Resumen

La idea principal  del detector de humo casero se enfoca en el desarrollar un dispositivo innovador para la detección temprana de incendios en entornos domésticos. Este dispositivo se diferencia por ser recargable, que lo  hace más económico y ecológico que los detectores de humo tradicionales de un solo uso. El blanco principal  del proyecto es proporcionar a los hogares una herramienta confiable y accesible para prevenir y mitigar los riesgos de incendios. El dispositivo está diseñado para ser fácil de instalar y mantener, lo que convierte en una solución práctica para una amplia gama de usuarios. Funciona mediante la detección de partículas de humo en el aire, activando una alarma audible y visual cuando se detecta un nivel de humo peligroso. Además cuenta con un sistema de recarga que permite a los usuarios reutilizar fácilmente la batería del detector, lo que garantiza su funcionamiento continuo y reduce la necesidad de reemplazarlo con frecuencia. El diseño también incluye una fase de investigación y desarrollo para mejorar la precisión y sensibilidad del detector, así como para explorar opciones de  diseño que se integren de manera armoniosa con la decoración del hogar. Se llevará a cabo pruebas rigurosas para garantizar la fiabilidad y eficacia del dispositivo en diversas condiciones ambientales y situaciones de incendios simuladas. En síntesis, este mecanismo tiene como meta proporcionar a los hogares una solución innovadora, práctica y asequible para la detección temprana de incendios , contribuyendo  así  a la seguridad y protección de las familias y propiedades. 

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En los últimos 10 años más de 6 mil personas fallecieron por exposición al fuego. Cada año se registran más de 95 mil incendios urbanos y no urbanos, es decir 260 al día. En épocas navideñas esta cifra aumenta ya que la serie de luces navideñas cuando no son de buena calidad  son las causantes de incendios domésticos. El 70% de las muertes se debe a la inhalación de los gases tóxicos que se producen en los incendios. Las llamas y quemaduras representan aproximadamente el 30% de muertes y lesiones causadas por los incendios. Si la cifra sigue aumentando debido a la falta de reconocimiento nunca lograremos que las personas tomen esto en cuenta que el detector de humo es algo que es necesario .

Antecedentes

Los detectores son unos dispositivos que captan un determinado fenómeno (en nuestro caso humo) y cuando el valor de ese fenómeno sobrepasa un umbral prefijado se genera una señal de alarma que es transmitida a la central de control y señalización de una forma muy simple, generalmente como cambio de consumo o tensión en la línea de detección. En un sistema convencional, la señal proporcionada por la central es común a todos los detectores de una zona, no pudiéndose diferenciar la activación de uno u otro detector del bucle, línea o circuito de detección. El usuario dispone de información de la zona donde se ha producido el fuego, pero no del punto concreto. Para identificar individualmente cada detector, se tendría que conectar un único detector por cada zona y por lo tanto multiplicar el número necesario de zonas por lo que se incrementa el tamaño de la central y la complejidad del cableado.

Con la aparición del microprocesador se ha podido desarrollar la técnica de identificación individual de cada detector con lo que se ha pasado al sistema de detección direccionable que nos da la dirección de un detector activado.

En los sistemas direccionables, los detectores funcionan de forma análoga a los sistemas convencionales, es decir, analizando un determinado parámetro y generando una señal de alarma cuando el valor de la magnitud analizada sobrepasa un determinado umbral.

Un paso adelante en los sistemas de detección se ha dado con el desarrollo de elementos sensibles que analizan la concentración de humo (el valor de la temperatura u otro parámetro) y proporcionan una señal proporcional a esa concentración.

Esta señal que se transmite a la central es de naturaleza continua y en términos electrónicos se llama analógica.

A esos elementos sensibles se les llama sensores y sistemas analógicos al conjunto de estos sistemas de detección.

También reciben el nombre de “inteligentes” ya que se usan sensores con comunicación con un procesador de datos, el cual puede tomar decisiones de acuerdo con la información proporcionada por aquellos.

