AES_7 2023

Automazione e Strumentazione n Ottobre 2023 Approfondimenti 37 SENSORI striali e in natura. Alcuni esempi sono l’idrogeno solforato nella produzione di petrolio e l’etanolo (alcol) nella fermentazione naturale (tuttavia, i rischi dell’etanolo generalmente vengono intro- dotti durante la distillazione e non attraverso la fermentazione naturale). I VOC possono anche provenire da mezzi sin- tetici, e questi ultimi generalmente sono utiliz- zati come refrigeranti grazie alla loro elevata pressione di vapore. La compressione, il raf- freddamento e la conseguente vaporizzazione di un VOC possono essere usate per raggiungere basse temperature, che rendono i VOC ideali per applicazioni come le pompe di calore. Esiste un’ampia varietà di sensori per misurare questi VOC, e ciascuna tecnologia presenta van- taggi e svantaggi specifici. L’applicazione di una qualsiasi tecnologia di sensori VOC richiede una valutazione approfondita dell’ambiente nel quale verranno usati e del tipo di processo di produ- zione. Applicazioni tipiche dei sensori VOC Una delle applicazioni più tipiche per i sensori VOC è il monitoraggio dei gas esplosivi. Un ambiente che presenta il rischio di accumulo di VOC richiederà sempre un sistema di rilevamento dei gas per avvertire le persone nelle vicinanze. Per esempio, la trivellazione e la produzione di petrolio e gas richiedono sistemi di rilevamento perché il rilascio di idrogeno solforato del pro- cesso può essere letale per i lavoratori (tramite esplosione o avvelenamento). I sensori VOC sono dunque utili per rilevare le perdite di gas. Quando sono collegati a una bacchetta portatile o a un dispositivo indossabile, i sensori VOC possono aiutare gli ingegneri a individuare la fonte poten- ziale di perdita. La presenza di VOC nell’aria può pregiudicarne la qualità, specialmente all’interno degli edifici. I gestori delle strutture possono posizionare dei sensori VOC nei sistemi monitoraggio della qualità dell’aria, nei quali l’accumulo dei princi- pali VOC può indicare una cattiva qualità dell’a- ria. Tali sistemi possono essere associati a un impianto di aria condizionata dell’edificio e pom- pare aria fresca all’interno. Infine, i sensori VOC sono fondamentali nel monitoraggio dei gas di scarico dei veicoli. Un veicolo che brucia correttamente il carburante produce solo anidride carbonica e acqua, ma un motore che non funziona in modo ottimale pro- duce VOC (tra le altre cose). Gli stabilimenti di collaudo possono utilizzare un sensore VOC per controllare le prestazioni e l’efficienza di un motore. Le sfide nell’utilizzo dei sensori per VOC Come detto in precedenza, i VOC possono pro- vocare gravi rischi di esplosione o incendio; per- tanto, qualsiasi sensore utilizzato per misurare un VOC, deve farlo senza provocare incendi. I sen- sori che espongono componenti elettrici ai VOC possono generare una scintilla in condizioni di guasto, e quest’ultima può incendiare il VOC. Pertanto, i metodi di rilevamento diretto che espongono i conduttori devono incorporare degli inibitori di fiamma (ossia dei sistemi che impedi- scono a una miscela incendiata di provocare un effetto a cascata) o garantire che non si formino scintille tra i conduttori. Inoltre, il potenziale di pericolosità dei VOC alle basse concentrazioni rende difficile il rileva- mento a questi livelli. Provare a rilevare un com- posto a livello di singole parti per milione (ppm) presenta numerose sfide per un sensore. I VOC sono anche altamente reattivi, il che significa che provare a rilevare un determinato VOC è difficile se il sensore in questione utilizza leganti chimici (in altre parole, un sensore è in grado di ricono- scere la presenza di un VOC e non quale VOC è presente). Il rilevatore di gas BME688 di Bosch, proposto da Mouser Electronics, incorpora algoritmi di intelligenza artificiale che migliorano la rilevazione e la classificazione dei gas