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CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS EN FRÍO
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1. Introducción 2. Características constructivas Estructura Cubierta Cerramientos
3. Paneles sandwich Definición Ventajas Tipos de panel
4. Funcionamiento de un almacén frigorífico Refrigeración por compresión mecánica de gases Tipos de conservación frigorífica Refrigerantes: definición y tipos. Criterios de seguridad Refrigeración por enfriamiento indirecto
5. Instalaciones de protección contra incendio recomendadas hasta ahora Sistema de rociadores secos Sistema de rociadores húmedos con anticongelante
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6. PERMATEC Principio de funcionamiento Funcionamiento del sistema Ventajas del sistema PERMATEC Certificación Ejemplo de una instalación de este tipo Listado de referencias en el extranjero Listado de referencias en España Fotografías de una instalación real de PERMATEC
7. Sistema de detección por aspiración 8. Conclusiones
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Introducción Las exigencias alimenticias demandadas por la sociedad actual hacen que, cada vez con mayor frecuencia, se construyan más y mayores centros logísticos y almacenes donde, además del propio hecho de acumular gran cantidad de alimentos, en este caso refrigerados o congelados, son capaces de distribuir con la mayor rapidez esta mercancía a los diversos puntos de consumo a los que sirven. Estos edificios son, por muchas razones, puntos estratégicos donde queda almacenado un alto volumen de capital y, por tanto, los sistemas de protección contra incendios a instalar se deben diseñar, montar y mantener por empresas homologadas y profesionales que aseguren que dichos sistemas de protección sean eficaces.
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Las razones principales que conllevan a que estos almacenes sean edificios críticos a la hora de poderlos proteger contra un posible incendio son, en la mayoría de los casos, por: El tipo de material utilizado en su construcción. Su superficie total. Su altura máxima de almacenamiento. El material almacenado, y en que condiciones lo está. La posible pérdida de clientes por no cumplir con los compromisos adquiridos, y por consiguiente, de beneficio neto, en caso de siniestro grave.
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Características constructivas ESTRUCTURA Habitualmente son dos los tipos de estructura utilizados para la construcción de almacenes nuevos de estas características, y la elección de uno u otro material suele depender de la superficie total construida del edificio, de su altura, y del tipo de material almacenado.
Los tipos de estructura más utilizados son: – Estructura metálica – Estructura de hormigón prefabricado Las ventajas que ofrece la estructura metálica con respecto a la de hormigón es que, en general, es más barata, y en muchos casos más fácil de transportar y montar. Al contrario, su mayor hándicap es su poca resistencia y/o estabilidad frente a un posible fuego de grandes dimensiones, ya que su capacidad portante se ve mermada muy rápidamente, pudiendo llevar al colapso total del edificio en un corto periodo de tiempo. EMITIDO
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CUBIERTA Normalmente, en almacenes de nueva construcción, el material que más habitualmente se utiliza como cubierta exterior es la chapa metálica galvanizada. En caso de que no exista un falso techo que aísle la zona atemperada inferior, normalmente lo que se coloca en la cubierta es un panel sandwich con diferentes tipos de núcleo aislante, de mayor o menor grosor según la temperatura del almacén. CERRAMIENTOS Con respecto a los cerramientos, tanto exteriores como interiores, y al falso techo que pueda existir, indicar que en la mayoría de los casos el material utilizado es panel sandwich con núcleo interior de diversos materiales con un alto poder aislante -poliuretano, poliestireno expandido, poliestireno extruido, poliisocianurato, etc.Al igual que en el caso indicado en cubierta, dicho aislante suele tener un mayor grosor cuanto menor sea la temperatura de trabajo, y también depende de la capacidad aislante del propio material utilizado como núcleo del panel. EMITIDO
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Por tanto, y como conclusión, hay que destacar que el material constructivo predominante en este tipo de riesgos es el panel sandwich, de núcleo combustible en la mayoría de los casos - por regla general, poliuretanos -, lo que se traduce en edificios con un riesgo significativamente alto de que, en caso de sufrir un conato de incendio que pueda alcanzar el núcleo del panel, éste se pueda propagar a gran velocidad, sufriendo el edificio un daño que se acercaría, en la mayoría de los casos, a la destrucción total del edificio, y por consiguiente, a sufrir unas pérdidas cercanas al 100%.
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Paneles sandwich DEFINICION “Un panel sandwich es un material constructivo formado por tres capas; dos superficies rígidas externas, con un módulo relativamente alto de elasticidad, separadas entre sí por un núcleo ligero y con características aislantes, con una rigidez suficiente para soportar la mayoría de los esfuerzos de corte” El material que suele conformar las capas metálicas externas es acero galvanizado prelacado o aluminio -además de otros menos utilizados como pueden ser el cobre, madera, materias plásticas, etc.-, mientras que el módulo central suele estar compuesto de materiales tales como el poliuretano (panel PUR), poliisocianurato (panel PIR), lana de roca, fibra de vidrio, diversos tipos de poliestireno (paneles PS), etc. VENTAJAS Las ventajas que han hecho que los paneles sandwich sean uno de los materiales más utilizados actualmente en el sector de la construcción industrial son, en general, las siguientes: Elevada capacidad portante. Aislamiento térmico excelente y duradero. Buena barrera al agua y al vapor. Excelente estanqueidad al aire.
