti per dilungarci oltre ma non possiamo, altresì, esimerci dal discriminare i falsi allarmi17. Mentre questi inventori ricordare che la prima striscia bimetallica è stata sono scarsamente ricordati, Upton invece è realizzata dall'orologiaio, del diciottesimo secolo, John generalmente ritenuto l’unico inventore, assieme al Harrison per il suo terzo cronometro da marina del socio Dibble. Paradossalmente, forse perchè Upton 1759 per compensare i cambiamenti indotti dalla non aveva lo spirito imprenditoriale di Edison o forse temperatura nella molla del bilanciere19. L’epopea di per altri motivi, il suo dispositivo non diventò un questo genio e il suo sforzo per determinare con prodotto commercializzato. Anche sul primato della precisione il grado di longitudine è gustosamente

16 Innovazioni che Singer integrò, in parte, nello stesso anno, nel funzionamento comune a tutte le tipologie prevede l'apertura di un brevetto US451280 per attivare un sistema sprinkler. contatto elettrico per effetto dell'incremento di temperatura. La 17 Prima di allora era stata usata la, allora recente, invenzione del corrente di riposo, che normalmente vi passa, si annulla e ciò attiva telegrafo per la segnalazione degli allarmi incendi. Nel 1852 Moses il sistema di allarme. I rilevatori termici differenziali hanno due Farmer e William F. Channing progettarono due scatole di allarme lamine, di cui una rivestita da uno strato isolante: finché le lamine antincendio, ognuna delle quali conteneva una chiave restano solidali, pur flettendosi, non si attiva il segnale di allarme. telegrafica. Quando qualcuno rilevava un incendio, azionava la Pertanto sono sensibili solo a repentini aumenti di temperatura, che maniglia che era attaccata alla scatola dell'allarme antincendio, che aprono il contatto elettrico, mentre non creano falsi allarmi nel caso poi inviava i dettagli del numero della scatola dell'allarme antincendio di graduali incrementi di temperatura che non costituiscono a una stazione di allarme centrale. Non appena il telegrafista alla pericolo. stazione avesse ricevuto il messaggio, avrebbe informato la squadra 19 I suoi primi bimetalli avevano due singole strisce di metallo unite di pronto intervento dei vigili del fuoco dei dettagli. da rivetti, ma ha anche inventato la tecnica successiva di fondere 18 Nel primo caso si tratta di rilevatore termico mentre nel secondo direttamente l'ottone fuso su un substrato di acciaio. Una striscia di si tratta di rilevatore termovelocimetrico. Il principio di questo tipo è stata montata sul suo ultimo cronometro, l’H5.

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descritta, da Dava Sobel in “Longitudine. Come un genio variazione non è esattamente proporzionale rispetto solitario cambiò la storia della navigazione”. all'umidità relativa22. Solo quarant'anni prima che i nostri Freymann e preso per i capelli Tolman sviluppassero il loro rilevatore di fumo, Wilhelm Lambrecht, un costruttore tedesco di strumenti di Il primo rilevatore di fumo registrato dall'Ufficio brevetti misura produceva regolarmente un igrometro a capelli e marchi degli Stati Uniti, il 10 dicembre 1901, col secondo il modello dell'astronomo e metereologo numero US688404 è quello brevettato da Oscar Wilhelm Klinkerfues. Non era quindi così strano, ci Freymann e Charles Tolman della American Equipment sembra, esplorare questa via per rilevare la presenza Company di Brooklyn nel dicembre 1901. Si tratta di un di fumo. rilevatore elettrico in cui il dispositivo di rilevamento è un filo intrecciato - poteva essere di seta, crine di la luce tra il fumo cavallo o simile - bollito per una ventina di minuti in una Intanto la tecnologia di rilevazione del fumo aveva già soluzione al 6-10% massimo di soda (per non fatto un deciso passo avanti anche se non era ancora indebolire eccessivamente la fibra) e poi asciugato e pronta per passare dai laboratori e da alcune molto moderatamente stirato, in un recipiente sotto applicazioni pressoché sperimentali al mercato ed a vuoto. I due inventori, come riporta il brevetto, non quello della rivelazione in particolare. sono stati in grado di capirne il motivo ma scoprirono Durante la seconda metà del diciannovesimo secolo, che le fibre trattate in questo modo reagivano al fumo molti scienziati e ingegneri stavano osservando allentandosi e allungandosi (proporzionalmente allo simultaneamente uno strano fenomeno: i dispositivi spessore iniziale) e, quando il fumo scompariva, elettrici costruiti con determinati metalli sembravano irrigidendosi di nuovo. condurre l'elettricità in modo più efficiente di giorno Secondo i due la probabile causa era da ricercare nei che di notte. Questo fenomeno cominciò ad essere vapori degli oli volatili prodotti dalla combustione o in notato e studiato in particolare dal fisico francese alcuni dei gas contenuti nel fumo, tali da produrre Alexandre-Edmond Becquerel, figlio di un altro grande 20 l'effetto . scienziato e padre del futuro premio Nobel, e da Fatto sta che la fibra così trattata veniva installata in un Willoughby Smith attorno agli anni '70 dell'800. Era sistema elettromeccanico, affidando al cambiamento stato scoperto l’effetto fotovoltaico. I loro esperimenti di lunghezza provocato dal fumo, il compito di agire su mostravano che un metallo più di altri - il selenio - era un interruttore di un circuito elettrico. molto reattivo quando esposto alla luce rispetto a L'idea originaria probabilmente si deve a Horace- qualsiasi altra sostanza. Smith basandosi sul selenio Bénédict de Saussure alpinista e scienziato svizzero aveva inventato un dispositivo molto primitivo per della seconda metà del '700, fondatore determinare l'intensità della luce misurando la 21 dell'alpinismo . De Saussure, infatti, per condurre i corrente elettrica prodotta da reazioni fotochimiche. suoi studi sul clima montano inventò numerosi Non trascorse molto tempo perchè il testimone fosse strumenti scientifici, fra i quali un igrometro a capello. raccolto da Charles Fritts; nel 1883, l'inventore Il capello umano, infatti, se esposto a un'umidità americano creò la prima cellula fotoelettrica relativa compresa tra il 2,5% e il 100%, subisce un funzionante23. Pochi anni prima nel 1874, lo scienziato allungamento all'aumentare dell'umidità, anche se la tedesco Karl Ferdinand Braun24 scoprì la "conduzione unilaterale" attraverso un contatto tra un metallo e un

