UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERIA DIVISION DE POSTGRADO PROGRAMA: GERENCIA DE MANTENIMIENTO CATEDRA: CONTROL E INSTRUMENTACION DE PROCESOS PROFESOR: ING. JAVIER BASTIDAS. Msc.
Realizado por: Chong, Carole. Rubio, Luis. Roberty, Marielba.
Maracaibo, Abril de 2008
ÍNDICE GENERAL Introducción 1. Fuego.- Definición. 1.1. Definición de los elementos del tetraedro del fuego. 1.2. Clases de Fuego. 1.3. Etapas del Fuego 1.4. Clasificación de las Áreas de Riesgo. 1.4.1 Selección de equipos según la clasificación de áreas 2. Sistemas de Detección y Alarma de Incendios 2.1. Tablero Central de Control 2.2. Detectores de Incendio 2.2.1. Detectores de Calor 2.2.2. Detectores de Humo 2.2.3. Detectores de Llama 2.4. Estaciones Manuales de Alarma 2.5. Sistemas de Alarma de Incendios 2.6. Fuentes de Alimentación Eléctricas. 3. Sistemas de Extinción de Incendios 3.1. Clasificación de los sistemas de extinción 3.2. Extinguidores 3.3. Sistemas de extinción a base de Espuma 3.3.1. Sistemas de Dióxido de Carbono (CO2) 3.3.2. Sistema de Polvo Químico Seco (PQS) 3.3.3. Sistemas de Vapor de Ahogo 3.3.4. Sistemas de Espuma con Aire Comprimido (CAF) 3.4. Sistemas de Agua Contra incendio 3.4.1 Medidas de Protección Pasiva 3.4.2. Medidas de Protección Activa 3.4.2.1 Sistemas Manuales: Bocas de incendio Equipada (BIE) y los Hidrantes 3.4.2.2. Sistemas Automáticos: Sprinklers (Rociadores), Cortinas de Agua Conclusión.
INTRODUCCION
El fuego es uno de los fenómenos de la naturaleza de permanente interés, motivo de intensas investigaciones para su aprovechamiento y adecuada utilización como agente energético.
Cuando el fuego es el producto de un incendio, además de no brindar utilidad, se transforma en un agente particularmente desbastador que puede implicar la perdida de vidas, equipos, propiedades y pérdidas de tiempo de operación que se traducen en cuantiosas pérdidas de dinero.
Se necesitan de tres componentes para que se desencadene el fuego, nos referimos al combustible, el oxigeno y el calor (fuente de ignición). Ha de generarse calor suficiente para vaporizar parte del combustible (sea solido o liquido) e inflamar el vapor una vez mezclado con el oxigeno. Para que la combustión se sostenga, el fuego tiene que generar suficiente calor para vaporizar mas combustible, que a su vez se mezcla con el oxigeno y se inflama, generando más calor y repitiéndose el proceso.
Combustible, oxigeno (generalmente aire circundante) y calor forman las caras del llamado triangulo del fuego. Cuando falta uno de los tres elementos el fuego se extingue; esto constituye la base de todo método de extinción
FUEGO - DEFINICIÓN
1. Fuego. Definición El fuego se define como: •
Un proceso de combustión caracterizado por una reacción química de oxidación
(desde el punto de vista del combustible) de suficiente intensidad para emitir luz, calor y en muchos casos llamas. Esta reacción se produce a temperatura elevada y evolución de suficiente calor como para mantener la mínima temperatura necesaria para que la combustión continúe. A temperaturas elevadas aumenta rápidamente la velocidad de oxidación, produciendo cantidades cada vez mayores de calor por unidad de tiempo, hasta alcanzar el nivel en que se sostiene a sí misma en el medio de reacción, por el calor que produce. •
Es una reacción exotérmica auto-alimentante que abarca un combustible en fase
condensada, en fase gaseosa, o en ambas fases la oxidación del combustible por el oxígeno atmosférico y, la emisión de la luz. •
Es un proceso físico-químico mediante el cual de una sustancia que se denomina
combustible bajo ciertas condiciones especiales, cede electrones (se oxida a otra llamada Comburente o agente oxidante con generación de energía), es la oxidación rápida de una materia. •
Se dice también que es la oxidación rápida de un combustible combinado con el
agente comburente desprendiendo luz, llama y calor. La combustión es una oxidación, y para que se produzca esta han de intervenir, un material que se oxide al que llamamos COMBUSTIBLE y un elemento oxidante que llamamos COMBURENTE. Además hemos de disponer de una cierta cantidad de energía de activación, habitualmente CALOR. Lo que pudiese representarse por un triangulo equilátero llamado TRIANGULO DE FUEGO.