El nivel de inteligencia viene definido por la complejidad del algoritmo de tratamiento de la información y en consecuencia del programa involucrado.

Tal sistema distingue fuego, no fuego, suciedad, polvo, autoverificación, etc. La decisión se transfiere del detector a la central, a diferencia de los sistemas convencionales en que la decisión de alarma la tomaba el detector.

Los sistemas analógicos tienen las ventajas de detectar el incendio de forma más rápida y la capacidad de

detectar una degradación del comportamiento de los sensores lo cual permite un mantenimiento preventivo y la consiguiente disminución de las falsas alarmas.

Sus inconvenientes son el coste elevado y una dependencia del correcto funcionamiento del microprocesador por lo que se deberán instalar los mecanismos necesarios que avisen de los fallos y establezcan caminos alternativos para que una alarma de incendio sea avisada en caso de fallo del microprocesador.

Los detectores de humos suelen clasificarse en seis grupos: Fotoeléctricos

• De haz de rayos proyectados.
• De haz de rayos reflejados.

lónicos

• De partículas alfa.
• De partículas beta.

De puente de resistencia

De análisis de muestra

Combinados

Taguchi con semiconductor

Detectores fotoeléctricos de humos:

También se les denomina detectores ópticos de humos.

Su funcionamiento se basa en el efecto óptico según el cual, el humo visible que penetra en el aparato, afecta al haz de rayos luminosos generado por una fuente de luz, de forma que varía la luz recibida en una célula fotoeléctrica, y se activa una alarma al llegar a un cierto nivel.

Con este tipo de detección se han de evitar cambios en las condiciones de luz ambiental que puedan afectar a la sensibilidad del detector.

Esto se puede conseguir manteniendo el detector en un receptáculo estanco a la luz o modulando la fuente de luz.

Existen diversos tipos que se describen a continuación.

Detectores de humo fotoeléctricos de haz de rayos proyectados.

En este tipo, el humo visible oscurece el haz de rayos luminosos proyectado importancia de limpiarlo ya que analiza las partículas.

por el emisor disminuyendo la luz recibida en la célula fotoeléctrica del receptor situado a distancia.

Consta de un emisor de luz y su receptor correspondiente de célula fotoeléctrica, situados ambos en los extremos de la zona a proteger.

Su distancia puede llegar hasta 100 metros con una anchura de 14 metros, lo que da protección para un máximo de 1.400 m2. También reciben el nombre de detector óptico de humos lineal.

Objetivo

Armar un detector de humo casero recargable

Justificación

Hipótesis

Si logramos armar un detector de humo casero entonces presentaremos una opción económica para instalar en todas las casas.

Método (materiales y procedimiento)

Resistencia de 220 Ohms.

1 led

Una terminal GND

Sensor MQ-2

Un protoboard

Un Arduino

Un BUzzer

El programa Arduino UNO

8 jumpers

1. Colocamos nuestro sensor sobre la protoboard con su alimentación de 9v, el positivo
del sensor con el positivo de la pila, lo mismo pasa con los negativos.

2. Montamos nuestro LED y nuestro Buzzer uno detrás del otro, positivo con positivo y
negativo con negativo.

3. Conectamos el positivo de la pila a los positivos del LED y el Buzzer.

4. Por último, el negativo del LED y el Buzzer se conecta al pin D0 del sensor.

Galería Método

Resultados

Durante las pruebas realizadas en el laboratorio, el detector de humo casero mostró un rendimiento confiable en la detección de humo. Cuando se introducía humo en el entorno del detector, se activaba el sistema de alarma de manera inmediata y consiste. Se observó que el tiempo de respuesta del detector era rápido, proporcionando una alerta temprana ante la presencia de humo.

Sensibilidad y especificidad del detector

Se realizaron pruebas de sensibilidad y especificidad para evaluar el rendimiento del detector en la detección de humo en condiciones controladas. Los resultados mostraron una alta sensibilidad del detector para detectar la presencia de humo, con una tasa de detección del 95 % en las condiciones probadas. Además, se observó una baja tasa de falsos positivos, lo que indica una alta especificidad del detector.