20 Freymann e Tolman scoprirono anche che alcuni fumi, come ad sistema di leve meccaniche che trasmette la deformazione dei capelli esempio quelli prodotti dalla combustione del legno, agivano più stessi. rapidamente di altri. 23 Il primo impianto solare al mondo, che utilizzava le celle al selenio 21 Per raccogliere evidenze per i suoi studi scientifici nel 1760, di Fritts, fu installato nel 1884 su un tetto di New York City; Fritts aveva Saussure, deciso a calcolare l'altitudine del Monte Bianco, promette rivestito selenio, semiconduttore, con uno strato estremamente una ricompensa a chi per primo troverà la via per raggiungere la sottile di oro. Le celle risultanti avevano un'efficienza elettrica di cima. Partecipa lui stesso a diversi tentativi e il 3 agosto 1787, un conversione di solo l'1% circa tuttavia, la strada era aperta. Le celle al anno dopo la prima conquista della vetta da parte di Jacques Balmat selenio hanno trovato peraltro altre applicazioni, ad esempio come e Michel Gabriel Paccard, accompagnato da diciassette guide, più il sensori di luce per i tempi di esposizione nelle fotocamere, dove suo servitore, de Saussure si fa condurre in cima al Monte Bianco. erano comuni fino agli anni '60. 22 Per lo strumento viene utilizzato un fascio di capelli biondi, 24 Braun condividerà il Nobel con Marconi nel 1909. sgrassati, fissi a una estremità e collegati all'altra estremità a un

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minerale, fondamento della semiconduzione. La Un impiego diverso delle fotocellula, oltre a leggere la corrente veniva "raddrizzata" trasformandola da luce di ritorno che rimbalza sul particolato, è quella di alternata a continua25. I principi dei semiconduttori misurare l'attenuazione prodotta dal fumo sul fascio erano sconosciuti agli sviluppatori dei primi dispositivi infrarosso trasmesso da un emettitore posto su una ma durante gli anni '30 la comprensione della fisica parete a un ricevitore posto sulla parete opposta (o, se progredì e verso la metà dello stesso decennio si il raggio rimbalza su un riflettore catarifrangente, nella dominava sufficientemente la tecnologia del diodo a componente ricevente del dispositivo). Sono detti stato solido. A poco tempo prima - 1905 - lineari perché la rilevazione del fumo può avvenire in corrispondeva la spiegazione dell'effetto fotoelettrico qualsiasi punto del fascio senza soluzione di continuità. che valse il Nobel del 1921 ad Albert Einstein. La carriera di inventore e imprenditore di Donald F. Le celle solari divennero disponibili per un uso più Steele si è concentrata sulla progettazione di diffuso dopo lo sviluppo di Russell Shoemaker Ohl, nel tecnologie per la sicurezza e l'ambiente. Ha avviato 1941, delle celle a giunzione p/n in silicio che Pyrotector, per sviluppare sensori di calore per raggiunsero efficienze superiori al 5% negli anni aeromobili, nel cantiere navale di Hingham. Da quel '50/'60. Ohl aveva brevettato la moderna cella solare - lavoro, assieme a Robert Emmark ha sviluppato il brevetto USA 2402662, "Light sensitive device" - come concetto del primo rilevatore di fumo fotoelettrico, conseguenza della sua scoperta dell'importanza delle ottenendo il brevetto negli Stati Uniti nel 1972 e in impurità della giunzione p/n nel rendere alcune sezioni seguito in Inghilterra e avviando Electro Signal Lab per più resistenti al flusso elettrico di altre. Ora esisteva produrre e vendere i primi rilevatori. La società, che ha uno strumento in più per modulare il comportamento mosso i primi passi in un seminterrato a Weymouth dei semiconduttori. Nel 1954, infine Calvin Souther Landing, su rilevatore fotoelettrico ha fatto la sua Fuller, Daryl Chapin e Gerald Pearson ai Bell fortuna ed è diventata un'azienda fiorente. Laboratories, realizzarono la prima cella fotovoltaica di Per questi sistemi era stata necessaria almeno un’altra impiego commerciale. innovazione tecnologica e ci pensò attorno al 1800, John Frederik William Herschel scoprendo la radiazione Oltre a permettere l'invenzione della trasmissione di infrarossa, che Herschel chiamava "raggi calorifici". I immagini a distanza la cellula fotoelettrica si è sistemi iniziali di rilevamento della radiazione dimostrata utile in molte applicazioni diverse. I infrarossa erano basati su termometri fino a che nel dispositivi di rilevamento ottico del fumo sono basati 1821, Thomas Johann Seebeck scoprì l'effetto su componenti fotosensibili che “leggono” la luce in termoelettrico, e poco dopo, nel 1829, Leopoldo Nobili diversi modi. Il sensore può illuminare il fumo con una creò la prima termocopia. Poi nel 1835, insieme a luce di lunghezza d’onda paragonabile alla dimensione Macedonio Melloni, Nobili costruì la termopila, un delle particelle sospese in modo da rilevare, con una dispositivo capace di percepire una persona a 10 m di fotocellula appunto, la luce che rimbalza contro il distanza. Samuel Pierpont Langley inventò il primo 26 particolato . I rilevatori basati su questo principio sono bolometro/termistore27 nel 1878. Questo rivelatore idonei a rilevare la presenza di fumo chiaro in cui è radiante di calore era sensibile alle differenze di apprezzabile la dispersione della luce mentre hanno temperatura di cento millesimi di grado Celsius, il che difficoltà nell'individuare fumi scuri. Per questi ci voleva permise lo studio dell'irraggiamento solare lontano un’altra invenzione, anch’essa con basi nella fisica nello spettro infrarosso. atomica. Langley e il suo assistente Charles Greeley Abbot hanno continuato ad apportare miglioramenti a questo Iceberg, mucche e sottomarini strumento. Nel 1901, aveva la capacità di rilevare le radiazioni da una mucca a 400 metri di distanza ed era