El fuego se extingue si se destruye el triángulo eliminando o acortando alguno de sus lados. Aunque el triángulo de fuego se ha utilizado por años como modelo de fuego, actualmente la reacción en cadena podría constituir un nuevo elemento que añadir al triángulo, que se transformaría entonces en un tetraedro, todas interconectadas entre sí.
1.1 Definiciones de los cuatro elementos del tetraedro del fuego * Combustible- Agente reductor Es un combustible es en sí un material que puede ser oxidado, por lo tanto en la terminología química es un agente reductor, puesto que reduce a un agente oxidante cediéndole electrones a este último. Son ejemplos: carbón, monóxido de carbono, hidrocarburos, sustancias celulósicas, solventes, etc. Pueden estar en cualquier estado de agregación: sólido, líquido o gaseoso. * Comburente- Agente oxidante El comburente es un agente que pude oxidar a un combustible (agente reductor) y al hacer esto se reduce a sí mismo. En este proceso el agente oxidante obtiene electrones tomándolos del combustible. Son ejemplos: oxígeno y ozono (generalmente en aire), peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), halógenos, ácidos como el nítrico y sulfúrico, óxidos metálicos pesados, nitratos, cloratos, percloratos y peróxidos, cromitos, bicromatos,
permanganatos,
etc.
Desde el punto de vista del incendio, el oxígeno del aire es el comburente principal, agente que alimenta el fuego. * Calor- Temperatura de ignición La temperatura de ignición es el tercer factor del fuego. Es la mínima temperatura a que una sustancia (sólida o líquida) debe ser calentada a fin de iniciar una combustión que se sostenga por sí misma independientemente de fuentes externas de calor. Existen otras definiciones importantes: Temperatura de inflamación: Es la menor temperatura a la que hay que elevar un líquido combustible para que los vapores que se desprendan formen con el aire que se encuentra sobre el mismo, una mezcla que se inflama al acercársele una llama. La
combustión no continúa al retirar la llama o fuente de ignición. Temperatura de combustión o ignición: Si se continúa calentado el líquido combustible sobre la temperatura de inflamación se encuentra una temperatura a la cual la velocidad de desprendimiento de vapores es tal que una vez iniciada la combustión, la misma continuará sin necesidad de acercar nuevamente la llama. Temperatura de auto combustión o auto ignición: Es la mínima temperatura a la cual debe elevarse una mezcla de vapores inflamables y aire, para que se encienda espontáneamente sin necesidad de la presencia de una fuente de ignición externa. Esta temperatura suele ser muy superior a las anteriores. * Reacción en cadena Cuando una sustancias se calienta, ésta desprende vapore y gases, los cuales se combinan con el oxígeno del aire que en presencia de una fuete de ignición arden. En el momento en que estos vapores arden, se libera gran cantidad de calor. Si el calor desprendido no es suficiente para generar más vapores del material combustibles, el fuego se apaga. Si la cantidad de calor desprendida es elevada, el material combustible sigue descomponiéndose y desprendiendo más vapores que se combinan con el oxígeno, se inflaman, y el fuego aumenta, verificándose la reacción en cadena.
