ITTO20100458A1 - Metodo per la rilevazione di concentrazioni di un gas nell'ambiente, marcatore per un gas e sensore per tale marcatore. - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“METODO PER LA RILEVAZIONE DI CONCENTRAZIONI DI UN GAS NELL’AMBIENTE, MARCATORE PER UN GAS E SENSORE PER TALE MARCATORE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la rilevazione di concentrazioni di un gas nell’ambiente, in particolare un marcatore per un gas, preferibilmente un marcatore per un gas combustibile.

Atri oggetti della presente invenzione sono un marcatore per tale gas e/o un sensore per tale marcatore.

Con il termine “marcatore” si intende indicare una sostanza (o, più in generale, una miscela di sostanze) che, addizionata ad un gas, in particolare un gas combustibile, sia in grado di segnalare eventuali concentrazioni pericolose di quest’ultimo, ad esempio derivanti da perdite nell’impianto di erogazione del gas combustibile.

Ogni qual volta si utilizza un gas combustibile inodore è opportuno odorizzarlo per permettere ad un utente di percepire con l’olfatto ed anche in assenza di opportuni sensori, la sua presenza nell’ambiente, evitando così che si formino inavvertitamente alte concentrazioni di gas combustibile, che potrebbero provocare incendi o esplosioni in presenza di un innesco (ad esempio una scintilla).

In questo senso il campo di applicazione è piuttosto vasto, poiché i gas combustibili sono utilizzati sia in ambiente domestico, che industriale, che nel campo dell’ autotrazione o simili.

Facendo riferimento al caso noto del metano quale gas combustibile, è largamente conosciuto l’utilizzo, quale odorizzante, di un mercaptano, che per via del suo odore sgradevole è in grado di segnalare ad un utente una eventuale perdita di gas.

I mercaptani, di formula bruta R-SH, si contraddistinguono infatti per via di un intenso odore, sgradevole e normalmente riconoscibile in un ambiente domestico.

Un’altra sostanza odorizzante, alternativa al mercaptano, utilizzata a tale scopo è il solfuro di tetrametile (C4HgS altrimenti chiamato “tetraidrotiofene”) che presenta anch’essa un odore sgradevole.

Un primo inconveniente che si riscontra è relativo al fatto che la rilevazione di eventuali perdite di gas combustibile dall’impianto è demandata alla presenza di un utente nei pressi della perdita, con l’inconveniente di non essere sempre efficace o di dimostrarsi talvolta tardiva.

Un altro inconveniente è legato al fatto che tale rilevazione è demandata alla sensibilità soggettiva agli odori dei vari utenti, con il rischio che un utente poco sensibile possa non riconoscere la presenza di una concentrazione elevata di metano nell’aria, con tutti i rischi che ne derivano.

Un ulteriore inconveniente è relativo al fatto che eventuali sostanze odorizzanti aggiunte al gas combustibile di cui si vogliono rilevare eventuali perdite potrebbero dare origine a odori che si confondono con quelli normalmente presenti nell’ambiente di utilizzo preferenziale del gas combustibile.

Ad esempio i marcatori per gas metano noti e sopra introdotti (segnatamente marcaptano e solfuro di tetrametile) danno luogo ad un odore percepito da un utente come un cattivo odore, sulfureo, che difficilmente è presente in una cucina domestica, ma che tuttavia potrebbe risultare confondibile con altri odori presenti, ad esempio, in ambienti industriali o nel campo dell’ autotrazione, non permettendo quindi la rilevazione di eventuali fughe di gas o potendo generare falsi allarmi.

Inoltre, anche nel caso in cui il campo di utilizzo sia una cucina domestica, tali marcatori noti potrebbero comunque, almeno in linea teorica, confondersi con i sottoprodotti di una combustione e/o con i fumi o i gas generati dalla cottura di determinati alimenti e/o con eventuali sostanze di pulizia dei fornelli o del forno, con il rischio di generare falsi allarmi o di non avvertire l’utente di una eventuale fuga di gas.

Ancora un altro inconveniente che si riscontra deriva dal fatto che gli odorizzanti noti, segnatamente il mercaptano ed il solfuro di tetrametile sono considerati come sostanze tossiche e pericolose per la salute; si noti a tal proposito che molti gas combustibili (ad esempio il metano) sono in sé non tossici, e quindi la loro miscelazione con un tale odorizzante tossico peggiora il loro grado di sicurezza.

Ne deriva infatti che anche una piccola (e non pericolosa in sé) perdita di metano da un impianto domestico potrebbe provocare effetti nocivi su di un utente particolarmente sensibile agli odorizzanti in esso contenuti; si pensi, ad esempio, di avere un utente con patologie respiratorie o allergie a particolari sostanze: in caso di una piccola fuga di metano dall’impianto domestico (di entità non sufficiente a generare concentrazioni a rischio di esplosione) l’odorizzante potrebbe comunque provocare danni alla salute.

Nel complesso si può quindi sostenere che tale tipo di rilevazione olfattiva di una concentrazione di un gas combustibile, preferibilmente metano e/o il relativo marcatore, dimostra alcuni importanti limiti e presenta alcune controindicazioni.

Attualmente sono anche disponibili dei rilevatori di gas combustibile, in particolare metano, che rilevano la sua presenza nell’aria e che potrebbero, in linea teorica, anche essere utilizzati in assenza di un odorizzante, in quanto essi sono preposti alla misurazione di concentrazioni del gas combustibile nell’aria.

Si consideri anche che la presenza dell’ odorizzante è talvolta prescritta dalle normative di sicurezza vigenti, per ovviare a tutte quelle situazioni in cui il rilevatore di gas combustibile non sia installato o non funzioni correttamente.

Inoltre, è possibile che tali rilevatori, nel caso in cui siano preposti ad individuare una fuga di metano in un ambiente, quale una cucina, generino falsi allarmi dovuti a rilevazioni falsate dalla presenza di prodotti della combustione e/o della cottura dei cibi e/o di sostanze di pulizia dei fornelli o del forno, che, miscelandosi tra loro, potrebbero innescare false rilevazioni.

Dette false rilevazioni potrebbero anche portare alla disattivazione di elettrovalvole di sicurezza, quali valvole associate al dispositivo di rilevazione e predisposte per l’intercettazione della rete di distribuzione del gas, con potenziali conseguenze dannose; si pensi ad esempio all’errata rilevazione ed intercettazione del gas addotto ad un impianto di riscaldamento di una abitazione che, in assenza dell’utente ed in presenza di basse temperature, potrebbe portare al congelamento e rottura delle tubazioni dell’impianto di riscaldamento, con relativo danno per rottura ed eventuali danni per allagamento.

In ogni caso, anche il solo fatto di dover ripristinare in chiusura tali elettrovalvole, che tipicamente deve avvenire manualmente per ragioni di sicurezza, comporta almeno un disagio per l’utente, in particolare se dette valvole sono ubicate in posizione remota.

Dette elettrovalvole di intercettazione sono di uso comune e tipicamente vengono chiuse elettricamente e riarmate in apertura manualmente.

Possono essere ubicate in prossimità del sensore, ad esempio ubicate sull’uscita della rete del gas in cucina, o sulla linea in ingresso ad un locale caldaia; oppure essere ubicate distanti dal sensore, ad esempio una elettrovalvola comune a tutto rimpianto, controllata da una centralina collegata a più sensori in vari punti, ecc.), costringendo pertanto l’utente, in caso di falsa rilevazione a dover cercare le valvole e riarmarle manualmente.

Uno scopo della presente invenzione è quello di risolvere questi ed altri inconvenienti.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto una alternativa al metodo sino ad ora descritto.

Un terzo scopo della presente invenzione è quello di identificare una o più sostanze, preferibilmente non tossiche, che possano essere utilizzate quali alternative o in aggiunta agli odorizzatoli noti per un gas combustibile, preferibilmente per gas metano.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione una o più sostanze che possano essere addizionate ad un gas, preferibilmente un gas combustibile, in particolare metano, che si distinguano da altri gas o vapori o sostanze eventualmente presenti in un ambiente, quale una cucina o un locale caldaia, quali i sottoprodotti di una combustione e/o i gas derivanti dai prodotti cucinati e/o le sostanze di pulizia e/o una miscela di questi.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sensore per una tale sostanza alternativa.

Un altro scopo ancora della presente invenzione è quello di mettere a punto un metodo che possa rilevare eventuali concentrazioni di un gas pericoloso per un utente, sia per la sua tossicità che per pericolo di scoppio o incendi.

Un primo oggetto della presente invenzione è un metodo per la rilevazione di concentrazioni di un gas combustibile nell’ ambiente che sia in grado di risolvere questi ed altri inconvenienti.

Un altro oggetto della presente invenzione è una sostanza alternativa o aggiuntiva al mercaptano che possa essere utilizzata come marcatore per un gas combustibile, preferibilmente per gas metano.

Preferibilmente tale sostanza è una sostanza non tossica per l’uomo.

In particolare tale sostanza o marcatore è una sostanza atta a distinguersi da altri gas o vapori o sostanze o miscele o molecole di questi presenti in un ambiente di utilizzo del gas combustibile.

Più nello specifico tale sostanza o marcatore è preferibilmente gassosa, o comunque trasportabile tramite un gas, preferibilmente non tossica o addizionata al gas combustibile in percentuali tali da non avere effetti tossici o nocivi sull’uomo, ed è atta ad essere addizionata a gas combustibili o metano ed in grado di distinguersi da altri gas o vapori o sostanze o miscele o molecole di questi presenti in una cucina.

Ancora un altro oggetto della presente invenzione è un sensore per il rilevamento di un marcatore per un gas combustibile.

Preferibilmente tale sensore è atto alla rilevazione di una sostanza o marcatore come sopra descritta quando addizionata ad un gas, ad esempio un gas combustibile, più in particolare gas metano, così da rilevarne la presenza in un ambiente.

L’idea alla base del metodo della presente invenzione è quella di misurare almeno una prima concentrazione di un marcatore di un gas combustibile in un ambiente e di generare un allarme e/o un segnale in corrispondenza del raggiungimento di un valore di soglia di concentrazione di tale marcatore; detto segnale essendo ad esempio un segnale elettrico, quale un segnale elettrico di controllo o di allarme, oppure essere un segnale corrispondente ad un valore o informazione, quale un dato.

Più in particolare una forma esecutiva vantaggiosa di tale metodo prevede almeno i passi di:

- misurare almeno una prima concentrazione di un marcatore o sostanza che si distingua da altri gas presenti in un ambiente, quale una cucina, detto marcatore essendo addizionato a gas combustibile o metano, e di

- generare un allarme e/o un segnale in corrispondenza del raggiungimento di un valore di soglia di concentrazione di tale marcatore o sostanza.

In questo modo si riesce ad avere una indicazione della quantità del marcatore nelfambiente, così da poter generare un allarme quando questa diventa pericolosa.

Vantaggiosamente il fatto che il marcatore si distingua da altri gas e/o vapori e/o sostanze presenti nel luogo di utilizzo o di installazione del sensore assicura di evitare misurazioni falsate.

In questo modo inoltre la concentrazione del marcatore nelfambiente è utilizzabile anche per rilevare una corrispondente concentrazione di un gas combustibile, in particolare metano, evitando il poco affidabile processo olfattivo, ma effettuando una misurazione precisa, così da poter generare un segnale di allarme indicativo della presenza di una concentrazione pericolosa del detto gas combustibile nelfambiente.

Inoltre in questo modo si possono identificare eventuali rischi per la salute di un utente derivanti non tanto dalla concentrazione del gas combustibile, quanto da quella del gas tossico eventualmente utilizzato come odorizzante.

Vantaggiosamente poi è possibile rilevare anche una pluralità di valori di concentrazione del detto marcatore, così da identificare una pluralità di corrispondenti concentrazioni del gas combustibile nelfambiente, in corrispondenza delle quali concentrazioni sono attivabili differenti allarmi o segnali; in particolare, secondo l’invenzione la concentrazione del gas combustibile viene calcolata in proporzione alla rilevazione della concentrazione del marcatore, secondo valori o percentuali predefmite, quali le percentuali o proporzioni tra gas combustibile e gas marcatore presenti in una rete o bombole e/o dati memorizzati nel circuito di controllo ed elaborazione di detti segnali.

Vantaggiosamente in questo modo Γ utilizzo del marcatore è legato non solo alla rilevazione da parte dell’uomo mediante Γ olfatto, ma anche alla sua rilevazione da parte di un opportuno sensore o rilevatore.

Ancor più vantaggiosamente in questo modo possono essere utilizzati, quali marcatori, anche quelle sostanze tossiche per l’uomo, con la garanzia che la loro concentrazione non raggiunga mai livelli nocivi.

Il marcatore secondo la presente invenzione deve essere miscelabile preferibilmente ad un gas combustibile, quale ad esempio al gas metano circolante nella rete di distribuzione di quest’ultimo e/o nelle bombole che lo contengono.

Una caratteristica vantaggiosa del marcatore secondo la presente invenzione è che questo preferibilmente brucia durante la combustione del gas combustibile nel suo utilizzo, così da non lasciare residui.

Inoltre il marcatore secondo la presente invenzione può essere provvisto di un odore opportuno, anche tramite l’aggiunta di un differente gas, così da potersi distinguere anche tramite l’olfatto.

Nel caso in cui tale marcatore fosse distinguibile tramite olfatto, preferibilmente esso dovrebbe avere un odore diverso da quelli dai composti volatili usualmente presenti nel luogo di utilizzo del gas combustibile, come ad esempio una cucina o simili, in modo da evitare la generazione di falsi allarmi.

In alternativa tale marcatore è inodore ed in questo caso, volendo preservare la rilevazione olfattiva, come rilevazione addizionale ai fini di una migliore sicurezza, può essere previsto di miscelare al gas combustibile e/o al marcatore uno o più agenti odorizzanti, anche di tipo noto, come il mercaptano e/o il solfuro di tetrametile stessi, o altri agenti odorizzanti atti allo scopo.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose del trovato sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione qui appresso e dall’ analisi della fig. 1 che illustra uno schema a blocchi di un rilevatore per Γ attuazione del metodo della presente invenzione.

SOSTANZE UTILIZZABILI COME MARCATORI

Per quanto attiene alle sostanze che possono essere utilizzate come marcatori, preferibilmente miscelate con gas metano, esse, in accordo agli insegnamenti della presente invenzione, presentano vantaggiosamente una o più delle seguenti caratteristiche:

- bruciano durante la combustione del gas combustibile, onde non lasciare residui durante il funzionamento dell’ apparecchiatura che utilizza tale gas combustibile,

- presentano un odore o caratteristica tale da potersi distinguere dalle varie sostanze o vapori presenti nelTambiente di utilizzo del gas combustibile (ad esempio nel caso di metano Γ ambiente domestico di utilizzo è tipicamente la cucina oppure un ambiente industriale) per evitare la generazione di falsi allarmi,

- sono diversi dalle sostanze e/o gas e/o vapori usualmente presenti nella zona di installazione del sensore e/o di utilizzo del gas, oppure, più in generale sono presenti in concentrazioni maggiori

- sono rilevabili da un sensore come più oltre descritto, senza generare falsi allarmi, anche in presenza nelTambiente di altre sostanze o vapori o gas. Esempi non limitativi di tali sostanze o gas sono:

- acido cloridrico (HC1)

- acido fluoridrico (HF)

- ammoniaca (NH3)

- anidride solforosa (S02)

- cloro (Cl2)

- clorometano (CH3C1)

- acido solfidrico (H2S)

- monossido di Azoto (NO)

- monossido di Carbonio (CO)

- ossido di Etilene (C2H4O)

- Idrogeno (3⁄4)

- Acetilene (C2H2)

- Alcheni (ad esempio Etilene, Propilene, Butene, Butadiene)

- Gas nobili (Elio, Neon, Argon, Kripton)

- Freon (HFC)

Particolarmente vantaggioso può essere l’utilizzo, quale marcatore, dell’Idrogeno (H2), che potrebbe essere miscelato in questo senso al metano in quantità preferibilmente inferiori al 5% ed ancor più preferibilmente comprese tra 1% e 3% della miscela metano-idrogeno.

Una tale percentuale di Idrogeno non si presta a migliorare sensibilmente le reazioni di combustione, in quanto genericamente troppo bassa, ma si presta invece ottimamente per permettere la sua rilevazione da un opportuno sensore o rilevatore in quanto preferibilmente superiore alle normali quantità presenti nell’atmosfera.

In questo senso l’Idrogeno utilizzato come marcatore presenta poi altri vantaggi: ad esempio esso brucia insieme al metano durante il normale funzionamento dell’apparecchio che utilizza tale gas nelle sue funzioni.

Essendo l’Idrogeno inodore ed incolore sarebbe opportuno addizionarlo con un odorante, preferibilmente del tipo non tossico, così che la sua presenza possa essere avvertita anche da un utente mediante l’olfatto.

Un’altra sostanza che si presta vantaggiosamente ad essere utilizzata come marcatore è l’acetilene: quest’ultimo è infatti infiammabile e quindi durante una corretta combustione del gas combustibile (ad esempio metano) viene bruciato senza lasciare residui.

Un’altra sostanza ancora che può essere utilizzata a tale scopo sono i gas nobili, che pur a fronte di un costo relativamente elevato e di una certa difficoltà di misurazione, presentano però il vantaggio di essere inerti e non tossici per l’uomo.

Ai fini della presente invenzione, e particolarmente dell’adozione del metodo sotto descritto, il tecnico del ramo può poi prevedere l’utilizzo anche di altre sostanze, da sole o in combinazione, quali marcatori per un gas combustibile, in particolare metano.

RILEVATORE DEL MARCATORE

Per l’attuazione del metodo più oltre descritto possono essere utilizzati appositi rilevatori, comprendenti almeno opportuni sensori.

Ad esempio può essere previsto di utilizzare un sensore MOS (Metal Oxide Semiconductor) comprendenti un supporto ceramico contenente un elemento riscaldatore e ricoperti da un film di ossido metallico semi conduttivo (preferibilmente ossidi di stagno, gallio, o titanio).

Gli ossidi depositati possono essere semiconduttori di tipo-n o di tipo-p in funzione della tipologia di gas da rilevare (rispettivamente molecole ossidanti o riducenti), inoltre tali ossidi possono essere drogati con altri metalli o altri ossidi per accrescere la sensibilità e la selettività verso determinate specie chimiche, o per ridurre rinfluenza sulla misura da parte dell’umidità e della temperatura.

Secondo l’invenzione viene previsto un sensore del tipo MOS (Metal Oxide Semiconductor) comprendente almeno un elemento o un ossido metallico semiconduttivo sensibile o atto a reagire al marcatore secondo l’invenzione.

Detti sensori possono essere di tipo “thin film” o “thick film” in funzione dello spessore dello strato di ossido.

Un secondo esempio di un tale sensore può essere un sensore c.d. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) o GASFET, anch’esso basato sull’utilizzo di ossidi metallici per rilevare il marcatore.

In una forma esecutiva preferita essi comprendono da tre strati depositati: silicio semiconduttore, ossido di silicio isolante ed un catalizzatore metallico (quale ad esempio platino, palladio, rodio, iridio).

La variazione di resistenza elettrica provocata dall’interazione del metallo con un vapore è indicativa della sostanza di cui si vuole misurare la concentrazione.

Secondo l’invenzione viene previsto un sensore del tipo MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) o GASFET, comprendente almeno un elemento o un ossido metallico semiconduttivo sensibile o atto a reagire al marcatore secondo l’invenzione.

Un terzo esempio non limitativo di un tale sensore è un c.d. sensore a polimeri conduttivi (CP), che presenta il vantaggio di essere efficace già a temperatura ambiente; l’elemento sensibile può essere un polimero di per sè conduttivo (polipirrolo, polianilina) oppure una deposizione di carbon black conduttivo.

Tali composti possono essere opportunamente drogati con molecole organiche non conduttive, allo scopo da esaltare la selettività e la sensibilità verso una specifica specie chimica.

I sensori a polimeri conduttivi sono caratterizzati da una variazione di conducibilità quando esposti a sostanze volatili sensibili; l’assorbimento della molecola di gas comporta un rigonfiamento dei componenti il film conduttivo ed una conseguente alterazione nel valore di resistività del sensore.

Secondo l’invenzione viene previsto un sensore a polimeri conduttivi (CP), comprendente almeno un elemento o un polimero sensibile o atto a reagire al marcatore secondo l’invenzione.

Un ulteriore esempio di sensore potrebbe comprendere opportuni elettrodi, quali degli elettrodi tra loro contrapposti ed isolati, ai quali viene avvicinata o tra i quali è interposta almeno una molecola del marcatore secondo l’invenzione, al fine di alterare e rilevare almeno una grandezza elettrica, quale la conducibilità o capacità tra gli elettrodi.

In linea generale sono poi utilizzabili anche altri tipi di sensore, quali quelli ottici che sfruttano l'assorbimento di una parte di un fascio laser da parte del gas o ancora altre tipologie che il tecnico del ramo può scegliere in funzione della sostanza marcatore prescelta.

Secondo l’invenzione viene previsto un sensore ottico, comprendente almeno un elemento ottico o un fascio ottico atto ad interagire con il marcatore secondo l’invenzione.

I rilevatori 1, come da fig.l allegata, secondo la presente invenzione sono vantaggiosamente provvisti, oltre che di uno o più dei sensori 2 sino ad ora descritto, anche di una centralina di controllo 3, preferibilmente in collegamento con un segnalatore 4, ad esempio un segnalatore acustico e/o visivo per condizioni di allarme.

La centralina di controllo 3, provvista in particolare di mezzi di ingresso e/o uscita per segnali e/o mezzi di elaborazione, quale un chip o un microcontrollore o un ASIC, e/o di mezzi di memoria 6, è preferibilmente collegata con almeno una interfaccia utente 5, tra loro mutuamente collegati.

I valori di soglia della concentrazione del marcatore e/o della concentrazione del gas combustibile, sono alternativamente o in combinazione, impostabili da un utente mediante Γ interfacci a utente 5 e/o preimpostati o predefiniti, ad esempio come impostazione di fabbrica del costruttore del rilevatore 1, e/o come dati memorizzati.

Detti valori di soglia potrebbero eventualmente derivare anche da elaborazioni dei mezzi di controllo 3 e/o essere dei valori di soglia derivanti da operazioni di taratura o di calibrazione automatica del dispositivo, preferibilmente memorizzati nei mezzi di memoria 6, quali dei mezzi di memoria non volatile 6, ovvero mezzi di memoria 6 atti a mantenere le informazioni anche al cessare dell’ alimentazione elettrica.

In particolare tali valori di soglia sono memorizzati nei mezzi di memoria 6 per essere accessibili dalla centralina di controllo, la quale provvede ad effettuare i confronti descritti più oltre nei vari passi del metodo tra i valori di concentrazione memorizzati e quelli rilevati dal sensore.

L’utente può eventualmente intervenire per cambiare dei valori di riferimento e/o i valori di soglia memorizzati anche agendo direttamente sui mezzi di memoria 6 tramite l’interfaccia utente 5, ad esempio per impostare valori che si adattano alle sue preferenze, o necessità sanitarie o ancora al luogo in cui è montato il rilevatore 1; detti valori di riferimento potrebbero essere dei valori atti ad essere elaborati in combinazione con altri valori memorizzati al fine di determinare i detti valori di soglia memorizzati, ad esempio dei valori di riferimento impostati dall’utente e dei valori di taratura del sensore o dispositivo elaborati al fine di determinare i valori di soglia.

Nei mezzi di memoria 6 possono inoltre essere memorizzate altre informazioni, ad esempio il valore e/o le percentuali della sostanza marcatore rispetto al gas così da permettere un calcolo e/o una comparazione, come detto e/o descritto più oltre nei vari passi del metodo.

PRIMO ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DEL METODO

Un primo esempio di realizzazione del metodo secondo la presente invenzione si applica al caso in cui un gas combustibile sia stato addizionato con un marcatore olfattivo, anche del tipo riconosciuto come tossico; preferibilmente il marcatore può essere del tipo riconosciuto come non tossico per l’uomo o presente in concentrazioni tali da non generare effetti tossici o nocivi sull’uomo.

Un esempio di marcatore olfattivo noto può essere lo stesso mercaptano o tetraidrotiofene sopra menzionato.

Come alternativa a tali marcatori olfattivi noti può essere utilizzato come marcatore una sostanza o gas atta ad essere rilevata da un sensore o metodo secondo l’invenzione, ed in particolare una sostanza atta ad evitare le dette erronee rilevazioni, avente preferibilmente almeno una tra le caratteristiche sopra indicate.

Vantaggiosamente si può anche pensare di utilizzare una miscela di due o più sostanze, quali le sostanze sopra elencate, o una diversa sostanza; quale una sostanza avente preferibilmente un odore facilmente riconoscibile da un utente e/o una sostanza diversa da quelle presenti o che si sviluppano nel luogo di utilizzo del gas combustibile.

Quest’ultimo viene addizionato preliminarmente, ad esempio in un opportuno impianto di odorizzazione a lambimento o simili, e secondo modalità note, con una o più di tali sostanze marcatori, in percentuale conosciuta.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede i passi di

a. misurare la concentrazione di detto marcatore in un ambiente.

b. confrontare detto valore misurato di concentrazione di detto marcatore con un valore di soglia di concentrazione di detto marcatore e generare un allarme o segnale al raggiungimento e/o superamento di detto valore di soglia di concentrazione di detto marcatore.

Questo metodo permette vantaggiosamente di segnalare un allarme al raggiungimento di concentrazioni del marcatore (che corrispondono a corrispondenti concentrazioni del gas combustibile a cui il marcatore è addizionato) così da evitare all’utente pericoli per la sua salute che possono derivare, alternativamente o in combinazione, da un rischio di tossicità (derivante dalla concentrazione del marcatore tossico) o di esplosione (derivante dalla corrispondente concentrazione di gas combustibile).

Tale metodo è particolarmente utile in ambiente domestico, in quanto in esso non sono normalmente presenti operatori specializzati (come avviene in ambiente industriale) o attrezzature specifiche, e dove, pertanto, il rischio di una esposizione ad un gas e/o un marcatore (eventualmente tossico) può essere rilevante per la salute degli utenti, specialmente per quelli che presentano particolari patologie.

In questo primo esempio di metodo il valore di soglia della concentrazione del marcatore, al raggiungimento del quale viene generato il segnale di allarme, è determinato come il più basso tra i seguenti due:

- il valore di concentrazione di detto marcatore pericoloso per la tossicità sull’ uomo

- il valore di concentrazione in aria di detto marcatore corrispondente ad una concentrazione del gas combustibile ritenuta pericolosa per l’uomo e/o per esplosioni o incendi.

SECONDO ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DEL METODO

In questa variante del metodo appena descritto si ipotizza di partire dalle stesse o analoghe ipotesi di cui sopra, ovvero Tutilizzo di almeno un marcatore, eventualmente anche tossico o nocivo o pericoloso per l’uomo (come sopra descritto), miscelato in quantità note con un gas combustibile, preferibilmente metano.

Tale variante prevede i passi di:

a. misurare la concentrazione di detto marcatore nell’ambiente

c. calcolare una concentrazione di detto gas combustibile sulla base della misurazione effettuata al passo a. (del primo esempio di cui sopra)

d. confrontare detto valore calcolato di concentrazione di detto gas combustibile con un valore di soglia di concentrazione di detto gas combustibile e generare un allarme o segnale al raggiungimento e/o superamento di detto valore di soglia di concentrazione di detto gas combustibile.

Il passo c è facilmente realizzabile, in quanto si conoscono a priori le rispettive percentuali di marcatore e di gas combustibile; detto valore e/o dette percentuali essendo preferibilmente predefinite nei mezzi atti ad effettuare detto calcolo e/o detta comparazione, ad esempio in forma di dati predefiniti o caricati nei mezzi di memoria.

In questo caso si identifica la concentrazione in aria del gas combustibile non attraverso una misurazione diretta, ma attraverso una misurazione indiretta, che viene ritenuta una valida alternativa, poiché le percentuali di marcatore e di gas combustibile sono note a priori e preferibilmente sono memorizzate nei mezzi di memoria del rilevatore, come sopra descritto.

TERZO ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DEL METODO

In questa seconda variante, più completa, si parte nuovamente dalle ipotesi precedenti, ovvero Tutilizzo di almeno un marcatore, eventualmente anche tossico o pericoloso per l’uomo (come sopra descritto), miscelato in quantità note con un gas combustibile, preferibilmente metano.

Questa variante prevede che siano eseguiti almeno i seguenti passi:

a. misurare la concentrazione in aria di detto marcatore nell’ambiente

b. generare un primo allarme o segnale al raggiungimento di un valore di soglia di concentrazione del detto marcatore.

c. calcolare la corrispondente concentrazione di detto gas combustibile sulla base della misurazione effettuata al passo a.

d. generare un secondo allarme o segnale al raggiungimento di un valore di soglia di concentrazione del detto gas combustibile.

I termini “primo” e “secondo” allarme sono da intendersi non con riferimento alla generazione temporale consecutiva dei due diversi allarmi, ma solo come identificativi della generazione di due allarmi o segnali distinti, ognuno in corrispondenza del raggiungimento e/o superamento di una predeterminata soglia o valore di riferimento di concentrazione.

Questa seconda variante si dimostra essere la più completa di quelle sino ad ora descritte, e vantaggiosamente anche quella a cui corrisponde il massimo grado di sicurezza per l’utente.

In questo modo infatti con la sola misurazione della concentrazione in aria del marcatore, si riescono vantaggiosamente a generare due distinti allarmi o segnali corrispondenti ognuno a valori ritenuti pericolosi per incendi/esplosioni e/o per valori ritenuti pericolosi per la tossicità.

Ovviamente è possibile vantaggiosamente impostare i valori di soglia così che siano personalizzabili su esigenza di un utente: ad esempio un utente con gravi patologie respiratorie o allergie potrà impostare il valore di soglia di concentrazione del marcatore a cui corrisponde la generazione del secondo allarme o segnale, ad un valore più basso di un utente senza particolari problematiche di salute.

In questo senso il metodo si presta vantaggiosamente ad una personalizzazione dei livelli di rischio accettabili per ogni utente.

ALTRI ESEMPI DI REALIZZAZIONE DEL METODO

Ovviamente al metodo ed alle sue varianti appena descritte possono essere apportate numerose modifiche, che rientrano comunque tutte nell’ ambito della presente invenzione.

Ad esempio è possibile pensare di confrontare il valore di concentrazione misurato del marcatore con due o più valori di soglia, per generare allarmi o segnali diversi, ad esempio un allarme o segnale corrispondente ad una concentrazione tossica, uno ad una concentrazione prossima a quella letale, uno ad una concentrazione corrispondente ad un moderato rischio di esplosione ed uno corrispondente ad un elevato rischio di esplosione.

La determinazione dei valori di soglia appropriati può essere effettuata dal tecnico del ramo alle luce delle presenti indicazioni ed in funzione dello specifico marcatore utilizzato ed eventualmente della condizione di utilizzo, domestica, industriale, nel campo degli autoveicoli o simili.

Il metodo di cui sopra può essere vantaggiosamente applicato anche qualora si sia in presenza di marcatori non tossici, quale una sostanza o gas atta ad essere rilevata da un sensore o metodo secondo l’invenzione, ed in particolare una sostanza atta ad evitare le dette erronee rilevazioni.

Il metodo secondo la presente invenzione può comprendere vantaggiosamente almeno i passi a. e b. sopra discussi, ed eventualmente anche i passi c. e d.

L’allarme o segnale di cui al punto b. sopra è generabile vantaggiosamente anche in merito ad altre necessità.

Ad esempio un valore di soglia utile può essere quello corrispondente ad una concentrazione del gas combustibile pari a quella a cui vi è un rilevante pericolo di esplosione.

Ovviamente la realizzazione del metodo in presenza di marcatori non tossici può comprendere anche i passi c. e d. sopra descritti.

Sono ovviamente possibili per il tecnico del ramo numerose modifiche a quanto sino ad ora insegnato, tutte da considerarsi come facenti parte della presente invenzione.

Ad esempio, alla luce di quanto sinora descritto, sarebbe possibile, per un tecnico del ramo, prevedere la realizzazione di un sensore avente solo alcune delle caratteristiche sopra citate, oppure ancora la realizzazione di un sensore incorporante caratteristiche comuni a diversi tipi di sensori o combinate in modo diverso.

Secondo una ulteriore variante è poi possibile prevedere che la sostanza marcatore miscelabile al gas combustibile, preferibilmente al gas metano, presenti la caratteristica di essere individuabile per via ottica.

Ciò è reso possibile, ad esempio e non limitativamente, mediante l’utilizzo di una sostanza gassosa colorata o in grado di colorarsi quando reagisce con l’atmosfera o con i gas presenti in questa, che verrà qui indicato come marcatore visivo.

Un primo esempio in tal senso può essere quello di utilizzare un colorante che viene addizionato al gas combustibile prima della sua distribuzione.

Tale colorante è preferibilmente in grado di bruciare, ovvero di intervenire nella reazione di combustione del gas combustibile durante il suo utilizzo, così da non essere osservabile quando il gas combustibile è correttamente utilizzato.

Quando invece quest’ultimo non brucia correttamente o quando sono presenti delle perdite o delle fughe di gas combustibile, il colorante può essere rilevato per via ottica, in modo visivo, da un utente, e/o per mezzo di sensori ottici, eventualmente tarati sulla frequenza propria del colore del colorante, i quali possono in questo modo attuare il metodo in tutte le varianti sopra descritte. Detto marcatore visivo potrebbe anche essere del tipo atto a non essere rilevabile da un utente ma rilevabile da un sensore, ovvero avente un colore o una emissione luminosa in una lunghezza d’onda rilevabile solo tramite un opportuno sensore.

In alternativa il marcatore visivo potrebbe essere incolore quando miscelato al gas combustibile, e colorarsi solo quando perviene in contatto con l’atmosfera; in questo caso, analogamente a quanto sopra, è opportuno che la reazione di combustione del gas combustibile intervenga sul marcatore visivo per modificarne le caratteristiche, così che in presenza di combustione non avvenga la sua colorazione, mentre in assenza di combustione (quindi nel caso di una perdita o fuga dall’impianto) avvenga la sua colorazione al contatto con Γ atmosfera.

Anche in questo caso i sensori per tale marcatore visivo potranno essere di tipo ottico e preferibilmente tarati sulla frequenza di colore o sulla lunghezza d’onda del marcatore visivo.

Ancora una variante in questo senso prevede che la colorazione o emissione luminosa del marcatore ottico avvenga quando esso giunge nel sensore ottico o pervenga in contatto con questo, ad esempio mediante reazione con un opportuno catalizzatore o reagente, preferibilmente di tipo non consumabile, ovvero che consenta successive reazioni e/o rilevazioni.

Secondo l’invenzione viene quindi previsto un sensore ottico del tipo indicato, quale un sensore ottico atto a rilevare detto marcatore ottico.

Ovviamente è possibile per il tecnico del ramo prevedere che le caratteristiche del marcatore visivo siano presenti da sole o in combinazione su di un diverso tipo di sostanza marcatore, come quella precedentemente descritta.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la rilevazione di concentrazioni di un gas combustibile, preferibilmente metano, in un ambiente, essendo detto gas combustibile miscelato con almeno un marcatore, caratterizzato dal fatto che comprende almeno il passo di: a. misurare la concentrazione di detto marcatore in un ambiente.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre il seguente passo: b. confrontare detto valore misurato di concentrazione di detto marcatore con un valore di soglia di concentrazione di detto marcatore e generare un allarme o segnale al raggiungimento e/o superamento di detto valore di soglia di concentrazione di detto marcatore.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre i seguenti passi: c. calcolare una concentrazione di detto gas combustibile sulla base della misurazione effettuata al passo a. d. confrontare detto valore misurato di concentrazione di detto gas combustibile con un valore di soglia di concentrazione di detto gas combustibile e generare un allarme o segnale al raggiungimento e/o superamento di detto valore di soglia di concentrazione di detto gas combustibile.
4. 4. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto valore di soglia di concentrazione di detto marcatore è sostanzialmente corrispondente ad una concentrazione nociva per l’uomo.
5. 5. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto valore di concentrazione di marcatore e/o detto valore di concentrazione di detto gas combustibile è confrontato con due o più corrispondenti valori di soglia, ed in cui sono generati allarmi o segnali in condizione di raggiungimento e/o superamento di detto valore di soglia.
6. 6. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto marcatore comprende almeno una sostanza atta a bruciare durante la combustione del gas combustibile.
7. 7. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto marcatore comprende almeno una sostanza diversa e/o avente un odore diverso dalle varie sostanze o vapori presenti nell’ ambiente di utilizzo del gas combustibile.
8. 8. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto marcatore comprende una o più delle seguenti sostanze: - acido cloridrico (HC1) - acido fluoridrico (HF) - ammoniaca (NH3) - anidride solforosa (S02) - cloro (Cl2) - clorometano (CH3C1) - acido solfidrico (H2S) - monossido di Azoto (NO) - monossido di Carbonio (CO) - ossido di Etilene (02Ι3⁄40) - Idrogeno (H2) - Acetilene (C2H2) - Alcheni (ad esempio Etilene, Propilene, Butene, Butadiene) - Gas nobili (Elio, Neon, Argon, Kripton) - Freon (HFC)
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto marcatore comprende Idrogeno, preferibilmente in una percentuale minore del 5%, ancora più preferibilmente compresa tra comprese tra 1% e 3% della miscela costituita da detto gas combustibile e detto marcatore.
10. 10. Sensore (2) per la rilevazione di una sostanza, preferibilmente per la rilevazione di una sostanza miscelata ad un gas combustibile, preferibilmente metano, caratterizzato dal fatto di essere atto a misurare la concentrazione di un marcatore in un ambiente.
11. 11. Rilevatore (1) per la realizzazione del metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno uno tra: - un sensore (2) per la rilevazione di un marcatore di un gas combustibile, preferibilmente metano, - una centralina di controllo (3) - un segnalatore, ad esempio un segnalatore acustico e/o visivo per condizioni di allarme (4) - una interfaccia utente (5) - mezzi di memoria (6)
12. 12. Marcatore per un gas combustibile, preferibilmente metano, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una sostanza atta ad essere miscelata ad un gas combustibile, detta sostanza essendo diversa o avente un odore diverso dalle varie sostanze o vapori presenti nell’ ambiente di utilizzo del gas combustibile, ai fini di una precisa rilevazione. .
13. 13. Marcatore per un gas combustibile secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che è atto ad evitare falsi allarmi o errate segnalazioni da parte di un rilevatore (1) e/o di un sensore (2).
14. 14. Marcatore per un gas combustibile secondo la rivendicazione 12 o 13, caratterizzato dal fatto che detto marcatore comprende una o più delle seguenti sostanze: - acido cloridrico (HC1) - acido fluoridrico (HF) - ammoniaca (NH3) - anidride solforosa (S02) - cloro (Cl2) - clorometano (CH3C1) - acido solfidrico (H2S) - monossido di Azoto (NO) - monossido di Carbonio (CO) - ossido di Etilene (02Ι3⁄40) - Idrogeno (H2) - Acetilene (C2H2) - Alcheni (ad esempio Etilene, Propilene, Butene, Butadiene) - Gas nobili (Elio, Neon, Argon, Kripton) - Freon (HFC)
15. 15. Uso di almeno una delle seguenti sostanze: - acido cloridrico (HC1) - acido fluoridrico (HF) - ammoniaca (NH3) - anidride solforosa (S02) - cloro (Cl2) - clorometano (CH3C1) - acido solfidrico (H2S) - monossido di Azoto (NO) - monossido di Carbonio (CO) - ossido di Etilene (C2H40) - Idrogeno (H2) - Acetilene (C2H2) - Alcheni (ad esempio Etilene, Propilene, Butene, Butadiene) - Gas nobili (Elio, Neon, Argon, Kripton) - Freon (HFC) come marcatore per un gas combustibile, preferibilmente per metano.