25 Diverse furono le applicazioni di questa scoperta, quasi strisce di un metallo con proprietà particolari, che abbiamo già immediatamente: Jagadish Chandra Bose fu il primo a utilizzare un incontrato, il platino, rivestite di nerofumo. Una delle strisce era cristallo per rilevare le onde radio nel 1894, ad esempio. protetta dalle radiazioni e l'altra era esposta. Il sistema aveva 26 Questo effetto è noto come scattering Mie o effetto Tyndall dai un’architettura, anche questa, che abbiamo già incontrato in queste nomi di chi lo spiegò - Gustav Mie - e di chi, precedentemente, lo pagine: le strisce formavano i due rami di un ponte di Wheatstone osservò per la prima volta in maniera scientifica - John Tyndall. dotato di un galvanometro altamente sensibile collegato a una 27 Samuel Pierpont Langley, inventore e pioniere dell'aviazione batteria. La radiazione elettromagnetica riscaldando il nastro americana, aveva realizzato un dispositivo che consisteva in due esposto e ne modifica la resistenza.

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sensibile a differenze di temperatura nell’ordine dei ricercatori col vizio del fumo centomillesimi (0,00001) di grado Celsius. Con l’invenzione del transistor da parte di John Ma non esiste solo la tecnologia catalitica e ottica Bardeen e William Shockley nel 1947 la corsa dei nell’arsenale della rivelazione incendi. sistemi di rivelazione prese decisamente il volo. La Intorno alla metà degli anni '20 uno scienziato svizzero prima applicazione avanzata della tecnologia IR in di nome Heinrich Greinacher sviluppò il circuito ambito civile potrebbe essere stata un dispositivo per moltiplicatore di tensione e il generatore a cascata che rilevare la presenza di iceberg e piroscafi che utilizzava portò allo sviluppo della camera di ionizzazione. Parte uno specchio e una termopila, brevettato nel 1913. Nel di questo processo prevedeva di sottoporre i gas 1934 fu proposto di impiegare la tecnica per rilevare gli presenti nell’aria ad una differenza di potenziale incendi boschivi ma la soluzione non fu veramente generata da una griglia di fili attraverso i quali scorreva industrializzata fino a quando non fu utilizzata corrente ad alta tensione; la ionizzazione delle nell'analisi dell'uniformità del riscaldamento nei nastri molecole avrebbe creato una corrente tra i due di acciaio caldo nel 1935. elettrodi che, in presenza di particolato che si doveva Nel 1929, il fisico ungherese Kálmán Tihanyi inventò la legare con gli ioni presenti, avrebbe dovuto mostrare telecamera elettronica sensibile agli infrarossi (visione delle alterazioni. Con questa nuova conoscenza notturna) per la difesa antiaerea in Gran Bretagna. fondamentale della tecnologia delle camere di Seguirono uno scanner a infrarossi creato dalle forze ionizzazione, un altro scienziato svizzero, di nome armate statunitensi e da Texas Instruments nel 1947 Walter Jaeger, ha tentato di creare un rilevatore di gas ed il British Yellow Duckling della metà degli anni '50 velenoso basato sul precedente lavoro di Greinacher. per il tracciamento sottomarino mediante rilevamento Si racconta che frustrato dall'insuccesso del suo delle scie (impiego originario in cui non ebbe grande dispositivo, Jaeger si accese una sigaretta e fu presto successo) e la sorveglianza terrestre. sorpreso di notare che un misuratore sullo strumento Il Royal Signals and Radar Establishment nel Regno aveva registrato un calo di corrente. Le particelle di Unito e Honeywell negli Stati Uniti svilupparono fumo della sua sigaretta avevano prodotto ciò che il gas rivelatori in grado di lavorare a temperatura più alte di velenoso non era stato in grado di fare. Di quelle in uso. Texas Instruments creò il primo sistema conseguenza, Jaeger e il suo partner finirono per a infrarossi lungimirante nel 1963 e nel 1969, il CCD sviluppare e commercializzare un rilevatore di fumo a che oggi popola moltissimi dispositivi, tra cui le ionizzazione commerciale intorno al 1947. Non era onnipresenti fotocamere digitali, fu partorito da AT&T molto pratico poiché aveva bisogno di 220 volt di Bell Labs. Nel 1969 fu venduta la prima termocamera potenza ed era costoso. Intanto nel 1939 il fisico commerciale per ispezioni su linee elettriche ad alta svizzero Ernst Meili aveva ideato un dispositivo a tensione e, nel 1969, Michael Francis Tompsett, alla camera di ionizzazione in grado di rilevare gas English Electric Valve Company, nel Regno Unito, combustibili nelle miniere e, nel 1944, Glenn Seaborg e brevettò la fotocamera ad alto livello di prestazioni. colleghi, partecipando al Progetto Manhattan Verso la fine degli anni '90, l'uso degli infrarossi si stava impiegarono un isotopo chiamato Americio-241 per spostando verso l'uso civile, permessa dalla drastica sviluppare un nuovo tipo di camera di ionizzazione, riduzione dei costi per gli array non raffreddati28. senza la necessità dei campi ad alta tensione. Sullo stesso principio della rilevazione di sorgenti La sorgente radioattiva "decade" emettendo particelle luminose funzionano i rilevatori di fiamma che e fotoni che rimuovono gli elettroni dalle molecole avvertono la presenza di un incendio in base alla d'aria, creando ioni positivi. Gli elettroni liberi si presenza di radiazione infrarossa o radiazione attaccano ad altre molecole neutre, diventando ioni ultravioletta emessa da una combustione29. negativi. Due elettrodi, o piastre cariche, attraggono gli ioni, creando una corrente piccola ma costante. In presenza di fumo, questo assorbe le particelle alfa

28 Dal 1980 e per molti decenni, le dimensioni degli array di piano 29 Trovano impiego nei casi in cui il rischio di incendio è focali infrarossi (IRFPA) ovvero la serie di piccoli bolometri a film rappresentato da combustibili liquidi o solidi altamente infiammabili sottile disposti in una matrice nel piano focale del rivelatore, sono in cui la produzione di fumo è un effetto secondario e la rilevazione aumentate ad un ritmo esponenziale seguendo la legge di Moore, tempestiva è estremamente importante. con il numero di elementi pixel raddoppiato quasi ogni 1 ora e mezzo!

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emesse dall'americio (si sceglie l'americio proprio freddo con elettronica a stato solido, che ha perché emette molte più particelle alfa rispetto ad altre notevolmente ridotto i costi e le dimensioni dei sostanze) e dunque la corrente elettrica diminuisce. La rilevatori e ha reso possibile il monitoraggio della diminuzione, rilevata dall'elettronica, fa scattare durata della batteria. I precedenti avvisatori acustici, l'allarme. Nel 1962, la Commissione per l'energia che richiedevano batterie speciali, furono sostituiti con atomica degli Stati Uniti iniziò a vendere americio-241 avvisatori acustici più efficienti dal punto di vista per circa $ 1.500 al grammo, sufficiente per realizzare energetico, consentendo l'uso di batterie circa quattro milioni di rilevatori di fumo a ionizzazione. comunemente disponibili. È aumentata la sensibilità Replicando l'esperienza di Jaeger, Duane D. Pearsall e con la conseguente riduzione della sorgente Stanley Bennett Peterson nel 1964, alla Statitrol, radioattiva e la camera di rilevamento e la custodia del stavano sviluppando una camera di ionizzazione che rilevatore di fumo sono state ridisegnate per un speravano sarebbe stata utilizzata per avvisare gli funzionamento più efficace. Nel 1995 infine è stato sviluppatori fotografici di pericolosi livelli di elettricità introdotto il rilevatore di fumo alimentato a batteria al statica. Durante un test di laboratorio, uno degli litio con una durata di 10 anni. ingegneri accese una sigaretta e il fumo fece attivare il Questo tipo di rilevatore è idoneo a rilevare tutti i tipi di dispositivo, il che portò Pearsall a rendersi conto del fumo prodotti da una combustione compresi i fumi potenziale. Il dispositivo di Pearsall e Peterson invisibili, quali quelli prodotti, ad esempio, dall'alcool funzionava utilizzando appunto americio-241 come etilico. A questo tipo di sensori, pur essendo fonte di ionizzazione. Pearsall progettò quindi un sicuramente efficaci, sono stati preferiti, man mano rilevatore a ionizzazione a basso costo venduto col altri basati su tecnologie che non prevedano la nome commerciale SmokeGard. Sebbene Pearsall presenza di un elemento radioattivo all'interno che ne abbia ottenuto il brevetto statunitense D226539S per determina una difficoltà di movimentazione, il design del suo rilevatore il 20 marzo 1973, non ha conservazione, gestione e smaltimento anche se la ricevuto un brevetto per il suo meccanismo di pericolosità di questo tipo di rilevatore è praticamente funzionamento di base30. Il primo brevetto per un nulla in quanto l’americio 241 è presente in quantità rilevatore di ionizzazione moderno ed economico infinitesimali ed è protetto da una pellicola di oro che sembra essere il brevetto USA 3767917: sensore di ne impedisce la fuoriuscita32. allarme antincendio di tipo ionizzante, rilasciato agli inventori svizzeri Thomas Lampart e Max Kuhn il 23 dal boomerang al laser ottobre 1973, che avevano precedentemente brevettato in Svizzera il 23 luglio, 1970. In precedenza, La tentazione di raccontare l'ultimo tratto di questo altri inventori avevano descritto modi per rilevare il percorso storico facendo un balzo indietro di 50.000 fumo usando la ionizzazione, tra cui Robert Crawford, anni e 14.000 km mi solletica ma non vi racconterò di nel brevetto statunitense 3271756: metodo e apparato come gli aborigeni abbiano iniziato ad impiegare la per rilevare una condizione pericolosa (registrato nel tecnica del Fire-Stick Farming, cioè origine ed uso 1960 e concesso nel 1966), oltre al già citato Jaeger, dell'incendio controllato a scopo di caccia e negli anni '30. Per la prima volta, però, il sistema della fertilizzazione del terreno, fin dalla loro prima Statitrol non era costoso, era facile da installare e colonizzazione del continente australiano (ops!...l'ho attraverso l'uso del marketing di massa, a partire dal appena fatto) ma salterò direttamente alla metà del 1974, iniziò ad affermarsi31. secolo scorso, quando questa tecnica, con lo scopo di contenere la diffusione di incendi spontanei, è stata Diversi sviluppi tecnologici si sono verificati tra il 1971 riscoperta e impiegata e ha creato le condizioni perché e il 1976, inclusa la sostituzione dei tubi a catodo la rivelazione antincendio vedesse uno dei suoi più

30 Il primo rilevatore di fumo a stazione singola era già stato inventato era in grado di realizzarne 500 unità al giorno entro il 1977. Nel 1980, nel 1970 e reso pubblico l'anno successivo. Era un rilevatore a l'invenzione fu venduta a Emerson Electric e distribuita al pubblico ionizzazione alimentato da una singola batteria da 9 volt. da Sear's. 31 Quando sono state prodotte per la prima volta, le unità 32 La maggior parte delle unità vendute oggi utilizza una microcurie o "SmokeGard 700" erano costituite da un'unità in acciaio resistente al meno di americio-241. Uno studio NRC del 2001 ha rilevato che le fuoco e richiedevano una batteria sostituibile prodotta dalla Gates persone con due di queste unità nelle loro case ricevono meno di Energy Corporation; tuttavia, queste batterie speciali sono state 0,002 millirem di dose di radiazioni ogni anno. Una dose che può rapidamente sostituite con batterie AA usa e getta. Nel 1975, la essere paragonata alla "radiazione di fondo" che le persone ricevono Statitrol Corporation, iniziò a produrre in serie la sua invenzione, ed dallo spazio e dalla terra.