Durabilidad y estabilidad del sistema

Durante las pruebas de durabilidad y estabilidad del detector de humo casero demostró ser robusto y confiable en condiciones de uso continuo. El sistema de alarma se mantuvo operativo sin fallos durante periodos prolongados  de tiempo, lo que sugiere una buena durabilidad del dispositivo. Además se observó una estabilidad en el rendimiento del detector a lo largo del tiempo, con una consistencia en la detección de humo en múltiples pruebas.

Evaluación del diseño y la usabilidad

Se llevo a cabo una evaluación del diseño y la usabilidad del detector de humo casero demostró ser robusto y confiable en condiciones de uso continuo. El sistema de alarma se mantuvo operativo sin fallos durante periodos prolongados  de tiempo, lo que sugiere una buena durabilidad del dispositivo. Además se observó una estabilidad en el rendimiento del detector.

Galería Resultados

Discusión

Nuestro análisis de los resultados obtenidos durante las pruebas del detector de humo casero muestra que el dispositivo es capaz de detectar humo de manera confiable y rápida en diferentes condiciones ambientales.

La combinación de la cámara de ionización y sensor MQ-2 demostró ser efectiva en detectar partículas de humo en aire, activando el sistema de alarma de manera oportuna y proporcionar una advertencia temprana a los usuarios.

Además encontrando que el uso de materiales como una botellas de plástico como carcasa para el detector y una pila recargable como fuente de energía contribuye a hacer que el dispositivo sea más económico y sostenible a largo plazo.

Estas  características hacen que nuestro detector de humo casero sea una opción atractiva para hogares que buscan  una solución asequible y efectiva para la seguridad contra incendios.

Sin embargo, reconocemos que nuestro proyecto tiene algunas limitaciones por ejemplo, la sensibilidad del detector puede variar según el tipo de concentración de humo en el aire, lo que podría afectar su capacidad para detectar incendios en todas las situaciones. Además, la duración de la batería de la pila recargable puede ser limitada y requerir recargas frecuentes, lo que podría afectar la fiabilidad del dispositivo a largo plazo.

Conclusiones

Un detector de humo es un aparato eléctrico que la gente tienen que tener en sus instalaciones observamos que las personas desconocen del tema teniendo  ideas erróneas de su costo o instalaciones sin saber que se puede crear uno en casa con la capacidad de que pueda ser recargable disminuyendo su costo en pila y reduciendo la contaminación sin tener algún tipo de problema.

Bibliografía

De fumées, S. D. D. (s/f). NTP 215: Detectores de humo. Inst. Recuperado el 7 de febrero de 2024, de https://www.insst.es/documents/94886/326853/ntp_215.pdf/78d02563-f887-4ed3-a3cf-371c1a35c0f5?version=1.0&t=1614698422539#:~:texto=Se%20 basan%20en%20el%20 principio,con%20 cualquier%20gas%20o%20 humo

Summary

The main idea of the home smoke detector is to develop an innovative device for early detection of fires in the domestic environment. This device  differs  by being rechargeable, which makes  it  more economical  and eco friendly than traditional single-use  smoke   detectors. The main goal  of the project  is to provide households with a reliable  and accessible  tool to prevent and mitigate  fire risks. The device  is designed  to be easy to install and maintain, making  it a practical solution  for a wide range for  users. It works  by detecting  smoke particles in the air, triggering an audible and visual  alarm when a dangerous level of smoke is detected .It also  has a charging system   that allows users to easily reuse the detector´s  battery ensuring  its continuous operation and reducing the need for frequent  replacement. The design also includes a research  and development  phase to improve  the accuracy and sensitivity of the detector, as well as to  explore  design options  that integrate harmoniously with home decór. Rigorous testing will be carried out to ensure the reliability and effectiveness of the device in various environmental conditions and simulated fire situations. In summary, this mechanism aims to provide households with an innovative, practical and affordable solution for the early detection of fires, thus contributing to the safety and protection of families and properties.

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography