Ingeniería Conceptual Sistema contra incendio IC – 400 - 01
Lozano Lozano & Asociados Aso ciados Proyecto Proyecto No 400
Elaborado por: G. Lozano
Valencia, Julio Jul io 9 de 201 2012 2
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Ingeniería conceptua conceptuall del sistema contra incendio Proyecto Agrario Socialista José Inacio de Abreu e Lima
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Proyecto
Sistema de Protección contr a incendio
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Contenido Resumen Ejecutivo 1 1.1
DOCUMENTACIÓN .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 1 2
DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES ......................... .................................... ...................... ...................... ..................... ..................... ................... ........ 3
3
EL PELIGRO DE INCENDIO ...................... ................................. ...................... ...................... ..................... ..................... ...................... ...................... ................... ........ 5
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4 4.1 4.2 4.3
EDIFICIO DE PREPARACIÓN............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ......................... ........... 7 EL PELIGRO DE INCENDIO EN LAS PLANTAS DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTE .......................... ........................................ ............................ ..................... ....... 8 EL PELIGRO DE INCENDIO EN PLANTA DE REFINACIÓN DE ACEITE.......................... ........................................ ............................ ............................ ..................... ....... 9 EDIFICIO DEL EMBACE DEL ACEITE DE SOYA (EDIFICIO 39) .......................... ........................................ ............................ ............................ .......................... ............ 12 )........................................ ............................ ............................ ................ .. 14 ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS LÍQUIDOS (38 EN EL LAYOUT).......................... ALMACENES ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 15 EL PELIGRO DE INCENDIO EN ÁREAS DE OFICINAS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 19 LABORATORIOS ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 20 ÁREAS 21 Y 27 ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 22 EL PELIGRO DE INCENDIO EN ÁREAS DE TALLERES ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 27 PLANTA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 28 REQUERIMIENTOS DE LA NORMATIVA VIGENTE ............................... .......................................... ...................... ..................... ................ ...... 29 REQUERIMIENTOS SEGÚN NORMAS COVENIN ............................ .......................................... ............................ ............................ ........................... ....................... .......... 29 REQUERIMIENTOS SEGÚN NORMAS DE FM GLOBAL ........................... ......................................... ........................... ........................... ............................ ................... ..... 30 REQUERIMIENTOS SEGÚN NORMAS NFPA ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 31
5 5.1 5.2 5.3
ALCANCE ................................................................................................................................... 1
DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO ........................ ........................ 33 SISTEMA DE EXTINCIÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 33 SISTEMA DE DETECCIÓN, VOZ Y ALARMA .......................... ........................................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 34 ELEMENTOS INICIADORES DE ALARMA ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 37
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Resumen Ejecutivo El sistema de protección contra incendio propuesto para el Proyecto Agrario Socialista J osé Inacio Inacio de Abreu e Lim Lima, a, toma toma en consideración los objetivos objetivos siguientes: •
•
•
De protección de la vida, por medio de una comunicación rápida y efectiva de una condición que ponga en peligro la vida de las personas dentro de las instalaciones. De la protección de la propiedad y la continuidad de operaciones por medio de una protección total por medio de sistemas de rociadores automáticos. De la continuidad operativa, iniciando los procedimientos de emergencia rápidamente para minimizar los daños por incendio. El sistema de detección será del tipo inteligente y direccionable con capacidad de Voz y alarma. Su diseño modular permitirá su construcción por fases y ampliaciones ampliaciones futuras. futuras. El E l sistem sistema a dispondrá de un sit s itio io constantemente atendido donde se instalará la Central de supervisión del sistema. El sistema de voz y alarma, permitirá una comunicación entre la central de supervisión y cualquier área de la planta. Se realizará una zonificación de este sistema que facilite la evacuación parcial o total del personal de la planta. Igualmente se ha hecho un resumen de la normativa legal vigente en Venezuela y de normativas internacionales reconocidas como FM Global y NFPA.
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SÍSMICA CA Ingeniería Conceptual Sistema contra incendi o Proyecto Agrario Socialista José Inacio de Abreu e Lima 1 Alcance El presente informe se ha basado en la información suministrada por SÍSMICA CA de las futuras instalaciones de instalaciones de Proyecto Agrario Socialista J osé Inacio de Abreu e Lima El informe incluye los siguientes aspectos: •
Descripción de las instalaciones
•
El peligro de los incendios
•
Los objetivos de la protección contra incendio
•
Requerimientos de la normativa vigente
•
Ingeniería conceptual de los sistemas de protección contra incendio 1.1 Documentación
La siguiente documentación ha sido utilizada para la elaboración del estudio presente: Normas Covenin •
•
•
•
•
COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios” COVENIN 810:1998 “Características de los medios de escape según el tipo de ocupación”. COVENIN 1331:2001 “Extinción de incendios en edificaciones. Sistemas fijos de extinción con agua con medio de impulsión propio” COVENIN 1376:1999 “Extinción de incendios en edificaciones. Sistema fijo de extinción por agua. Rociadores. COVENIN 1040-1989 “Extintores portátiles generalidades”
Normas NFPA Lozano & Asociados
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Planos y Documentos
Se incluiran todos los planos y documentos suministrados
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2 Descripción de las instalaciones La planta Proyecto Agrario Socialista J osé Inacio de Abreu e Lima, ubicada en la zona industrial El Tigre, estado Anzoátegui. , ocupa un área de aproximada de 65.400 m2.
Figura 1 Proyecto Agr ario Socialista José Inacio de Abreu e Lima
La planta tiene un grupo de edificaciones bien definidas por su uso. A continuación se indican las edificaciones consideradas: • •
Edificio16 Almacén de Harina y Cascara Edificio 17 Expedición de Harina y Cascara
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• • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • • • • • •
Edificio 18 Recibimiento de insumos Edificio 19 Fabrica de ración Edificio 20 Expedición de ración a Granel Edificio 21 Área para sala eléctrica, sala de control Edificio 22 Almacén y expedición de ración embolsada. Edificio 23 Casa de medición Estación 24 Descarga de Hexano Edificio 25 Planta de extracción a ) Área del Extractor o o b) Área Destilación c) Área Tostador o d) Sala de control o Edificio 26 Refinería Edificio 27 Casa de fuerza de refineria Área 28 Zona de tanques 02 Edificio 29 Baños Estación 30 Descarga de químicos y expedición de aceite Área 31 Zona de tanques 01 Edificio 32 Silo pulmón 600 tn Edificio 33 Secador de Soya (Futuro) Edificio 34 Preparación Edificio 35 Taller mecánico Edificio 36 Caldera Edificio 37 Laboratorio 38 Zona de tanques 03 Edificio 39 Fabricación de alimentos Área 40 Área de tratamiento de efluentes Área 41 Zona de tanques 04 (Futuro) Edificio 42 Hidrogenación (Futuro)
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3 El peligro de incendio Las principales causas de incendio en la industria de Manufactura y los almacenes, según un estudio de la NFPA sobre grandes incendios, son: la falla en equipos eléctricos, llamas abiertas y objetos calientes, actividades de corte y soldadura, ignición espontánea y la mala práctica de fumar.
Fuentes de ignición Instalaciones de Manufactura 4% Equipos electricos
8% 33%
13%
Llamas abiertas Objetocs calientes Corte y soldadura Equipos con llamas
11%
Ignición espontánea 16%
15%
Cigarrillos
Figura Fuentes de igni ción en plantas de manufactu ra (NFPA)
Fuentes de ignición Almacenes 7%
6%
Equipos electricos 29%
9%
Llamas abiertas Objetos calientes Corte y soldadura
9%
Equipos con llamas 6%
Ignición espontánea 34%
Cigarrillos
Figura Fuentes de igni ción en áreas de almacenamiento (NFPA) Lozano & Asociados
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La necesidad de sistemas automáticos de detección y de extinción ser hace notoria cuando se analiza la hora de ocurrencia de los incendios en las áreas de manufactura.
Estado operacional de la planta a la ocurrencia del incendio Nadie en la Instalación
En pleno funcionamiento
Funcionamiento parcial
Otros
5% 6%
36%
53%
Figura Estado operacional de las plantas al momento del incendio (NFPA)
Horario de los incendios en instalaciones Industriales 12 AM a 6 AM
6 PM a 12 AM
Medio dia a 6 PM
6 AM a Medio dia
17% 36% 20% 27%
Figura
Hora a la cual ocurren los incendios en la industr ia (NFPA)
Casi un 60% de los incendios ha ocurrido cuando la instalación se encuentra sin personal adecuado y un 63% en horas no laborables.
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3.1 Edificio de preparación
El propósito de la preparación consiste en modificar la semilla en una forma que es adecuada para la extracción rápida y eficaz por prensado mecánico o por extracción con disolvente. Es una sucesión de varios de los siguientes procesos: •
• •
•
Descascarado de semillas, para aumentar el contenido en proteínas de la harina desengrasada, Cracking, para reducir el tamaño de partícula de las semillas, Cocina, para reducir la viscosidad del aceite y ajustar la humedad contenido, Descamación, para romper la estructura celular de las semillas rotas, y algunas veces expansión, para mejorar los parámetros de extracción.
http://www.optimumengineering.com.au/ProjectManagement
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http://www.trt-etgo.com/slideshow.swf
3.2 El peligro de incendio en las plantas de extracción por solvente
Local donde será realizada la extracción del aceite de soya por solubilización por solvente. El solvente ha ser utilizado es el hexano, tiene una temperatura de inflamación de -21.7 °C, una temperatura de ebullición de 61 ºC y se ha clasificado como inflamable IB. La masa específica del líquido varía de 0,67 a 0,70 kg/m3 y la del vapor es de 2,999 (en relación al aire). Toda la planta trabaja sobre vacuo de forma que no existe la dispersión del solvente en el área. El edificio tiene una altura de 20 metros, un área de proyección en el suelo aproximado de 450 m2 y tiene su estructura metálica apoyada en bases de hormigón, con tejado y cierre lateral con tejas metálicas. Alrededor del edificio existe una canaleta que en caso de fuga conduce todo el solvente para un decantador (solvent trap) lateral a la industria, de donde el solvente será recogido. La planta tiene su parte eléctrica a prueba de explosión y clasificada. Toda la planta será construida de acuerdo con la NFPA 36. El peligro de esta área está relacionado con el peligro de incendio de las materias primas que se utilizan y el solvente. Un derrame de un líquido inflamable como el hexano puede conducir a un incendio con graves consecuencias.
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http://www.desmetgroup.com./ Figura
Planta de extracci ón
En vista de que se como solvente el hexano, es necesario limitar el área que un derrame pueda ocupar. Esto se hace por medio de brocales en el sitio donde se van a trasegar los líquidos.
Figura
Incendio tipo charco de liqui do
A manera de ejemplo, para regueros de más de 100 litros, por cada litro de liquido se forma un charco no confinado (de unos 2.8 mm de espesor) y por cada litro se cubre unos 0.36 m2. Por ejemplo un tambor de unos 220 litros puede cubrir un área cercana a los 80 m2. Otra medida preventiva importante es la de evitar las fuentes de ignición de cualquier tipo, especialmente las relacionadas con las instalaciones eléctricas. 3.3 El peligr o de incendio en planta de refinació n de aceite
Capacidad: 120 t/día – 5 t\h Lozano & Asociados
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El aceite desgomado producido en la extracción recibe en la refinería tratamientos físicos y químicos con la finalidad de remover componentes que perjudican la calidad del producto, principalmente el aspecto visual, el sabor y el olor. El aceite recibe tratamiento con H3PO4 y NaOH, y después de ser filtrado es calentado aproximadamente 230 ºC el proceso se realiza al vacío (entre 1 y 2 mmHg). El edificio del refino será construido de estructura metálica, sobre bases de hormigón, con cierre lateral de tejas metálicas, con un área de proyección en el suelo aproximada de 440m2 e altura de 25m.
http://www.desmetgroup.com./
http://www.trt-etgo.com/slideshow.swf&docid=BWCA55bXGagL-M&im
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http://www.desmetgroup.com./refining.html#Anchor-Neutralisation-47857
El peligro de incendio en el proceso de refinación se debe a la presencia de solvente residual utilizado en el proceso de extracción. En países tropicales con temperaturas en exceso de los 30 °C se pueden crear atmosferas explosivas dentro de tanques y equipos de proceso.
Fig.
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Concentración de solvente residual (RSC)
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3.4 Edificio del embace del aceite de soya (Edific io 39)
El edificio con las 03 plantas mencionadas tendrá un área de proyección en el suelo aproximado de 8.700 m2 y altura de 7m y será construido de estructura metálica apoyada sobre zapatas de hormigón, con cierre lateral en bloques de hormigón y de tejas metálicas trapezoidales y cobertura con tejas metálicas. 3.4.1 Aceit e Refinado Envasado
Capacidad - 10.000 botellas/h – 500 cajas/h – 9,4 t/h . El aceite refinado producido por la refinería es embotellado en botellas de PET de 1.000 ml con inyección de nitrógeno, que son sopladas en la planta por un compresor de 40 bar. Las botellas son embaladas en cajas con 20 unidades y las cajas apiladas en paletas de madera de 1,2m x 1,0m. Lozano & Asociados
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3.4.2 Bebida a Base de Soya (BBS)
- 2.000 l/h con 4% de proteína La soya es molida, tratada con solución de bicarbonato de sodio y la mezcla es esterilizada y decantada para separar la base del material sólido, recibiendo en la secuencia el jugo de fruta concentrada para mejor sabor del alimento.
http://www2.cocamar.com.br/Portal/industria/bbs.jpg La BBS será embalada en embalajes de cartón (tipo tetrapack) con capacidad de 200, 500 y 1.000ml y estas por su vez son encajonados y apilados en paletas de madera de 1,2m x 1,0m. Todo el proceso es mecanizado, utilizando aproximadamente 5 personas continuamente. 3.4.3 Proteína Textur izada de Soya (PTS)
Capacidad - 12 t/dia – 500 kg/h La materia prima para la producción de la Proteína Texturizada de Soya (PTS) es la harina de soya tostada por la extracción. Lozano & Asociados
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El producto sale de la extrusora de acuerdo con la conformación de la matriz utilizada siguiendo para un secador para el ajuste de la humedad y después de seca es embalada en bolsas plásticas, siendo en la secuencia encajonados en cajas de cartón y acumulados en paletas de madera.
http://www.cnsbn.com/upLoad/product/month_1205/201205301418536971.jpg
http://www.foodgm.com.img.800cdn.com/UploadFiles/2012627155733885.jpg
Todo el proceso es mecanizado, utilizando aproximadamente 5 personas continuamente. 3.5
almacenamiento de prod uctos líquidos (38 en el layout)
Hay cuatro (4) áreas para el almacenado de productos líquidos: •
Una para los aceites desgomado y refinado (28);
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• • •
Otra para los tanques intermediarios del refino y químicos (29), Los tanques de agua (industrial, emergencia y ablandada) (30) y En el edificio del envase donde habrá almacenado del aceite de soya envasado y bebida a base de soya (BBS) (38).
Todos os tanques son metálicos, a excepción del tanque de ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido graso. Todos los productos son almacenados a granel, a excepción del aceite de soya embalado y de la BBS que son almacenados en frascos de PET y cajas del tipo “tetra-pack” respectivamente y acondicionados en cajas paletizadas. 3.6 Almacenes 3.6.1 Almacén de harina
http://www.standard-club.com/docs/StandardSafetySeedcake(final)-2.pdf
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3.6.2 Almacén de materias primas y material de empaque
3.6.3 Almacén de infl amables
3.6.4 El problema de incendio en los almacenes
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Figura
Incendio en almacén
3.6.5 Almacenamiento interior de paletas de madera
En muchas industrias es una práctica común el almacenar paletas de madera vacías. Sin embargo, el rápido crecimiento de los incendios, las altísimas tasas de generación de calor y la gran altura de las llamas causan un rápido colapso de las estructuras de acero no protegidas. El crecimiento de los incendios en este tipo de materiales es extremadamente rápido. Como se puede apreciar en las figura 41 de un incendio en una ruma de paletas de madera de 0.46 m de alto. En unos 5
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minutos las llamas alcanzan una altura de 1.55 m. y tasa de generación de calor de más 1000 kW.
Figur a 41
Fuego de paletas de madera Altur a 0,46 m (1.5 pies)
(a) (b) (a) Altura 1.8 m (6 pies) roc iadores operando a 0.21 gpm/pie2 (b) Altura 2.44 m (8 pies) rociadores operando a 0.45 gpm/pi e2
Altura 4.6 m (15 pies) rociadores operando a 0.60 gpm /pie2 Lozano & Asociados
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3.7 El peligr o de incendio en áreas de ofic inas
De ocurrir un incendio en un cubículo típico de oficina, el cual es factible por la presencia de equipos electrónicos, fotocopiadora, impresoras y la carga normal de material combustible que hay, el incendio tendrá un crecimiento del tipo moderado a rápido con tasas de generación de calor de 1 MW a 7 MW en unos 5 minutos. Se llenará de humo todo el edificio por la ausencia de barreras (paredes y puertas) que eviten la propagación del humo y gases calientes, debido a la ausencia de rociadores el fuego se encargaría de consumir todos los combustibles que existan.
Figura 39
Inicio y crecimi ento del fuego en estación de trabajo
En caso de que ocurra un incendio durante las horas laborables, a posibilidad de éxito de extinguir el incendio en una fase inicial es bastante alta, por lo menos de un 75% si el personal está entrenado para usar los extintores portátiles. Si el personal no está entrenado en el uso de los extintores portátiles, las perdidas serian totales. http://www.youtube.com/watch?v=G6lLbDQcJ yA 3.7.1 El peligr o de incendio en depósitos Lozano & Asociados
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La posibilidad de ignición en los almacenes es remota, sin embargo, cuando esta tiene lugar y ocurre un incendio, son a menudo difíciles para controlarlo y extinguirlo. El método de protección contra incendio más práctico y preferido es por medio de rociadores automáticos, complementado por métodos manuales.
Figura 40
Fuego en un depósito de materiales comunes
Los incendios en depósitos tienden a ser severos. Un incendio típico en una ruma sólida, se propaga por el exterior de la misma hacia arriba en forma de abanico. El fuego precalienta las superficies superiores preparándolas para que se quemen e irradia calor a las superficies verticales vecinas propagando las llamas. Una vez que dos superficies paralelas se están quemando existe una realimentación de calor que produce un incendio de crecimiento rápido y altas tasas de generación de calor. En esta fase inicial el incendio depende del material de empaque y la duración de incendio va a depender del combustible interior. 3.8 Laboratorios
El peligro de incendio en los laboratorios usualmente es bajo debido a las cantidades pequeñas de materiales inflamables que usualmente se manejan. Sin embargo, cuando se manejan cantidades apreciables de inflamables y/o no existen procedimientos adecuados para el almacenamiento y manejo de estos, se pueden presentar serios incendios en dichas instalaciones. Hay que tener presentes que existen muchas fuentes de ignición (mecheros, hornillas, hornos, etc.) Los principios de protección contra incendio en laboratorios más importantes son:
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•
• • •
Limitar la cantidad de sustancias inflamables, combustibles y oxidantes. Igualmente controlar la cantidad de materiales altamente reactivos. Control de las fuentes de ignición. Detección temprana de incendio. Extinción manual y/o automática.
Incendio en laboratorio de química de la Universidad NM State Enero15 de 2001
Son muy variados los materiales inflamables que se encuentran en los laboratorios, desde materiales comunes como papel, libros, muebles de madera o fórmica, materiales inflamables como acetona, hexano y otros materiales reactivos. Ensayos realizados, han demostrado que la ignición de un reguero de un (1) galón (3.78 litros) de líquido inflamable, puede producir temperaturas a nivel de techo del orden de los 4650C durante el primer minuto, a los dos minutos de 7600C. La temperatura seguirá aumentando cuando otros combustibles alimenten el fuego. El reguero de 1 galón de líquido inflamable puede cubrir un área de 1.9 m2 y producir un ambiente explosivo en volumen tan grande como 57 m3. Si es necesario mantener cierta cantidad de estos productos dentro del laboratorio, utilizar un armario de madera para su almacenamiento. Dicho
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armario debe cumplir con los requerimientos de NFPA 30 "Flammable and Combustible liquids Code". Los laboratorios se deben dotar de un sistema de detección de humo del tipo fotoeléctrico y de un sistema de extinción automático a base de rociadores para riesgo ordinario grupo 1. Igualmente, hay que dotar el laboratorio con extintores con capacidad de al menos 20-BC.
Sinsheimer Laboratorio de la UC Santa Cruz. Controlado por un rociador Mayo 31 de 2004.
3.9 Áreas 21 y 27 3.9.1 El peligr o de incendio en áreas con equipos electrónicos
En al ambiente altamente competitivo de nuestros días, donde las empresas son altamente dependientes de sus sistemas de control, información y de comunicaciones. Es indispensable contar con un sistema de detección de humo muy temprana, y que personal entrenado pueda responder al sitio, antes de que el servicio que presten los equipos se vea interrumpido. La información que se ha recopilado es válida para salas donde se alojan equipos de computación, telecomunicaciones, control y supervisión de procesos. Basados en las extensivas pruebas que se han realizado en estos ambientes, se puede concluir con razonable confidencia que la mayoría de los incendios que se esperan dentro de equipos electrónicos e instalaciones de cables se caracterizan por lo siguiente: •
Se inician normalmente por recalentamiento, cortos o un arco dentro del equipo o de cables.
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•
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•
•
•
Son de baja tasa de generación de calor (a menudo menos de 5 Kw a 10 Kw), produciendo corrientes convectivas muy débiles, usualmente por un período considerable de tiempo. Producen toda una variedad de productos de combustión, a menudo corrosivos y tóxicos, que causan daño a los equipos y a las personas. En incendios de este tipo la tasa de generación de energía es pequeña (menor a 5kW) y por lo tanto los gases producidos por el incendio no poseen tanta energía y pueden ser desviados por corrientes de aire o verse estratificados impidiendo que lleguen a los detectores en las etapas tempranas de los mismos. Como consecuencia al retardo en la detección de los incendios en las salas de equipos electrónicos, los productos de combustión generados son frecuentemente corrosivos, tóxicos o de otras maneras dañinos a los equipos y las personas. Esto implica que puede estar ocurriendo bastante daño aún cuando no exista daño por calor. El uso de aires acondicionados de alto volumen hacen que sea aún más difícil para los humos el llegar a los detectores. Frecuentemente el humo se ve diluido y/o su flujo dirigido lejos de los detectores. Existen estudios que demuestran que algunos detectores no se activan con determinados incendios aún cuando las salas estaban visiblemente llenas de humo y no era posible seguir trabajando allí. Uno de estos estudios fue realizado por la AT&T y demostró que para incendios de alrededor de 1 Kw los humos se veían severamente afectados por sistemas de aire acondicionado de mediana capacidad.
Figura 43
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Incendios en equipos electróni cos
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Una forma de compensar el retardo en la detección por los factores ya mencionados, es la de incrementar la cantidad de detectores instalados en la sala (el estudio de AT&T recomienda utilizar como máximo un espaciamiento de 200 pie2 por detector) y/o utilizar otros tipos de detección (por ejemplo detectores de humo lineales, detectores de gas). Por otra parte, en años recientes se han desarrollado detectores por muestreo de aire que son capaces de detectar casi cualquier incendio en tiempo mucho menor a los detectores convencionales. Sin embargo a pesar de su costo elevado, constituyen una alternativa cuando se requiere detectar incendios en etapas muy tempranas para llevar al mínimo los posibles daños por incendio. Debe recordarse que en muchos casos los daños causados por los humos pueden ser iguales o mayores a los daños causados directamente por el fuego.
3.9.2
El peligr o de incend io en los Transformadores
Los transformadores contienen generalmente la mayor cantidad de material combustible dentro de una subestación. Por lo tanto, debe darse especial atención a su ubicación y protección contra incendio. Los aceites dieléctricos utilizados son del tipo mineral con una temperatura de inflamación o punto de incendio de 150oC (302oF) y un punto de autoignición del orden de los 3320C. Todos los incendios ocurridos en transformadores con aceite mineral se debieron a la expulsión del aceite y la subsiguiente ignición. . Los incendios en transformadores -que utilizan aceite mineral como aislante- resultan principalmente de fallas en su aislamiento. Estas pueden ocurrir por sobrecargas, sobretensiones debidas a rayos o maniobras de conexión o desconexión, deterioro gradual del aislamiento, bajo nivel de aceite, humedad o acidez en el aceite, falla de un aislador (bushing). El arco que sigue a la falla eléctrica puede vaporizar el aceite, creando una presión suficiente para expeler el aceite por el tanque o romper el transformador. El derrame de aceite encendido puede extenderse de 15 a 30 metros de distancia del transformador, dañando instalaciones, equipos de medición y control, o líneas de alto voltaje expuestas. La magnitud del tamaño del área de incendio, se puede estimar sobre la base del volumen de aceite. Cuando no hay restricción, un reguero de aceite sobre una superficie de concreto pintada con epoxi, por cada m3 de aceite derramado se cubre en un área aproximada de 40 m2 con una profundidad de 25 mm aproximadamente. Lozano & Asociados
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El escenario más severo de incendio en un transformador es el que se obtiene de un incendio tipo charco. La severidad del daño puede limitarse al transformador solamente (si existen barreras o espaciamientos adecuados), o puede afectar transformadores adyacentes, edificaciones u otras estructuras.
Figura 46
Incendio en sótano con transformador en aceite
http://www.firehouse.com/showcase/photostory/washington-dc-firefightersbattle-historic-hotel-fire Incendio en Washi ngton DC, Agosto 14 de 2010
Figura 47
Incendio en sótano con transformador en aceite
http://www.nytimes.com/imagepages/2010/02/11/nyregion/11explosioncityroom.html Febrero 11 de 2010, Av, Las Americas en Chelsea, Massachusetts. USA. Lozano & Asociados
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3.9.3 El peligr o de incendio en las Salas eléctricas (Switchgear)
El equipamiento de maniobra, conexión, desconexión, medición, regulación y de protección asociados con las subestaciones son una parte vital de todo sistema de distribución de electricidad, pero también han dado origen a incendios los cuales han dañado estos equipos y causados grandes pérdidas asociadas a la actividad productiva. La fallas en estos dispositivos son frecuentemente causados por arcos eléctricos ocasionados por conexiones flojas, filtración de agua, contaminantes conductivos en el ambiente. Otras causas de las fallas son los rayos, arcos de bajo voltaje, sobrecargas, rotura de interruptores inadecuados. Adicionalmente ocurren los cortocircuitos y fallas a tierra causadas por pájaros, roedores o iguanas, incluso por personas que se encuentran trabajando cerca de estos equipos.
Figur a 48
Incendio en sala eléctric a
http://nihrecord.od.nih.gov/newsletters/02_17_2004/story02.htm
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Figura 42
Explos ión de gabinete en sub estación
Los incendios en los gabinetes que albergan este equipamiento, en su mayoría afectan solamente los equipos del gabinete donde ha ocurrido el evento. La construcción metálica de estos y sus separaciones evitan la propagación del fuego. Por lo general este tipo de sala no presenta un peligro grave de incendio si se mantienen libres de materiales combustibles comunes (papel, cartón, madera, trapos, etc.) Las labores de mantenimiento preventivo y limpieza son prioritarias para mantener una buena seguridad en materia de protección contra incendio. 3.10
El Peligr o de Incendio en Áreas de Talleres
Los principales peligros de incendio en los talleres se deben principalmente a la presencia de líquidos combustibles o inflamables que se utilizan en las labores rutinarias de mantenimiento (solventes para la limpieza de partes, pinturas y a veces combustible de vehículos). Las posibles fuentes de ignición más importantes son: labores de soldadura, corte y esmerilado. También son comunes las chispas producidas por arcos eléctricos en el caso de equipos eléctricos defectuosos. Todas las anteriores tienen capacidad de iniciar un incendio. Estadísticas recientes de países industrializados (NFPA Oct. 2009) revelan para la ocupación industrial y de manufactura la siguiente información: •
• •
El 30 % de los incendios ocurren en los talleres y en labores de corte y soldadura El 9% Contenedores de basura y desechos El 8% Equipos e instalaciones eléctricas
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Aunque un buen número de incendios son controlados por medio del uso de extintores aquellos donde hay suficiente combustible pueden progresar hasta destruir completamente un taller de construcción liviana sin rociadores. 3.11 Planta de tratamiento de efluentes
La función de la planta de tratamiento de efluentes es remover los constituyentes objetables desde el punto de vista ambiental y poder desechar el agua por los servicios públicos sin causar ningún daño al ambiente o a la salud. Los riesgos potenciales de incendio en estas instalaciones, se deben principalmente a: 1) Riesgo del agua a ser tratada (por contaminación con inflamables). 2) Riesgo de los productos utilizados en la planta. 3) Materias producidas por la planta. Es importante evaluar la posibilidad de que un derrame de líquidos inflamables o combustibles contamine las aguas residuales y pueda crear un problema de incendio o explosión en la planta de tratamiento. Por ejemplo, el uso y desecho de hidrocarburos como gasolina, kerosene, aceites o solventes pueden crear una situación peligrosa en la planta. En las áreas de tanques, floculador, filtros, tratamiento biológico, etc., no hay un riesgo de incendio apreciable. La protección con extintores en caso de un incendio del tipo eléctrico y las mangueras contra incendio de hidrantes cercanos son suficientes en caso de un incendio debido a algún combustible incidental.
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4 Requerimientos de la normativa vigente 4.1 Requerimientos según Normas COVENIN
La normativa en materia de protección contra incendio vigente se encuentra en las normas COVENIN las cuales son de obligatorio cumplimiento. Para esta planta, aplican las siguientes normas: •
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•
•
•
COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios” COVENIN 810:1998 “Características de los medios de escape según el tipo de ocupación”. COVENIN 1331:2001 “Extinción de incendios en edificaciones. Sistemas fijos de extinción con agua con medio de impulsión propio” COVENIN 1376:1999 “Extinción de incendios en edificaciones. Sistema fijo de extinción por agua. Rociadores. COVENIN 1040-1989 “Extintores portátiles generalidades”
4.1.1 Clasificaci ón según Normas COVENIN
De acuerdo a la norma COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios”. La planta de Planta se Soya de Maracay, se clasifica como Industrial especial. Adicionalmente hay áreas destinadas a las siguientes ocupaciones: Almacenes de materias primas y productos terminados Oficinas Por tanto se trata de una edificación de ocupación mixta, a continuación se analizan los requerimientos para cada una de las diferentes ocupaciones. . • •
4.1.2 Requerimientos de ocup ación Indus trial Especial Sistemas de detección, alarma y extinción
De acuerdo a la norma COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios” y según la tabla 10 “Sistemas de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones industriales” se requieren:
Sistema de alarma general de activación automática Sistema de detección automática. Lozano & Asociados
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Estaciones de alarma manual compuesta. Sistema fijo de extinción con agua con medio de impulsión propio. En las áreas de alto riesgo deben tener rociadores. Extintores portátiles 4.1.3 Requerimientos de ocup ación Almacenamiento Sistemas de detección, alarma y extinción
De acuerdo a la norma COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios” y según la tablas 11 “Sistemas de detección, alarma y extinción de incendios en almacenes” se requiere de los siguientes sistemas: Sistema de alarma general de activación automática. Sistema de detección automática. Estaciones de alarma manual compuesta. Sistema fijo de extinción con agua con medio de impulsión propio. Sistema de extinción con agua por medio de rociadores Extinción portátil 4.1.4 Requerimientos de ocup aciones para ofic inas
Sistemas de detección, alarma y extinción En cuanto a las oficinas, la norma COVENIN 823- 2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios”, en la tabla 9 “Sistemas de detección, alarma y extinción de incendios en oficinas de fachada convencional”, se requiere de los siguientes sistemas:
Sistema de detección y estaciones manuales. Sistema fijo de extinción con agua con medio de impulsión propio. Extintores portátiles 4.2 Requerimientos según Normas de FM Global
Las normas FM Global se orientan a la protección de la propiedad y continuidad operativa de la planta. En este sentido la estrategia de protección contra incendio se basa en el uso de sistemas pasivos (paredes, puertas cortafuego, brocales, etc.) y sistemas de rociadores en toda la planta. Lozano & Asociados
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Los sistemas pasivos tienen por objetivo evitar que un incendio se propague a otras áreas cercanas. Por ejemplo para la ampliación que se tienen pensada realizar las siguientes áreas deben estar físicamente separadas: • • • • •
Almacén de productos peligrosos (líquidos inflamables y aerosoles) Almacén de materias primas Área de mezcla Áreas de producción Áreas de oficina
En cuanto a los sistemas de extinción, la planta debe estar protegida en su totalidad con un sistema de rociadores automáticos. Incluso, las áreas de oficinas deberían estar protegidas con rociadores ya que existes áreas como los laboratorios y depósitos que están en capacidad de crear incendios graves que ponen en peligro otras áreas como la de informática. 4.3 Requerimientos según Normas NFPA
La norma NFPA 101 “Código de seguridad humana” en su capítulo 40 “Ocupación Industrial” establece los requerimientos desde el punto de vista de protección de la vida de las personas que laboran en una industria. Aunque esta norma, no es de obligatorio cumplimiento en Venezuela, es una excelente guía en el momento de definir los sistemas mínimos necesarios para la protección de la vida. Los aspectos cubiertos por esta norma son los siguientes y reflejan la preocupación por la vida de las personas: Requerimiento de medios de egreso. Protección de peligros Sistema de detección, alarma y comunicación. Los requerimientos del sistema de detección, alarma y comunicaciones se establecen en el artículo 40.3.4 y lo resumimos: El sistema debe cumplir con los requisitos establecidos en el artículo 9.6 “Fire detection, alarm and comunication systems”. La iniciación de sistema de alarma se puede realizar por medio de cualquiera de los siguientes medios: o Medios manuales •
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Sistema aprobado de detección a través de toda la edificación y al como mínimo una estación manual de alarma. Un sistema aprobado de rociadores automáticos supervisado o que protege la edificación y como mínimo una estación manual de alarma. El sistema de alarma debe cumplir uno de los siguientes criterios: Debe proporcionar una notificación a los ocupantes de acuerdo al artículo 9.6.3 de NFPA 101. Debe proporcionar una señal audible y visible en un sitio constantemente atendido con el propósito de iniciar una acción de emergencia. o
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5 Definición conceptual del sistema de protección contra incendio 5.1 Sistema de extinc ión
El sistema de extinción para la planta Planta se Soya Panamericana C. A. estará compuesto por los siguientes sistemas: Sistema de suministro de agua contra incendio (tanque y sistema de bombeo) Red de distribución de agua para incendio Sistemas de rociadores Sistemas de mangueras Sistemas de espuma Sistemas de agua pulverizada Extintores portátiles •
• • • • • •
5.1.1 Sistema de rociadores
Se proponen seis sistemas de rociadores para lograr su protección las siguientes edificaciones. • • • • • •
Edificio 19 Fabrica de ración Edificio 22 Almacén y expedición de ración embolsada. Edificio 25 Planta de extracción (agua/espuma) Edificio 35 Taller mecánico Edificio 37 Laboratorio Edificio 39 Fabricación de alimentos
Criterios de diseño para las áreas de producci ón
Las edificaciones para la fabricación de ración (edificio 19) y de alimentos (edificio 39) se pueden clasificar según NFPA 13 como áreas de riesgo ordinario grupo 2. Densidad 0.20 gpm/pie2 Área de aplicación 1500 pie2 Caudal para mangueras internas y externas 250 gpm Duración de la reserva de agua 90 minutos. Criterios para la planta de extracción
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Criterios para el área de almacenes
En vista de la gran variedad de productos elaborados por Planta se Soya, consideramos que las áreas de almacenamiento de productos terminados así como las de materias primas se protejan como productos de las Clase 4 y Plásticos del grupo A. Según se define en la norma FM DS 8-9 “Storage of class 1, 2, 3, 4 and plastic commodities”. Los criterios dependen de las siguientes variables: Tipo de mercancía Altura del techo de la edificación Pendiente del techo (debe ser menor a 100) Tipo de sistema de rociadores Tipo de rociador (respuesta normal o rápida, montante o colgante y su constante de descarga K)
• • • • •
La tabla 3 de la norma DS 8-9 establece los criterios para productos de la clase 4 y plásticos no expandidos dentro de cajas de cartón, almacenados en forma de pilas o paletizados. La tabla 8 de la norma DS 8-9 establece los criterios para productos de la clase 4 y plásticos no expandidos dentro de cajas de cartón, almacenados en estanterías sencillas, dobles o múltiples.
5.2
Sistema de detección, voz y alarma
El sistema de detección y alarma contra incendio propuesto para Planta se Soya Panamericana C. A. toma en consideración los objetivos siguientes: •
•
De protección de la vida, por medio de una comunicación rápida y efectiva de una condición que ponga en peligro la vida de las personas dentro de las instalaciones. De la continuidad operativa, iniciando los procedimientos de emergencia rápidamente para minimizar los daños por incendio.
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Figura
Sistema de detección y alarma de incendio
El propósito del sistema de detección y alarma de incendio es: Indicar en la Central de Supervisión las alarmas de incendio provenientes de la activación de estaciones manuales, detectores humo o calor, sensores de flujo, sensores de presión, etc. Indicar en la Central de Supervisión la activación de sistemas automáticos de extinción como sistemas de rociadores, sistemas de gases. Indicar en la Central de Supervisión la activación de elementos de supervisión de condiciones anormales en los sistemas de extinción tales como, cierre de válvulas de los sistemas de extinción. Supervisión del sistema de bombeo Notificación de señales de alarma, de problemas y de supervisión de sistemas, en la Central de Supervisión. Activación de alarma general por zonas de evacuación como el medio de notificar a las personas presentes la señal de desalojo. Funciones de control, tales como, la parada automática de unidades de ventilación y aire acondicionado, inicio del sistema de control de humos, etc. 5.2.1 Requerimientos del sist ema Lozano & Asociados
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El sistema será del tipo inteligente y direccionable con capacidad de Voz y alarma. Su diseño modular permitirá su construcción por fases y ampliaciones futuras. El sistema dispondrá de un sitio constantemente atendido donde se instalará la Central de supervisión del sistema. El operador deberá estar entrenado en la operación del sistema y los planes de emergencia de la planta. El sistema de voz y alarma, permitirá una comunicación entre la central de supervisión y cualquier área de la planta. Se realizará una zonificación de este sistema que facilite la evacuación parcial o total del personal de la planta. 5.2.2 Procesamiento de señales de alarma de incendio
Una vez el operador reciba una señal de alarma deberá realizar las siguientes acciones: Notificar inmediatamente al personal de respuesta de emergencia y a cualquier otra persona que el plan de emergencia indique. Restaurar el sistema tan pronto sea posible una vez haya pasado la causa que origino la señal de alarma. •
•
En áreas de oficinas
El sistema de detección y alarma de incendio deberá estar en capacidad de activar los equipos de notificación de alarma o de voz y comunicación, las funciones auxiliares y de anunciación dentro de los 10 segundos de la actuación de un elemento de iniciación manual de alarma, de un sistema de rociadores o de un sistema de extinción especial. Las alarmas en la Central de Supervisión, manejara bajo el concepto de “Secuencia de alarma positiva” las señales de los detectores de humo. Este concepto consiste en: Inicio del proceso de secuencia de alarma positiva cuando el operador reconozca la alarma de un detector de incendio dentro de los 15 segundos de su anunciación en el panel de control de incendio. Si el operador no reconoce la alarma dentro de los 15 segundos, el sistema iniciará el sistema de notificación de acuerdo al plan evacuación y/o reubicación en forma inmediata y automática. Si el operador inicial el proceso, dispondrá de 180 segundos para investigar el origen de la señal, evaluar la condición y restablecer el sistema. •
•
•
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•
•
Si el sistema no es restablecido en la fase de investigación, el sistema iniciará el sistema de notificación de acuerdo al plan evacuación y/o reubicación en forma inmediata y automática. Si un segundo detector de incendio se activa durante la fase de investigación, el sistema iniciará el sistema de notificación de acuerdo al plan evacuación y/o reubicación en forma inmediata y automática.
En áreas de planta
El código de seguridad humana NFPA 101, permite para el caso de industrias de riesgo leve y moderado la opción de que las alarmas se reciban en un sitio donde exista personal que permanentemente pueda atender las señales de alarma e iniciar el plan de emergencia acordado. El personal encargado de responder a la emergencia decidirá el tipo de anuncio que se realizará y si debe proceder a una evacuación o reubicación parcial del personal que se encuentra laborando en ese momento. 5.2.3 Procesamiento de señales de supervisión
Una vez el operador reciba una señal de supervisión (sistema de rociadores, sistema de bombeo contra incendio) deberá realizar las siguientes acciones: Comunicarse inmediatamente con el personal encargado de la inspección, prueba y mantenimiento de los sistemas contra incendio. Informar al personal de emergencia de la situación. •
•
5.2.4 Procesamiento de señales de problema
Una vez el operador reciba una señal de problema (perdida de supervisión, falla de energía) deberá realizar las siguientes acciones: Comunicarse inmediatamente con el personal encargado de la inspección, prueba y mantenimiento de los sistemas contra incendio. Informar al personal de emergencia de la situación. •
•
5.3 Elementos iniciador es de alarma 5.3.1 Estaciones Manuales
De acuerdo a la norma COVENIN 758-89 las estaciones manuales se ubicarán de la siguiente manera: Lozano & Asociados
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A una altura mínima de 1.15 m y máxima de 1.5 m sobre el nivel del piso. En cada nivel, por cada 930 m2 de superficie. El recorrido real que no sea mayor de 30 m entre el usuario y la misma. En las vías de escape, cercanas a las salidas. La norma NFPA 72/2010 da las siguientes recomendaciones: Se deben instalar en sitios notoriamente visibles, sin obstrucciones y de fácil acceso. Se debe ubicar una estación manual en cada salida de la edificación o piso, una distancia no mayor de 1.5 m de borde de la puerta. Cuando la puerta tiene un ancho de más de 12 m hay que ubicar una estación manual a cada lado de la puerta dentro de una distancia de 1.5 m. •
• •
•
•
•
•
En las áreas húmedas de las maquinas de fabricación de papel, las estaciones manuales tendrán un protector plástico para evitar su rápido deterioro.
Figura
Estación manual con protector plástico
5.3.2 Detector es de incendio
Los detectores de humo y de calor se instalarán de acuerdo a los requerimientos de la norma NFPA 72/2010 capitulo 17. Para el caso específico de Planta se Soya Panamericana C. A., las siguientes áreas requieren de detección de humo: Áreas de equipamiento eléctrico (tableros, subestación, etc.) Todos los ambientes de oficina, laboratorio y similares. Las áreas de mezcla, líneas de producción y almacenes no requieren detección de incendio, por cuanto serán protegidas por medio de sistemas • •
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de rociadores automáticos supervisados y hay una alarma en el tablero de control por la activación del primer rociador que opere.
Figura
Detector de humo fotoeléctrico
Los detectores de humo recomendados para estos ambientes son los del tipo fotoeléctrico. Criterios para la Selecció n de Detector es de Humo
Los detectores de humo se usarán en toda la edificación y de acuerdo al siguiente criterio: Tabla Selecció n de detectores COBERTURA
ÁREA
TIPO DE DETECTOR
Oficinas
De humo fotoeléctrico
90
Áreas con equipos eléctricos/electrónicos
De humo fotoeléctrico
45
(m 2)
5.3.3 Alarma de flujo de agua en los sistemas de roc iadores
El dispositivo iniciador de alarma por flujo de agua debe operar dentro de los 90 segundos de iniciarse el flujo de agua en el sistema de rociadores. El dispositivo se calibrará para que responda a un flujo de al menos 10 gpm. En los sistemas de rociadores el elemento indicador de alarma podrá ser del tipo interruptor activado por flujo o activado por presión en la cámara de retardo. Todos los sistemas de rociadores de la planta deberán tener instalado un dispositivo de alarma de flujo. Lozano & Asociados
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Figura
Interruptor activado por flujo y por presión
5.3.4 Detección de la activación de sistemas de extinc ión
La operación de un sistema de extinción o de supresión de incendios (espuma, agua nebulizada, agente limpio, dióxido de carbono, polvo químico seco, etc.) se debe realizar por medio de un elemento homologado para este servicio. Por ejemplo: Interruptor activado por flujo de agua Interruptor activado por presión (de un gas) Actuación mecánica del mecanismo de disparo. • • •
5.3.5 Dispositivos inic iadores de señales de supervisión
Los elementos que usualmente son supervisados por el sistema de alarma de incendio son: Supervisión de válvulas Todas las válvulas que controlan el flujo de agua a los o sistemas de rociadores o Todas las válvulas principales del sistema de suministro de agua (sala de bombas) Todas las válvulas de seccionamiento de la red de agua o contra incendio. Nivel de la reserva de agua contra incendio Sistema de bombeo contra incendio Arranque de la bomba o o Falla al arrancar, Falla de energía o Inversión de fases (bomba eléctrica) Control en la posición de apagado o Señales de problema en bombas accionadas por motor diesel. o •
• •
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Dispositivo de supervisió n de válvulas
Dos señales distintas y separadas se deben iniciar: una indicando el movimiento de la válvula fuera su posición normal (sea abierta o cerrada) y otra indicando la restauración de la válvula a su posición normal.
Figura
Dispositi vo de supervisión de válvulas
Dispositivos de supervisión d e nivel de agua
Dos señales distintas y separadas se deben iniciar: una indicando que el nivel requerido de agua está por bajado o por encima, y otra indicando la restauración del nivel a su posición normal.
Figura
Dispositi vo de supervisión de nivel
5.3.6 Suministr o de energía
Por lo menos dos suministros independiente y confiable de energía deben proporcionarse al sistema, uno primario y el otro secundario. Cada suministro debe tener la capacidad adecuada. Lozano & Asociados
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Un circuito ramal de energía dedicado exclusivamente al sistema de detección y alarma, plenamente identificado proporcionará el suministro principal de energía. Este circuito se alimentará del sistema eléctrico normal de la planta El suministro secundario de energía consistirá de un banco de baterías. Su capacidad debe permitir la operación del sistema en su estado normal por 24 horas y al final de este periodo, debe estar en capacidad de operar todo el sistema de notificación, voz y alarma por un periodo mínimo de 15 minutos. 5.3.7 Desempeño de los circu itos de señalización y notific ación
Los circuitos de señalización (lazos donde se instalan dispositivos direccionables, como detectores, estaciones manuales, etc.) serán de la Clase B de acuerdo a NFPA 12/2010. Un circuito de señalización de la Clase B, no requiere un recorrido redundante, su capacidad de recibir alarmas es limitada hasta donde exista un cable abierto. Los circuitos de notificación de alarma serán igualmente de la Clase B. 5.3.8 Zonificación del sistema de voz y alarma (Notific ación)
El sistema de Comunicación en caso de Emergencia estará zonificado para facilitar el proceso de evacuación parcial o total de la planta. Se sugiere la siguiente zonificación:
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5.3.9 Sistema de Comunicación de emergencia
El objetivo de este sistema es la comunicación de información acerca de las emergencias que se puedan presentar en la planta. Estas pueden ser debidas a incendio, eventos causados por el hombre (accidentes o mala intención), accidentes tecnológicos, desastres naturales, eventos sociales. Las investigaciones muestran que el contenido del mensaje es el factor más importante en la efectividad de un sistema de alerta. Por tanto el mensaje debe proporcionar el siguiente contenido: Información sobre el riesgo y su peligro Indicar lo que las personas deben hacer Indicar la ubicación del evento Una idea de cuándo se necesita la acción Identificar quien está originado el mensaje. • • • • •
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