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recenti e decisivi passi avanti. La scintilla creativa per attraverso l'uso di un nefelometro da laboratorio34. questo salto di paradigma è scoccata quando una serie Packham aveva montato il nefelometro su un aereo, notevole di enormi incendi boschivi accesi a scopo di per monitorare le vaste aree cui appiccavano gli ricerca nelle foreste dell'Australia occidentale nel 1971 incendi controllati e misurare le concentrazioni di fumo ha acceso l'immaginazione di alcuni membri del molto basse nei pennacchi convettivi degli incendi dipartimento generale delle poste australiane; ma boschivi a migliaia di metri sopra le foreste andiamo con ordine. dell'Australia occidentale . A cavallo tra gli anni '60 e '70 del '900, i rilevatori di fumo a ionizzazione di tipo puntuale venivano sempre più Nel 1970, Gibson, che oltre ad essere un tecnico delle ampiamente impiegati in Australia e in tutto il mondo. telecomunicazioni PMG era anche un vigile del fuoco Le strutture informatiche e di telecomunicazione in volontario presso la Country Fire Authority (CFA), visitò quell'epoca stavano passando dall'elettromeccanica CSIRO e incontrò Packham. I due scoprirono di avere all'elettronica a stato solido. L'aumento della densità molte cose in comune: entrambi erano appassionati di delle apparecchiature e del consumo energetico aviazione. Gibson colse l'opportunità di unirsi al gruppo portava a flussi d'aria più elevati necessari per il di ricerca sugli incendi boschivi nel 1970 e con raffreddamento. Len Gibson e John Petersen, che Packham iniziò a volare attraverso il fumo come avevano la responsabilità per la protezione osservatore per aiutare la mappatura in tempo reale antincendio delle strutture di telecomunicazione degli incendi per le autorità antincendio vittoriane, dell'Australian Post-Master General Department prima, e poi anche dell'America Latina nel programma (PMG), stavano scoprendo, però, che quei rilevatori di di ricerca CSIRO35. fumo, montati a soffitto, non riuscivano a rilevare gli incendi abbastanza presto, in particolare gli incendi Seguendo un’intuizione, Gibson chiese a Packham se il fumanti, prima che si verificassero danni significativi nefelometro, che stavano impiegando, potesse essere alle apparecchiature elettroniche più sensibili. Spesso utilizzato anche per rilevare il fumo di incendi molto questo portava a gravi interruzioni del servizio e a piccoli - per esempio quelli che si verificano nelle importanti impatti aziendali e sulla comunità. Altri centrali telefoniche - campionando i flussi d'aria nei danni insidiosi a lungo termine erano causati dalla sistemi di condizionamento. Si poteva provare. corrosione dei vapori di acido cloridrico emessi Tornati a Melbourne, quindi, con il supporto di John dall'isolamento del cavo in PVC surriscaldato. Petersen e del suo team tecnico presso il PMG, realizzarono alcuni prototipi che utilizzavano tubi flash Durante quello stesso decennio, l'Australia stava allo xeno pulsato e foto-moltiplicatori ad ampia subendo gravi tragedie a causa di incendi boschivi33. Di lunghezza d'onda per rilevare particelle di fumo e che conseguenza, l'Organizzazione per la ricerca scientifica consentirono di rilevare concentrazioni di fumo molto e industriale del Commonwealth - CSIRO - aveva basse grazie alla luce bianca diffusa dalle particelle di istituito il Bushfire Research Group con lo scopo di fumo trasportate nel labirinto del rivelatore dall'aria trovare risposte a queste minacce attraverso l'incendio pompata da un condotto di ritorno HVAC. L'ampio controllato di vaste aeree. David Packham, che faceva spettro permise al dispositivo di rilevare una gamma parte del CSIRO Bushfire Research Group, era piuttosto significativa di dimensioni delle particelle36. particolarmente interessato al fumo dei grandi incendi Packham, Gibson e altri pubblicarono questi risultati in naturali e aveva studiato le caratteristiche del fumo vari rapporti e articoli di riviste dal 1971 al 1974.

33 Particolarmente gravi furono quelli in Australia occidentale nel concentrazione di particelle sospese in un colloide liquido o gassoso. 1961, Victoria nel 1962, Tasmania nel 1967 e di nuovo nello stato di In una certa misura, la quantità di luce riflessa per una data densità Victoria nel 1969, con molte vite perse e vaste aree di boscaglia e di particelle dipende dalle proprietà di queste, come la loro forma, proprietà distrutte. colore e riflettività. I nefelometri sono calibrati su un particolato noto, 34 Si trattava nello specifico di un dispositivo di diffusione della luce quindi utilizzano fattori ambientali per compensare la lettura di costruito al CSIRO e realizzato da Tony Eccleston, uno specialista di polveri di colore più chiaro o più scuro. elettronica dell’organizzazione, sotto la direzione di Packham stesso, 35 Packham aveva anche sperimentato lo sviluppo e il rilascio di come versione ridotta del nefelometro a scatola di legno costruito da bombe incendiarie dagli aerei nelle foreste per studiare pennacchi di Beuttel e Brewer nel 1943 circa, basato sui concetti disponibili di fuoco su larga scala e comportamento del fumo. Alquist e Charlson negli Stati Uniti per il monitoraggio 36 Si deve in particolare a Packham la comprensione dei meccanismi dell'inquinamento atmosferico. Quello australiano era stato della fisica delle particelle di fumo, i coefficienti di scattering, progettato per determinare il raggio visivo per scopi militari. Il l'importanza della luce bianca a più lunghezze d'onda sul rilevamento nefelometro, detto anche fotometro aerosol, misura la delle particelle e il funzionamento dei sensori foto-moltiplicatori.

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Le prove furono condotte in centrali telefoniche, non fosse stato per la tenacia di Packham, Gibson e stazioni trasmittenti remote, una struttura di Petersen che si sono scontrati con l'inerzia e la localizzazione spaziale della NASA a Honeysuckle mancanza di interesse commerciale di CSIRO e Creek, aule computer e in un ospedale vittoriano. Telecom Australia (cioè quello in cui si era ormai Packham, Gibson e Petersen scoprirono di poter trasformato il PMG) per dieci anni, la tecnologia rilevare incendi fumanti molti minuti prima e con VESDA™ avrebbe dovuto aspettare di essere riscoperta concentrazioni di fumo inferiori di diversi ordini di chissà quanto tempo dopo. Fortunatamente una grandezza rispetto a quanto accadeva con i rilevatori di relativamente piccola azienda di elettronica di fumo di tipo puntuale. Ancora una volta pubblicarono i Melbourne, la IEI Pty Ltd. e il loro amministratore loro risultati, che includevano il monitoraggio a lungo delegato Martin Cole nel 1978, arrivarono in soccorso. termine delle installazioni e mostrarono a quali livelli Mentre Wormald, FFE, AWA, SEC e British Aerospace poteva essere impostata la soglia di allarme per un hanno tutti studiato la produzione e rilevamento affidabile del fumo ad alta sensibilità commercializzazione della tecnologia CSIRO/PMG bilanciato, rispetto alla frequenza di potenziali falsi VESDA™ negli anni '70, solo Cole e la sua azienda, allarmi. Gibson e Petersen concepirono un sistema di furono in grado di sviluppare un sistema di successo campionamento di tubazioni di piccole dimensioni, commerciale. I prototipi di nefelometro di montato inizialmente a livello del soffitto, per prelevare PMG/Telecom Australia avevano un costo campioni d'aria dalle stanze da proteggere, relativamente elevato, soffrivano di deriva a lungo indipendentemente dal fatto che il sistema di termine, mancavano di robustezza e non erano adatti condizionamento d'aria fosse acceso o spento37, alla produzione in serie. Petersen e il suo team, che sviluppando alcune regole empiriche per il avevano progettato e costruito il primo rilevatore campionamento dei progetti di tubazioni, per renderle VESDA™ a canale singolo, non vincolato dai brevetti efficaci nelle due condizioni estreme di impianto CSIRO39, lo mostrarono a Cole e quel prototipo a canale spento o di ambiente con flusso d'aria elevato. Una singolo diventò la base della prima unità IEI seconda parte dell'invenzione originale e del brevetto commerciale, prefigurando la successiva sostituzione CSIRO era il concetto di un dispositivo a doppio canale del tubo flash allo xeno e del fotomoltiplicatore con per rilevare la differenza tra le concentrazioni di dispositivi a stato solido più robusti e affidabili, per particolato che potevano causare falsi allarmi, e le ridurre al minimo le sostituzioni di manutenzione. Su particelle di fumo generate da un vero incendio. questa base Cole e il suo team IEI innovarono il design Gibson, Packham, Petersen e colleghi, aggiunsero, raggiungendo soddisfacenti standard in termini di anche, un sistema di allarme a tre livelli con ritardi di prestazioni e costi nel 1979, presentando il primo tempo e impostazioni di sensibilità variabili, e questo rilevatore VESDA™ Mark 1 E700. Il successo insieme al sistema di tubazioni e ventole di aspirazione commerciale si fondava sull'elettronica migliorata e più è diventato noto come Very Early Smoke Detection stabile e un diodo PIN, invece del foto-moltiplicatore40 Apparatus, in altre parole il sistema di rilevamento come ricevitore di luce diffusa. Mentre IEI iniziava ad ormai celebre sotto l’acronimo VESDA™ 38. installare VESDA™ in tutta l'Australia, in centrali telefoniche e altre strutture di alto valore, Petersen Ci si potrebbe attendere che un sistema così riusciva a fare breccia all'interno di Telecom Australia e performante abbia riscosso immediato interesse ma se altre strutture, facendo progredire l'ingegnerizzazione

37 I sistemi di condizionamento d'aria potevano guastarsi o essere allarme sulla base del monitoraggio di fondo e il supporto per la spenti per risparmiare energia, limitando l'efficacia del sistema. progettazione di esperimenti sull'utilizzo di tubazioni small bore (ASD 38 Da un punto di vista più strettamente scientifico a Packham va rilevazione fumi aspirati) per installazioni dove i sistemi HVAC ascritto il merito di aver sviluppato il discriminatore e il concetto di potrebbero essere spenti. allarme VESDA™ a tre livelli e in parte del confronto a due canali (A 39 Petersen si era reso conto che nelle grandi centrali telefoniche ogni meno B) tra aria esterna e aria interna, successivamente brevettato. unità VESDA™ non necessitava di un proprio canale di confronto Questi elementi dell'invenzione erano importanti per discriminare esclusivo per l'aria esterna e i dispositivi a canale singolo sarebbero tra piccoli fuochi senza fiamma e falsi allarmi da contaminanti con un stati più economici, dispositivo come VESDA™ che era due ordini di grandezza più 40 Il primo design basato sul fotomoltiplicatore è stato considerato sensibile al fumo rispetto ai rivelatori di fumo di tipo puntuale così inaffidabile sul campo, a lungo termine, che la serie iniziale di convenzionali. Altri contributi di Packham sono stati la progettazione produzione VESDA™ di 40 unità è stata richiamata da IEI e i di misure per la calibrazione VESDA™ con gas con coefficienti di fotomoltiplicatori sono stati sostituiti con ricevitori a stato solido a dispersione noti, la progettazione di prove sul campo estese per una titolo gratuito. migliore comprensione statistica dell'impostazione dei livelli di

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del sistema; Petersen e il suo gruppo avevano infatti progettazione. Ciò includeva il campionamento delle capito che, affinché un dispositivo di rilevamento del condutture per hotel, appartamenti, ospedali, prigioni, fumo potesse avere successo commerciale, avrebbe dormitori, scuole, treni e navi, nonché il rilevamento del dovuto essere robusto, compensare le derive a lungo fumo per cavidotti, sale di trasformazione, sale di termine ed essere collegabile a pannelli di allarme controllo, trasmettitori di trasmissione e quadri antincendio convenzionali oltre che essere elettrici. conveniente da produrre, installare e manutenere. Era Fin qui, tuttavia, si impiegavano in maniera diversa e più giunto il momento di dedicarsi a tempo pieno a questo sofisticata, tecnologie già in buona parte testate nella nuovo progetto. Dopo aver fondato la sua società rivelazione incendi; sostanzialmente la rivelazione privata di progettazione e installazione Monit-Air, fotoelettrica così com’era conosciuta fino ad allora. La Petersen entrò a far parte di IEI nel 1981 per guidare le maggiore innovazione da parte di Cole e del team di vendite nazionali e l'ingegneria delle applicazioni. ricerca e sviluppo di Vision Systems Ltd. dal 1995 ha Petersen fu anche la forza trainante affinché VESDA™ portato all'introduzione di due generazioni di VESDA™ fosse riconosciuto da parte delle autorità di che hanno sfruttato diversamente la luce e che omologazione, conducendo le modifiche necessarie promettevano di diminuire di centinaia di volte l'ordine allo standard di installazione di rilevamento australiano di grandezza del particolato rilevato, con un AS1670, tra cui il test, l'approvazione e la quotazione conseguente incremento esponenziale della del Mk1 E700 VESDA™ da parte del laboratorio di prova sensibilità, della capacità di discriminazione e della del governo australiano del Commonwealth nel 1981. precocità con cui poteva essere dato l'allarme.

Miglioramenti brevettati nei modelli successivi, da Dal 1917, ovvero da quando Albert Einstein ne aveva parte di Cole, videro lo sviluppo di hardware ed stabilito le basi teoriche, l'amplificazione della luce elettronica più robusti grazie al rilevamento a stato mediante emissione stimolata di radiazioni era stata solido, ai controlli nell'elaborazione del segnale, al esplorata e approfondita ma fu solo nel 1953 che miglioramento del display, del funzionamento in Charles Hard Townes e i suoi collaboratori James P. standby della batteria, oltre ad una migliore Gordon e Herbert J. Zeiger produssero il primo aspirazione a bassa potenza, riduzione delle perdite amplificatore a microonde. Nel frattempo, in Unione cinematiche dei fluidi, frutto di nuove regole di Sovietica, Nikolay Basov e Aleksandr Prokhorov stavano progettazione delle tubazioni, che, tutti insieme, lavorando in modo indipendente sull'oscillatore consentirono maggiore affidabilità, miniaturizzazione, quantistico risolvendo il problema dell'emissione riduzione dei costi e produzione su larga scala. Queste continua. In una conferenza nel 1959, il ricercatore innovazioni confluirono nel Mk2 e in seguito, con Gordon Gould pubblicò il documento The LASER, Light l'introduzione di una struttura in policarbonato con Amplification by Stimulated Emission of Radiation, prestazioni di alta efficienza nell'aspirazione ad alta coniando il termine e definendo le possibili applicazioni pressione, nei modelli Mk3. Sempre a Cole si dovette - come spettrometria, interferometria, i radar e la l'impulso di implementare un design di prodotto fusione nucleare - di una tecnologia che si intravvedeva innovativo di alta qualità e tecniche di produzione possibile ma che ancora nessuno era riuscito a automatizzata avanzate nel 1985 come base per le perfezionare definitivamente41. Il 16 maggio 1960, vendite e la distribuzione internazionali. Questo lavoro Theodore H. Maiman realizzò il primo laser e gli sviluppi successivi portarono alla concessione a funzionante agli Hughes Research Laboratories di Cole di circa 11 gruppi di brevetti in relazione a VESDA™ Malibu, California, bruciando sul tempo molti dal 1983 al 1995. concorrenti. Molti laser, basati su approcci differenti, furono proposti negli anni successivi. Nel 1962, Robert Ma il suo contributo fu importante anche relativamente N. Hall presentò il primo dispositivo a diodi laser e Nick agli standard di installazione; Negli anni '80 e '90, Cole Holonyak Jr. il primo laser a semiconduttore con guidò lo sviluppo di concetti per il campionamento a un'emissione visibile. Questi laser avevano ancora delle soffitto, all'interno di armadi per apparecchiature e in limitazioni per un uso diffuso ma la strada era segnata. condutture, producendo una serie di linee guida di

41 Gould ha continuato a sviluppare l'idea e ha presentato una ai Bell Labs, nel 1960, provocando una causa legale durata ventotto domanda di brevetto nell'aprile 1959 negata, assegnando il brevetto anni parzialmente vinta da Gould.

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I principi della rilevazione laser sono simili a quelli della Tutti questi sviluppi hanno consentito ai sistemi tecnologia fotoelettrica, con qualcosa in più. VESDA™ di fornire un rilevamento del fumo ad alta sensibilità e di rispondere alle sfide della transizione a In un rilevatore di fumo fotoelettrico, un LED emette sistemi di apparecchiature completamente digitali e ad luce in una camera di rilevamento progettata per altissima energia, nelle telecomunicazioni e in molti tenere fuori la luce ambientale mentre consente al altri settori, negli anni '80 e '90. Ciò ha fornito fumo di entrare. Eventuali particelle di fumo (o polvere) l'opportunità di mercato per importanti esportazioni che entrano nella camera disperderanno la luce e della tecnologia VESDA™ negli Stati Uniti e nel Regno attiveranno il sensore del fotodiodo. Unito, nonché in Giappone, Italia, Nuova Zelanda e, Il rilevatore laser funziona in maniera analoga ma con successivamente, conducendo ad una distribuzione una sensibilità 100 volte maggiore. Questa ultra- mondiale. sensibilità è dovuta alla natura del laser stesso. Utilizzando un diodo laser estremamente luminoso e Nel frattempo, Cole non soddisfatto delle regole controllato, il raggio laser viene trasmesso attraverso la empiriche di base sviluppate dal lavoro di Gibson e camera a una trappola di luce che elimina qualsiasi Petersen, né dei suoi grafici pubblicati nel 1983, né di riflesso. Se una particella di fumo (o polvere) entra nella alcuni ulteriori tentativi di Notarianni e altri, e con la camera, la luce del laser viene diffusa e il rilevatore, collaborazione della Monash University, ha iniziato a attraverso un'opportuna elettronica e relativi algoritmi, condurre la propria ricerca sulla dinamica dei fluidi. Ciò controlla la natura della luce diffusa per determinare è culminato nel progetto del suo Master e nello se la fonte è polvere o fumo. Il controllo fine della luce sviluppo del primo software di progettazione affidabile laser, nelle sue grandezze fondamentali, dona a al mondo per sistemi di campionamento del fumo questo rilevatore la capacità di essere sintonizzato su aspirato con Aspire™. Successivamente, attraverso la un particolato specifico e di dimensioni enormemente sua ricerca di dottorato, ha anche scoperto nuove minori. teorie sui flussi d'aria disturbati e ha sviluppato un software più accurato con Asyst™. Dopo che la IEI si è fusa con Vision Systems Ltd. nel 1995, Cole ha perso parte al team di ricerca e sviluppo Lo sviluppo dei primi standard di test e approvazione che ha sostituito il tubo flash allo xeno con un laser IR di laboratorio in Australia, nonché la modifica degli a stato solido ottenendo un rilevatore in grado di offrire standard australiani e successivamente degli standard una maggiore affidabilità e una manutenzione minima; riconosciuti a livello internazionale come NFPA 75 per è nata così, con la versione LaserPlus, la tecnologia la protezione antincendio delle apparecchiature IT e VESDA™ di seconda generazione. Dopo aver ceduto i NFPA 76 per la protezione antincendio delle strutture diritti su questa tecnologia ed essere uscito di telecomunicazioni per consentire i sistemi ASD, dall'azienda, tuttavia, Cole ha sviluppato in modo hanno notevolmente aiutato la richiesta e indipendente, nel 2005 Monitair™, l'ASD di terza l'accettazione di VESDA™ e altre tecnologie ASD42. generazione che utilizza potenti LED a doppia L'innovazione VESDA™ ha, infatti, trasformato il settore lunghezza d'onda, blu e infrarossi, per discriminare tra della rivelazione di incendi e degli allarmi e ha ispirato fumo e polvere o vapore. Anche in questo caso il una nuova area tecnologica del rilevamento di fumo controllo della lunghezza d’onda permetteva di aspirato (ASD). Dall'inizio della produzione e del rilascio accordare lo strumento per rispondere diversamente commerciale di VESDA™ nel 1979, fino al 1998 c'erano a composti differenti. Nel 2007 Siemens acquisì i diritti circa 50.000 installazioni di VESDA™ in tutto il mondo. su Monitair™ e Cole passò a guidare lo sviluppo della Entro il 2014, Xtralis, ultima proprietaria della versione di Siemens, nota come FDA (Fire Detector tecnologia, ha indicato che il numero era cresciuto fino Aspirated) includendo un nuovo design del mini- a oltre 750.000 installazioni, incorporando molti milioni aspiratore per piccole aree. di singole unità VESDA™ 43.

42 Allo stesso modo, gli standard di rilevamento incendio e 43 I sistemi VESDA™, secondo i dati disponibili nel 2017, fornivano il installazione di allarmi come NFPA 72, AS 1670 e altri standard di rilevamento circa 300 mila metri quadrati di spazio e proteggevano rilevamento incendi riconosciuti a livello internazionale come più di $ 200 miliardi di risorse e oltre 1 milione di persone. l'European EN54-Part 20 sono stati aggiornati per soddisfare la tecnologia VESDA™ e sviluppi ASD simili.

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Al momento della commercializzazione di VESDA™, c'erano altri sistemi e tecnologie di campionamento delle tubazioni, come il sistema a ionizzazione UK STAMP e Environment One, un dispositivo basato su camera a nebbia. Tuttavia, la loro penetrazione nel mercato era molto ridotta. Viceversa, il numero di sistemi VESDA™ è cresciuto in modo così esponenziale che alla fine ha generato altre tecnologie ASD competitive, come Stratos (AirSense), HART (Hartnell), Analaser (Fenwal) e FDA (Siemens). conclusioni

In questa rassegna sulla storia della rivelazione ci siamo concentrati sulle tecnologie che stanno al cuore del sensore. Corre l’obbligo di ricordare, almeno marginalmente, l’evoluzione dei sotto-sistemi indispensabili al funzionamento del sensore, primi tra tutti quelli di aspirazione e di alimentazione, con la straordinaria evoluzione delle batterie, i dispositivi di segnalazione e trasmissione del segnale, etc. Sarebbe troppo lungo approfondire anche questi temi e ci porterebbe eccessivamente fuori tema.

Concludiamo con un accenno ad una tecnologia già presente sul mercato ma che riteniamo sia così nuova, e soprattutto carica di potenziale, da meritare di essere trattata in una collana dedicata al futuro dell’antincendio (come la nostra TRL7), ovvero quella della Video Image Smoke and fire Detection (VISD) in cui una videocamera digitale, accoppiata ad un software di analisi video, è in grado di riconoscere fumo e fuoco nell'immagine. Sebbene basata su una tecnologia, quella video e informatica, diversa dalle precedenti descritte in questo articolo (se si eccettua il CCD), la conoscenza delle dinamiche del fumo, degli effetti di scattering, etc, raccolte in 200 anni di rivelazione di fumi e gas, rappresentano un portato di know-how in cui anche queste nuove tecnologie affondano le radici. fonti

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