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Sencillez de instalación en condiciones adversas. Superficies exteriores capaces de ofrecer resistencia a los agentes atmosféricos y a los ambientes agresivos. Posibilidad de levantar rápidamente estructuras sin los complejos equipamientos de elevación. Sencillez de reparación y/o sustitución en caso de daño. Economía en la producción en masa de componentes de calidad elevada y uniforme. Larga vida con bajos costes de mantenimiento. Resistencia al fuego de paneles con núcleo de lana mineral, por ejemplo. TIPOS DE PANEL Según el tipo de núcleo presente, el panel sandwich resultante va a disponer de unas u otras características y/o ventajas, que a continuación vamos a intentar aclarar o plasmar: Panel sandwich de poliuretano (panel PUR) Sin duda el tipo de panel más extendido y utilizado, pues prácticamente el 92% del panel fabricado lo es con este tipo de aislante. El poliuretano es un polímero orgánico formado por la mezcla, bajo unas ciertas condiciones, de un monómero uretano (poliol) y un isocianato. La mezcla de ambos componentes, junto con la de un agente de expansión y algún tipo de catalizador para ayudar a controlar la reacción de espumación, conforma una espuma de determinadas características térmicas y/o resilentes. EMITIDO
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En sí el poliol es una mezcla estable de glicoles, agentes espumantes, iminas, agentes siliconados, catalizadores organometálicos, etc. El isocianato tiene un contenido de NCO que puede variar entre el 18-35%. La mezcla de estos componentes produce una serie de reacciones químicas que conducen a la producción química de uretanos, poliuretanos, alofanatos, ureas modificadas, cianatos, prepolimeros, etc. -en total unas 17 reacciones químicas simultáneas-, en la que el paquete de catalizadores añadidos de manera externa hace que dichas reacciones tomen una dirección determinada. La reactividad de la reacción se puede observar en una simple inspección visual y está dividida en los siguientes tiempos, medidos en segundos: • Tiempo de cremado: formación de monómeros y polímeros. • Tiempo de hilo: estructuración, formación de redes cristalinas. • Tack free: Formación de piel, finalización de la reacción. Esta mezcla genera una reacción exotérmica que puede elevar la temperatura del material hasta los 70°C, que hace que el propelente en disolución en el poliol se convierta en un gas por el calor intrínseco generado. Además, parte del agua se convierte en dióxido de carbono, lo que hace que se expanda la mezcla, formándose pequeñas celdas después del gelado o cremado. En algunos países es obligatorio el uso de componentes antiinflamables para determinadas aplicaciones y son clasificados bajo unas normas de seguridad. Las celdas se van formando a medida que se alcanza en tiempo de hilo, para finalizar en el tiempo de Tack free. EMITIDO
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Al terminar la reacción química, la espuma de poliuretano contiene millones de celdas regulares que son las que al final le dan las buenas características de aislamiento térmico, resilente y acústico, a las que estamos acostumbrados. Las características generales de la espuma de poliuretano son las siguientes: - Densidad inyectada: 38 - 40 kg/m3 - Resistencia a la compresión: 1´5 - 2´2 kg/cm2 - Absorción de agua: 1´7 - 2´3 p/V% - Conductibilidad térmica: 0´018 - 0´021 kcal/m.h.ºC - Valor k térmico: Espesor 120 mm.
Espesor 80 mm.
Kcal/m2 h ºC = 0´15
Kcal/m2 h ºC = 0´21
W/m2 h ºC = 0,17
W/m2 h ºC = 0,15
Por tanto, y para finalizar, indicar que las ventajas que ofrece un panel sandwich de poliuretano son las siguientes: • Aislamiento térmico y acústico extraordinario. • Coeficiente de conductividad térmico muy bajo. • Resiste muy bien el paso del tiempo. • Buena resistencia química. • Imputrescible. • Absorción del agua prácticamente nula. • Ligero de peso. • Buena resistencia a la compresión. • No absorbe olores. • No permite la proliferación de bacterias ni hongos.
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Por el contrario, las desventajas principales de este tipo de panel son: - Características combustibles y de propagación del fuego apreciables y destacables, a pesar de ser considerado, en algunos casos, como material M1 -aunque habitualmente están definidos como M2 o M3-. - En caso de incendio, el material genera gases cianhídricos, altamente peligrosos para la salud humana. El panel sandwich de poliuretano es el panel más utilizado, con mucha diferencia, para la construcción de almacenes o centros logísticos refrigerados, por sus buenas características, como ya se ha comentado, de capacidad aislante. Panel sandwich de poliisocianurato (panel PIR) La espuma de poliisocianurato (PIR) difiere de las espumas de poliuretano (PUR) sólo en la relación de mezclado de los componentes, es decir, del porcentaje de poliol y del isocianato. Esta relación es de aproximadamente 100:150 en el caso del panel PIR, en comparación con el 100:100 para el caso del panel PUR. Por lo tanto, hay más isocianato en el panel PIR que en el panel PUR. Cuanto mayor es el porcentaje de isocianato, mejor es el comportamiento de la espuma generada frente al fuego. Esta diferencia de composición hace que el material final tenga propiedades diferentes por la diferente estructura química, incluso si el proceso de espumado y las propiedades mecánicas y físicas son parecidas.
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Así, las espumas del panel PIR se usan solamente por sus superiores características de estabilidad térmica y respuesta frente al fuego, ya que de esta manera puede obtenerse la certificación M1 de resistencia frente al fuego. Las características de la espuma de poliisocianurato son muy similares a las indicadas en el punto correspondiente al panel sandwich de poliuretano, a excepción de su respuesta frente al fuego, que ya hemos demostrado que es mejor. Este panel se esta utilizando, todavía de manera incipiente, en la construcción de almacenes refrigerados, ya que el precio por m2 es mayor que en paneles del mismo grosor, por ejemplo, de poliuretano. Como conclusión indicar que estos tipos de panel, siendo muy parecida su aplicación al sector del almacenamiento refrigerado, mejoran las prestaciones frente al fuego que de manera general ofrecen los paneles sandwich de poliuretano, manteniendo los niveles de aislamiento y demás ventajas que tienen estos paneles. La única desventaja que al parecer existe es que el m2 de este tipo de panel es más caro que la misma superficie de panel sandwich de poliuretano. Panel sandwich de poliestireno (paneles PS) El poliestireno es un polímero del estireno, mediante la deshidrogenación del etileno procedente de la vaporización de la nafta resultante de la destilación del petróleo. En la polimerización del estireno se utiliza un agente expansionante que provoca la formación de la conocida perla de 0´4 a 2 mm. de diámetro.
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Partiendo de la perla de poliestireno y dependiendo del proceso de trabajo a que se la someta, encontraremos en el mercado dos tipos de aislamiento, expandido o extruido, con características específicas. Poliestireno expandido: el agente expansor de la perla tiene la propiedad de que en contacto con vapor de agua, en ambiente abierto, provoca un aumento de volumen de unas 50 veces la estructura celular, aprisionando aire en reposo en su interior. La perla pre-expandida se introduce en un recinto cerrado con un determinado número de ellas y sin aire, se inyecta vapor de agua por su carácter termoplástico y se unen entre sí al aumentar el volumen las mismas, dejando espacios interperlas que contienen aire en reposo. El final del proceso es la producción de un bloque de poliestireno que pasado por unas redes de alambres calientes se consiguen las conocidas placas EPS.
Coeficiente de conductividad térmica
Difusión al vapor
Con respecto a su comportamiento frente al fuego, indicar que las materias primas del poliestireno expandido son polímeros o copolímeros de estireno que contienen una mezcla de hidrocarburos de bajo punto de ebullición como agente de expansión. Todos ellos, por tanto, son materiales combustibles. Al ser expuestos a temperaturas superiores a 100ºC, los productos de EPS empiezan a reblandecerse lentamente y se contraen; si aumenta la temperatura se funden. Si continua expuesto al calor durante un cierto tiempo el material fundido emite productos de descomposición gaseosos inflamables. EMITIDO
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En ausencia de un foco de ignición los productos de descomposición térmica no se inflaman hasta alcanzar temperaturas del orden de los 400 - 500 ºC. El desarrollo y la amplitud del incendio depende, además de la intensidad y duración del mismo, de las propiedades específicas de las materias primas utilizadas en la fabricación de este poliestireno: estándar (M4) o autoextingible (M1). Al incorporarse en el proceso de fabricación del poliestireno elementos ignífugos, las placas conseguidas de EPS se clasifican como M1, y se identifican las mismas mediante una línea roja. En su ignición este material no propagaría llama, sería autoextinguible, no desarrollaría el fuego, ni produciría gotas inflamadas y las emisiones de gases serían inocuas para la vida humana (CO2 y vapor de agua); justo lo contrario que las placas habituales de EPS, que son grandes propagadores de llama, así como generadoras de humos venenosos y gotas inflamables. Poliestireno extruido: si la perla de poliestireno se somete a un proceso químico mediante la introducción de la misma en un extrusor, el cual convierte al poliestireno en una masa espumosa por acción de un agente de espumación, se consigue lo que se conoce como espuma rígida de poliestireno extruido. Este proceso de extrusión, genera una masa de pequeñas células homogéneas cerradas que son las responsables de la resistencia a la humedad, resistencia mecánica y a la compresión prácticamente indefinida, todo ello aderezado con unas excelentes propiedades aislantes. EMITIDO
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Las características de este material son:
La diferencia entre las placas de poliestireno XPS con las de EPS se denota en su estructura interna, es decir, las placas EPS están formadas por pequeñas esferas pesadas y soldadas superficialmente entre sí, dejando unos espacios vacíos intercomunicados por los que el agua puede penetrar y circular. En las placas XPS, por el contrario y como consecuencia de su estado de espuma rígida, no existen estos espacios vacíos, a lo sumo alvéolos lógicos por ser una espuma, que son totalmente independientes e incomunicados, en los cuales no puede penetrar el agua, sino sólo mojar la superficie del material.
Diferencias entre EPS y XPS
Por tanto, las aplicaciones del poliestireno extruido son prácticamente las mismas que las de la versión expandida, pero teniendo en cuenta los mejores valores de conductividad térmica, difusión al vapor, absorción del agua y resistencia al fuego. EMITIDO
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Panel sandwich de lana de vidrio Las fibras de vidrio se producen a partir de una amplia gama de materiales. Son silicatos amorfos obtenidos de vidrios, rocas naturales y otros minerales, aunque normalmente se utilizan los que tienen base de boro silicato. Este material se fabrica con técnicas que consumen mucha energía y que consisten en el vertido del material fundido sobre discos giratorios o sobre series de ruedas rotativas. Con estos métodos se obtienen fibras de un intervalo de diámetros bastante amplio. El proceso de fabricación de la lana de vidrio más difundido es el método giratorio, efectuado en el interior de un tambor hueco o rotor montado con el eje de giro en vertical. En la pared vertical del rotor se practican miles de orificios uniformemente distribuidos; se deja caer vidrio fundido, en régimen controlado, en el centro del rotor, desde donde un distribuidor adecuado lo lleva al interior de la pared vertical perforada. Desde esta posición, la fuerza centrífuga empuja al vidrio radialmente hacia el exterior en forma de filamentos de vidrio individuales que salen por las perforaciones. De camino a la superficie de recogida, las fibras se pulverizan con una sustancia adhesiva apropiada antes de distribuirlas uniformemente sobre ella.
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Gracias a la naturaleza inorgánica de la lana de vidrio, ésta resulta de carácter incombustible y mantiene unas buenas propiedades térmicas y acústicas incluso a elevadas temperaturas. Su comportamiento frente al fuego es el de un material M1 o M0 (dependiendo de la sustancia adhesiva utilizada), es decir, no inflamable, y de mínimo poder calorífico. Su conductividad térmica, varía, de manera general, entre 0´032 y 0´045 W/(m·c) -a 10ºC-. Otras destacadas propiedades son las siguientes: es un material ligero, es inatacable por los agentes exteriores, y tiene buenas cualidades acústicas.
Panel sandwich de lana de roca En este caso, a diferencia del material anteriormente detallado, se elabora a partir de rocas diabásicas (rocas basálticas). La lana de roca se obtiene fibrando por centrifugación el material, controlando en el proceso los contenidos de sílice y de óxidos metálicos. Así, el chorro de fusión del caldo choca con el borde exterior de un rotor metálico, produciéndose el estirado mecánico y la aparición de fibras que tienen un diámetro medio de 4 µm. EMITIDO
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Las fibras generadas, una vez impregnadas con un encolado compuesto de aceite mineral y una resina, caen sobre un tapiz metálico en movimiento para después pasar por una estufa en la que un circuito de aire caliente asegura la polimerización del encolado. Este material generado es completamente incombustible (M0). Además, tiene un buen aislamiento térmico y acústico, y su durabilidad en el tiempo es irreprochable. No es un panel recomendable, al igual que el de lana de vidrio, para la construcción de almacenes refrigerados, ya que en los huecos presentes en los aislamiento de ambos paneles se puede condensar agua si el sellado de las juntas no es especial, permitiendo la aparición de puente térmico y por consiguiente un menor aislamiento y pérdidas de frío a través del panel.
Por otra parte, al igual que la lana de vidrio, tampoco se recomienda su instalación en almacenes frigoríficos porque debido a dichas condensaciones, en el caso, como ya hemos indicado, de que las juntas no sean especiales, podrían proliferar poblaciones de diversos tipos de bacterias y hongos que podrían llegar a afectar a los alimentos almacenados. Sólo utilizando juntas especiales entre paneles podría utilizarse este tipo de material. EMITIDO
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Funcionamiento de un almacén frigorífico
INSTALACIONES DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN MECÁNICA DE GASES: Este sistema es el que más se utiliza para enfriar este tipo de edificios, y se basa en tres principios fundamentales: • Todo liquido, para pasar a estado gaseoso, necesita consumir calor que roba del entorno que le rodea. Este calor se denomina calor latente de vaporización y se define como el calor necesario para cambiar un kilogramo de liquido que está a su temperatura de ebullición a vapor. Se expresa en Kcal o KJ por unidad de masa (Kcal/kg, KJ/kg). • La temperatura a la que se evapora o hierve un liquido depende de la presión que se ejerce sobre dicho liquido. • Todo vapor puede volver a condensarse convirtiéndose en liquido si se comprime y enfría debidamente. En el sistema de producción de frío por compresión mecánica, para enfriar un producto o un local, se hace evaporar un determinado liquido refrigerante en un aparato adecuado con el fin de que el calor latente necesario para la evaporación se extraiga de ese local o producto que se desee enfriar. EMITIDO
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Además, variando la presión sobre el liquido que se evapora y produce el frío, se modificará la temperatura de ebullición y por consiguiente se podrá regular la temperatura del local o producto a enfriar. Por otro lado, se recoge el vapor formado durante la ebullición del liquido refrigerante, se comprime en un compresor adecuado, reduciendo de esta manera su volumen y por tanto aumentando su presión, y se enfría en un condensador donde se convierte de nuevo en liquido, que puede evaporarse otra vez y producir mas frío. Los componentes principales de un sistema frigorífico por compresión mecánica son el evaporador, el compresor, el condensador, y la válvula de expansión o de regulación. A medida que el refrigerante circula a través de estos componentes pasa por un número de cambios de estado, volviendo siempre a su estado inicial. En estos tipos de circuitos, el refrigerante opera a dos presiones perfectamente diferenciadas, que son las que corresponden a la evaporación y a la condensación; por ello, en una instalación frigorífica de este tipo se habla de zona de alta presión y zona de baja presión. La descripción del ciclo a seguir es la siguiente; en el deposito, el refrigerante se encuentra en estado líquido a una cierta presión, y su paso al evaporador se controla mediante una válvula automática denominada de expansión o de regulación. EMITIDO
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Dicha válvula produce una estrangulación brusca de la sección por la que circula el fluido, lo que hace que la presión descienda a la entrada del evaporador. Esta bajada de presión en el evaporador hace que el refrigerante hierva y se evapore, absorbiendo el calor latente de vaporización del medio. El refrigerante en forma de gas es extraído del evaporador por el compresor, que lo comprime aumentando con ello su presión y temperatura, de forma que la temperatura a la que ahora condensa es superior a la temperatura que existe en el condensador. Mediante la acción de un fluido exterior (aire o agua) se extrae el calor del gas refrigerante; por lo que éste se enfría, y se condensa para volver al estado líquido. A partir de aquí es impulsado de nuevo hacia la válvula de expansión, comenzando otra vez el ciclo. TIPOS DE CONSERVACION FRIGORIFICA Según la utilidad del frío que se de, tendremos dos tipos de conservación frigorífica: Refrigeración de los alimentos: la temperatura del producto se mantiene entre -1 y 8ºC y prolonga unos días o unas semanas la vida útil de los alimentos. Congelación de los alimentos: la temperatura del producto se reduce por debajo de su punto de congelación con lo que una proporción elevada del agua que contiene cambia de estado, formando cristales de hielo. Prolonga durante semanas e incluso meses la vida útil de los alimentos. Si lo que tenemos en cuenta es la velocidad a la que tiene lugar la formación de estos cristales de los que hablábamos en el punto anterior, podemos decir que existen otros dos tipos de conservación frigorífica: EMITIDO
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• Congelación lenta: se lleva a cabo a temperaturas del orden de -15 a -25ºC y en la que el proceso de formación de cristales de hielo dura varias horas. • Congelación rápida o ultracongelación: se lleva a cabo a temperaturas del orden de -35ºC, y en el que el proceso de transformación del agua en cristales de hielo dura unos minutos (como máximo 2 horas). Este tipo de congelación conserva mucho mejor la estructura original del producto ya que los cristales de hielo formados son mucho más pequeños y no lesionan las células de los tejidos de los alimentos. Es la congelación que se lleva a cabo, habitualmente, en los túneles de congelación de muchos procesos productivos. REFRIGERANTES: DEFINICION Y TIPOS. CRITERIOS DE SEGURIDAD Un refrigerante es cualquier fluido que actúa como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de un foco caliente al evaporarse. El refrigerante en una instalación frigorífica debe tener las siguientes características: • Calor latente de evaporación alto. • Presión de evaporación superior a la atmosférica. • Punto de ebullición lo suficientemente bajo para que sea inferior a la temperatura de trabajo del evaporador. • Temperaturas y presión de condensación bajas • Inercia química. • Ha de ser inmiscible o totalmente miscible con el aceite del compresor. • Debe de ser químicamente estable. • Ha de ser soluble en agua. • No debe ser tóxico para el hombre. • Debe tener un impacto ambiental bajo o nulo. • Debe ser fácilmente detectable por el olfato. • Debe ser barato. EMITIDO
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A continuación vamos a repasar someramente la historia de este tipo de productos, y los tipos de refrigerantes que podemos encontrar actualmente en el mercado: Los primeros refrigerantes fueron el amoniaco (NH3), el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2). Estos refrigerantes presentaban grandes problemas de toxicidad, explosión y/o corrosión en las instalaciones donde estaban presentes, de modo que su utilización estaba restringida a usos industriales. Con excepción del amoniaco todos estos refrigerantes han dejado de usarse siendo reemplazados por otros denominados freones que aparecen en el mercado a partir del año 1928 y no presentan los inconvenientes de los primeros. El amoniaco, aún presente hoy y con excelentes resultados, se sigue empleando en instalaciones de gran tamaño debido a que es el refrigerante conocido que tienen el efecto frigorífico más alto. Es uno de los refrigerantes más baratos y fáciles de conseguir y tiene gran estabilidad química. Es inmiscible con el aceite, por lo que debe usarse un separador de aceite en la tubería de descarga del compresor hacia el condensador. Como inconveniente principal es que es tóxico, algo inflamable y puede llegar a ser explosivo en grandes concentraciones; sin embargo puede ser detectado fácilmente por el olor por lo que estos inconvenientes tienen poca importancia en industrias con alto nivel de control. Por otro lado, los freones son un grupo de refrigerantes derivados de hidrocarburos de bajo peso molecular, fundamentalmente derivados del metano y el etano, en los que alguno o todos sus EMITIDO
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átomos de H se han sustituidos por halógenos, normalmente flúor, cloro y bromo. En función de su composición estos refrigerantes pueden clasificarse en tres grupos: 1. CFC (clorofluorocarbonados): son hidrocarburos totalmente halogenados, es decir, todos sus hidrógenos están sustituidos por cloro y flúor. Se caracterizan por ser gases muy estables que persisten en la atmósfera muchos años y por tanto pueden llegar a la estratosfera donde destruyen la capa de ozono. Por este motivo dejaron de fabricarse y usarse a partir de 1995 según lo acordado en el Protocolo de Montreal. Ejemplos: el R-12 o diclorodifluormetano, y el R-11 o triclorofluormetano. 2. HCFC (hidroclorofluorocarbonados): son hidrocarburos halogenados que contienen un átomo de hidrogeno en su molécula, lo cual les permite oxidarse con mayor rapidez en la parte baja de la atmósfera, siendo su poder de destrucción de la capa de ozono menor. Son sustitutos a medio plazo de los CFC. Su uso y producción tendrá que estar reducido al 100 % en enero del 2030. Ejemplos: El R-22 o clorodifluormetano ODP= 0,05. 3. HFC (hidrofluorocarbonados): son derivados halogenados que no contienen cloro en su molécula, lo que le permite oxidarse con gran rapidez en capas bajas de la atmósfera, siendo su ODP= 0. Como ejemplos tenemos el R-152 o difluormetano. Por último, sólo indicar que el reglamento de seguridad de plantas e instalaciones frigoríficas divide los fluidos en tres categorías, según ciertos criterios de seguridad, y recomienda el uso de aquellos que sean menos tóxicos y menos inflamables. EMITIDO
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Estas categorías son: • Refrigerantes de alta seguridad: se incluyen todos los refrigerantes halogenados más utilizados actualmente. • Refrigerantes de media seguridad: como el amoniaco y otros residuos en desuso como son el SO2 y el CH3Cl. • Refrigerantes de baja seguridad: son los hidrocarburos gaseosos como el propano, butano y etileno, no utilizados habitualmente. INSTALACIONES DE REFRIGERACIÓN POR ENFRIAMIENTO INDIRECTO En ocasiones el enfriamiento no se obtiene por el contacto directo del evaporador con el espacio a enfriar, sino de forma indirecta, a través de la circulación de un liquido que ha sido previamente enfriada por el evaporador y después es bombeada a través de tuberías adecuadas hacia el recinto o producto a refrigerar. Este sistema de enfriamiento se denomina enfriamiento indirecto, y el líquido bombeado para refrigerar el producto, y que una vez esta caliente se recircula para volver a enfriarse en el enfriador del líquido, se denomina refrigerante secundario. Este sistema de refrigeración indirecto se emplea cuando hay que enfriar varias cámaras o distintos servicios, como por ejemplo la refrigeración de depósitos de fermentación, etc. También se emplea cuando la distancia que tiene que recorrer el refrigerante primario es grande, ya que las tuberías largas producirían perdidas de eficiencia frigorífica del sistema y el aumento de las fugas del refrigerante; y por último, en aplicaciones de frío donde no se pueden permitir contaminaciones del producto o del recinto a enfriar por posibles fugas del refrigerante.
EMITIDO
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Como refrigerante secundario se puede utilizar: • Agua en aplicaciones donde la temperatura deba mantenerse por encima de 0ºC. • Salmuera de NaCl y CaCl2: Las de CaCl2 se utilizan para temperaturas inferiores a -18ºC en una concentración de esta sal en agua de 30% en peso. La de NaCl se utiliza para -30ºC en una concentración del 23% en peso. • Soluciones con distintas concentraciones de anticongelante: Los anticongelantes más utilizados son de la familia de los glicoles: propilenglicol y etilenglicol. Otros materiales utilizados son también el metanol y la glicerina.
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Instalaciones de protección contra incendios recomendadas hasta ahora Hasta nuestros días, han sido varias las medidas e instalaciones de protección recomendadas para proteger este tipo de riesgos. De esta manera, si se tiene en cuenta el cumplimiento del RD-2267/2005 -Reglamento de Protección Contra Incendios en los Establecimientos Industriales-, en la mayoría de los casos (se podría decir que en un 98%) es necesario proteger estos almacenes mediante sistemas de rociadores. Los sistemas de rociadores recomendados hasta ahora, teniendo en cuenta las características tan especiales de estos almacenes (trabajan a baja temperatura, suelen tener gran superficie, pueden llegar a tener una gran altura, etc.), son: SISTEMA DE ROCIADORES SECOS Este sistema es básicamente igual que un sistema de tubería húmeda, con la diferencia de que en el caso del sistema de tubería seca la presurización necesaria para que el sistema se mantenga estable se consigue mediante aire comprimido, aguas abajo de la válvula de alarma, y con agua, aguas arriba de la válvula de alarma. Se deberá, por tanto, instalar un suministro permanente de aire para mantener la presión en la red de tuberías. Obviamente la presión de la instalación deberá estar siempre dentro de la gama de presiones recomendada por el fabricante de la válvula de alarma. EMITIDO
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La filosofía del sistema es la siguiente:
Presostato
A Alarma Hidráulica Válvula Abierta
A sistema de Rociadores
(Pi) Válvula Retención
Válvula Cerrada (Válvula de Prueba)
Aire
Acometida Red PCI
Válvula de Seguridad
(Po)
1. Para que el sistema se encuentre en reposo, Pi > P0. 2. El sistema se encuentra presurizado con aire. 3. El presostato se activa con el paso del agua a través de la válvula, y nos da señal eléctrica para indicar que el sistema ha actuado. 4. Cuando el sistema actúa, es debido a que Pi < P0, ya que la actuación de un rociador ha producido una depresión en el sistema.
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Cuando un rociador (1) se activa, la pérdida de presión en el sistema permite la apertura de la clapeta (2) de la válvula, llenando el sistema con agua.
1 Válvula
4
3
Suministro neumático
2
En sistemas grandes se puede incorporar un acelerador (3) para aumentar la velocidad de apertura de la válvula. Un dispositivo integral anti-inundación evita los problemas de paso de agua al acelerador.
El flujo de agua desde la cámara intermedia de la válvula activa un presostato (4) que hace sonar la alarma eléctrica, o bien activa una alarma hidrodinámica, o bien activa ambas alarmas de manera simultánea. Compresor Acelerador
Válvula
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SISTEMA DE ROCIADORES CON ANTICONGELANTE Son instalaciones de tubería húmeda, donde el agua que existe de manera continua en las tuberías esta mezclada, en cierto porcentaje, y siempre según el producto utilizado, con una solución anticongelante. De esta manera se intenta suprimir el retardo en la descarga de agua que sufren los sistemas de rociadores secos. Las limitaciones más importantes que existen con estos sistemas es que, según la normativa actual vigente (UNE-EN 12845), los sistemas de rociadores con anticongelante no pueden superar el número de 100 cabezas rociadoras por puesto de control, con lo que sólo podrían proteger superficies relativamente pequeñas, y que dicho porcentaje de anticongelante debe ser revisado cada 3 meses por el equipo o la empresa correspondiente de mantenimiento.
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Hay bastante diversidad de anticongelantes, como son el propilenglicol, el CaCl2, glicerina, otros glicoles, etc. Por último, tan sólo añadir como resumen que ambos sistemas de protección tienen serios inconvenientes, ya sea por el peligro de congelación del agua en las tuberías cuando se activa el sistema, o ya sea por la limitada superficie que puede proteger. OTROS SISTEMAS DE PROTECCIÓN Existen otros sistemas de protección, más sofisticados que los anteriores, desarrollados por otras empresas del sector. Podemos, por ejemplo, destacar el sistema ESFR-COLD, que como su propio nombre indica, esta formado por rociadores ESFR colocados a nivel de techo.
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En este caso las tuberías están llenas de una mezcla de agua y anticongelante presurizada. Dicha presión se consigue mediante un sistema con bomba que mantiene y controla la presión deseada.
Este sistema esta desarrollado por la empresa Viking.
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PERMATEC PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El sistema de inertización Permatec es un nuevo sistema, desarrollado por la empresa MINIMAX, casa matriz de PEFIPRESA, esta ESPECIALMENTE DESTINADO a proteger este tipo de edificios, es decir, edificios refrigerados, así como el material almacenado en su interior.
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No hay combustión sin oxígeno
Combustible
Existen dos principios fundamentales en los que basarse para explicar el funcionamiento de este sistema: 1. A partir de un determinado valor de oxígeno no puede existir la combustión. 2. Se puede aplicar a todos los materiales cuya combustibilidad es reducida por una reducción de la concentración de oxígeno en el aire del recinto donde están almacenados. Por tanto, el principio fundamental de este sistema que nos ocupa es el de eliminar el oxígeno del aire contenido en el interior del almacén, hasta conseguir llegar a un determinado
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valor en el que la ausencia de ese oxígeno no permita que se pueda iniciar un incendio, y si éste se inicia, que no pueda propagarse. Atmósfera normal
Atmósfera no combustible
20,9% O2
13,9% O2 Añadir N2
78% N2
85% N2
Disminución de combustibilidad
Es importante añadir que este sistema debe complementarse con un sistema de detección automática por aspiración, con el fin de detectar un posible incendio incipiente. Una vez activada la alarma del sistema de aspiración, se tomarían las medidas de extinción y/o control manuales oportunas.
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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA Este sistema se debe utilizar en áreas a proteger cerradas, como este tipo de almacenes que nos ocupan, pues para ir disminuyendo el nivel de oxígeno contenido en el aire se inyecta de manera controlada nitrógeno. Es este añadido de nitrógeno, como hemos indicado anteriormente, el que crea la atmósfera requerida para la no iniciación o posterior no propagación del incendio. El nitrógeno es extraído de la propia atmósfera, mediante la actuación de un compresor, que funciona a 10 bar, y que inyecta el aire atmosférico y lo conduce a través de una serie de filtros dentro del mismo sistema de membrana. La membrana divide el aire en dos líneas de gas, una enriquecida con nitrógeno y otra enriquecida con oxígeno.
Un vez el nitrógeno se ha ajustado a la pureza requerida (9599%), y un analizador ha chequeado el flujo de este gas, se inyecta en el área a proteger, en este caso el almacén, hasta que se alcance en el interior de dicho recinto el rango requerido para su correcta protección, que depende del tipo de material almacenado en el recinto. EMITIDO
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Los rangos de actuación del sistema se aproximan al 15% de concentración de Oxígeno, aunque, como ya se ha comentado, en función del contenido del área cerrada a proteger, se trabaja con concentraciones de oxígeno diferentes. Los umbrales mínimos de concentración de oxígeno siempre se encuentran por encima del umbral en el que se podría producir daño a las personas, tal y como se puede observar en la viñeta siguiente.
Altitud absoluta
Riesgo de fuego
Daño potencial a las personas
Contenido de oxígeno
7,500 m
8 Vol.-%
Peligro a la vida 6,000 m
10 Vol.-%
Excluido 4,500 m
12 Vol.-%
Dificultad 3,000 m
1,500 m
Sustancialmente reducido
15 Vol.-%
No peligroso 21 Vol.-%
0m
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Tal y como se observa en el gráfico, las personas pueden entrar en estas zonas protegidas, pues la atmósfera interior es similar a la que existiría si nos encontrásemos a unos 3.000 m. de altitud. Una vez el sistema ya esta en funcionamiento, y ha conseguido alcanzar el nivel de oxígeno necesario para la correcta protección del riesgo, el sistema se sitúa en posición de reposo. El sistema arrancará de manera automática gracias a los sensores colocados en el interior del almacén, que miden dichos niveles de concentración, y obviamente actúan de manera que al detectar una subida de dicha concentración de oxígeno ordenan la puesta en marcha del compresor con el fin de que inyecte, de forma controlada, el nitrógeno necesario para conseguir alcanzar de nuevo la atmósfera requerida. Deep-freeze store
21,00
35,00 30,00
19,00 18,00
25,00
17,00
20,00
16,00 15,00
15,00
14,00 13,00 12,00
10,00
Nitrogen Vol. [%]
De esta manera el sistema consigue mantener la atmósfera ideal de protección a lo largo del tiempo.
Residual oxygen Vol. [%]
20,00
5,00
11,00 10,00
0,00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150
Time [h]
EMITIDO
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VENTAJAS DEL SISTEMA PERMATEC con respecto a otros sistema de protección contra incendios para almacenes y centros logísticos refrigerados • Concepto económico y ahorrador de espacio. Es un sistema contra incendios que ocupa mucho menos espacio que los más utilizados hasta ahora, y que acarrea un menor coste. • No se requieren mallas de tuberías y/o boquillas. El suministrio de nitrógeno de la sala se realiza de forma centralizada desde un punto a través de una abertura. • No se requiere descarga de presión. • Sin problemas sanitarios por agentes extintores. Luego es ideal en este tipo de riesgo de almacenamiento de alimentos. Esquema de una instalación de Permatec
Supervisión del aire Tubería de producto Fuente de aire comprimido existente o compresor Instalación de separación de aire Supervisión de oxígeno residual y sistema de control
Además, este sistema proporciona protección al material que se almacena sin impactos negativos, tales como: • Cambios bruscos de temperatura. • Cortocircuitos. • Residuos de gas extintor. • Costes después del incendio. EMITIDO
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CERTIFICACION
Certificado VdS para el sistema PERMATEC
Norma de diseño VdS sobre sistemas de inertización permanente
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EJEMPLO DE UNA INSTALACION DE ESTE TIPO A continuación se incluye un ejemplo de las características que podría tener un sistema PERMATEC en un almacén frigorífico
Datos: Volumen protegido: 24750 m³ Entrada de aire fresco: 500 m³/h Materiales almacenados: comida ultracongelada y empaquetada Rango de control: 15,2 Vol.-% ÷ 14,8 Vol.-% oxígeno residual Sistema de membrana abierta para la producción de nitrógeno: Capacidad: 320 m³/hyj Pureza: 95 % Demanda de aire comprimido: 638 m³/h Dimensiones (L·A·H): 2400 x 1400 x 1900 mm Peso: 880 kg Compresor: Potencia: 90 kW Velocidad: 3000 U/min Dimensiones (L·A·H): 2150 / 980 / 2000 mm Peso: 1625 kg Tanque de presión: 2000 litros EMITIDO
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LISTADO DE REFERENCIAS EN EL EXTRANJERO Cliente
Sector empresarial
Alcance de la protección
Año
Datos del sistema
BHF-Bank
Créditos y seguros
Sala de datos de seguiridad y CPD
2000
Volumen: 450 m3 Nivel de Oxígeno: 12-12,5 % N2 caudal: 72 m3/h
Papalina
Industria de Alimentación y Tabaco
Almacén refrigerado
2000
Volumen: 24750 m3 Nivel de Oxígeno: 13-15 % N2 caudal: 320 m3/h
BfA
Administración pública
2 CPD’s
2001
Volumen: 534 + 303 m3 Nivel de Oxígeno: 14,8 – 15,2 % N2 caudal: 92 m3/h
TLG Treuhand Liegenschaften MbH
Administración pública
Sala de servidores
2001
Volumen: 125 m3 Nivel de Oxígeno: 14,8 – 15,2 % N2 caudal: 23 m3/h
Hallertaler Hopfenveredelung
Industria de Alimentación y Tabaco
Almacén refrigerado
2001
Volumen: 40832 m3 Nivel de Oxígeno: 12-12,5 % N2 caudal: 215 m3/h
Lehmkuhl
Comercial
Sala de servidores
2001
Volumen: 60 m3 Nivel de Oxígeno: 14,8 – 15,2 % N2 caudal: 6,0 m3/h
Kreissparkasse Hildesheim
Créditos y seguros
CPD’s
2002
Volumen: 300 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 16 m3/h
A. Würth GmbH
Metal e ingeniería industrial
CPD
2002
Volumen: 510 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 27 m3/h
August Rüggeberg GmbH
Metal e ingeniería industrial
Data security room
2002
Volumen: 80 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 8 m3/h
I.T.E.N.O.S. GmbH
Telecomunicaciones
4 CPD’s
2001
Volumen: 5700 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 184 m3/h
I.T.E.N.O.S. GmbH
Telecomunicaciones
3 CPD’s
2001
Volumen: 1900 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 90 m3/h
I.T.E.N.O.S. GmbH
Telecomunicaciones
1 CPD
2003
Volumen: 475 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 54 m3/h
Stihl
Metal e ingeniería industrial
Sala de Control
2003
Volumen: 125 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 6 m3/h
Sparkasse Friedberg
Créditos y seguros
CPD
2003
Volumen: 120 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 6 m3/h
Stadtwerke Herne AG
Suministro energético
Sala de Servidores
2004
Volumen: 288 m3 Nivel de Oxígeno: 15 % N2 caudal: 22 m3/h
EMITIDO
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LISTADO DE REFERENCIAS EN ESPAÑA Cliente
Sector empresarial
Alcance de la protección
Año
Datos del sistema
BERLYS
Alimentación.
Masa de pan congelada
2007
Volumen: 81000m3 Nivel de Oxígeno: 15% N2 caudal: 420m3/h
DELAFRIO
Almentación.
Masa de pan congelada
2007
Volumen: 79000m3 Nivel de Oxígeno: 15% N2 caudal: 420m3/h
DELFIN
Almentación.
Pescado congelado
2007
Volumen: 79000m3 Nivel de Oxígeno: 15% N2 caudal: 420m3/h
EMITIDO
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FOTOGRAFÍAS DE UNA INSTALACIÓN REAL DE PERMATEC
Vista general de la instalación
Compresores
Salida de los compresores Entrada al depósito
Depósito
Drenaje del depósito
Depósito
EMITIDO
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Filtro PD
Membrana
Separador
Salida de O2
Drenajes
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Entrada del N2 en el almacén
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Sistema de detección por aspiración Como ya se ha comentado anteriormente, y según se indica en la norma VdS, los sistemas de inertización deben complementarse con un sistema de aspiración con el fin de detectar un posible incendio incipiente. En este capítulo simplemente vamos a indicar características generales de este sistema de detección, ya que es de sobra conocido por todos nosotros. Como decíamos, el sistema clásico de detección por aspiración consta, de manera somera, de una unidad de detección láser de alta sensibilidad, un ventilador y unos tubos de muestreo. Es a esta cámara de alta densidad donde es conducido el aire aspirado desde los diversos puntos de muestreo (orificios) situados en los tubos dispuestos a diferentes niveles en las estanterías. La unidad de detección consta de un tubo rígido con un espejo especial en su interior y un fotoreceptor en el lado opuesto al espejo. Dicho espejo tiene un pequeño orificio a través del cual se dirige un potente haz de luz láser. Las partículas de humo son aspiradas y conducidas hasta la abertura del espejo, pasando por tanto a través del haz de láser. Esta interconexión entre el haz de láser y las partículas de humo produce una dispersión de la luz que es detectada por el fotoreceptor colocado en el lado opuesto al espejo. En ese momento el sistema activa la alarma.
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Los parámetros de la instalación dependerán de: • La longitud total de la tubería. • El diámetro de la tubería y de los orificios. • La distancia entre los orificios. • Que los ramales estén equilibrados. • Los orificios deben tratarse como detectores de humo a la hora de considerar su idoneidad.
Disposición de los tubos de aspiración en estanterías en altura
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Conclusiones Como ya se ha comentado anteriormente, los sistemas de extinción utilizados hasta ahora (rociadores secos, húmedos con anticongelante, etc.), tienen los siguientes inconvenientes: 1.
Es posible que el agua que tenga que discurrir por la tubería de la instalación se congele antes de descargar en los rociadores, por lo que el sistema podría ser del todo ineficaz.
2.
Para almacenes de gran superficie son sitermas del todo ineficaces, pues a partir de ciertas longitudes de tubería, y dependiendo de la temperatura a la que trabaja el almacén, el agua que transcurriría por la tubería en caso de la apertura de un rociador es seguro que quedaría congelada.
3.
Para sistemas húmedos con anticongelante, no se recomienda que se sobrepase la norma de los 100 rociadores por puesto de control, por lo que este sistema, por regla general, sólo podrá proteger una superficie muy limitada - con alguna excepción posible, como el sistema ESFR-COLD -.
4.
El deflector de cada rociador puede no ser eficaz al congelarse gotas de condensación en su superficie, con lo que cambia su configuración y manera de distribuir el paraguas de agua de la descarga, haciendo que el sistema, a la hora de extinguir o controlar un posible incendio, pueda no ser eficaz.
5.
Una vez haya funcionado el sistema de extinción, existen dos opciones, una que todo el sistema deba ser desmontado para eliminar el agua congelada en su interior, o bien descongelar todo el almacén frigorífico, con las consiguientes pérdidas económicas.
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6.
Dificultades importantes a la hora de efectuar el mantenimiento de la instalación, por las bajas temperaturas que existen en el interior del almacén, y las alturas de almacenamiento.
Por el contrario, el sistema PERMATEC de inertización que ofrece PEFIPRESA no presenta ninguno de los anteriores inconvenientes, habiéndose demostrado, en la teoría y en la práctica, que es un sistema eficaz, de fácil mantenimiento, de instalación relativamente sencilla, y totalmente automático.
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