1.2 Clases de Fuego
Se han clasificado los fuegos, en cuatro tipos de acuerdo a los elementos extintores necesarios para combatir cada uno de ellos
Clase
Descripción
Ilustración
• Resultan de la combustión de materiales combustibles ordinarios o materiales sintéticos, tales como: madera, papel, tela, gomas y ciertos plásticos. Se denomina “incendio profundo” debido
A
a que genera o
forma brasas. • El fuego de esta clase se combate por enfriamiento con agua o con soluciones que tengan alto contenido de agua, como la espuma tal cual no permite que el fuego se reinicie y se puede emplear polvo químico seco especial de uso múltiple. • Resultan de la combustión de gases y vapores de líquidos inflamables
B
o combustibles, tales como el propano, la gasolina, el Kerosene, pintura y los aditivos. Se denomina “Incendio superficial” pues solo arde la superficie del material o sustancia inflamada. • Resultan de la combustión de materiales originados y ocurre en equipos
eléctricos
energizados,
tales
como:
electrodomésticos,
interruptores, cajas de fusibles y herramientas eléctricas. • Para su combate se emplean: químico seco, dióxido de carbono o
C
líquido vaporizante. No se debe emplear espuma ni agua, porque los dos son conductores y pueden exponer a la persona a un choque eléctrico grave. A veces es posible emplear agua finamente pulverizada en algunos equipos, ya que el agua en esa forma no es buena conductora. • Es aquel que se produce en metales combustibles, tales como: el magnesio, titanio, circonio, litio y sodio. También se incluyen los metales pulverizados o finamente divididos, tales como: aluminio de polvo, virutas de acero, etc.
D
• Reaccionan violentamente con el agua y
otros químicos, deben
manejarse con precaución. • Los equipos extintores normales no deben ser usados en los incendios de materiales, porque existe el riesgo de que se presente una reacción química entre el agente extintor y el metal que arde, creando una explosión o aumentando la intensidad del fuego.
K
• En la actualidad se ha introducido una nueva clase de fuego que es el K, este consta de aceites vegetales (ejemplo: aceite de cocina) y requieren extintores especiales.
1.3 ETAPAS DEL FUEGO
No todos los incendios se desarrollan de la misma forma, aunque todos pueden pasar por cuatro etapas de desarrollo, si no se interrumpe a tiempo:
1. ETAPA INCIPIENTE: Se caracteriza porque no hay llamas, hay poco humo, la temperatura es baja. Esta etapa puede durar días, semanas y años.
2. ETAPA LATENTE: Aún no hay llama o calor significativo; comienza a observase humo. La duración de esta etapa es variable, pero, es menor que la anterior.
3. ETAPA DE LLAMA: Según se desarrolla el incendio, se alcanza el mismo punto de ignición y comienzan las llamas, baja la cantidad de humo y aumenta el calor. Esta etapa se desarrolla en cuestión de segundos.
4. ETAPA DE CALOR: En esta etapa se genera gran cantidad de calor, llamas, humo y gases tóxicos.
1.4 Clasificación de Áreas de Riesgo.
La mayoría de los procesos industriales del ámbito petrolero o petroquímico son de alto grado de complejidad y criticidad.
Por ello,
se amerita que las instalaciones
posean sistemas de instrumentación complejos con alto rendimiento y eficiencia, considerando en todo momento la confiabilidad y la seguridad de los procesos. el control de cualquier sistema existe una amplia gama de instrumentos,
Para cuyas
características varían según la variable a controlar, las propiedades físicas de la variable, las características mecánicas de instalación, expectativas operacionales que se tienen en relación al instrumento, y las características de sitio de operación, entre otras. Mucho antes de decidir la adquisición de un instrumento, debemos conocer los aspectos principales del proceso y las características de las áreas involucradas. Para facilitar esta labor las áreas operativas en la industria se han clasificado en relación a los riesgos presentes en ellas.
Derivadas de esta clasificación obtenemos las
herramientas necesarias para seleccionar el instrumento adecuado para operar de forma segura en un área específica. Si tenemos el propósito de seleccionar el equipamiento para un proceso cualquiera uno de los parámetros más importantes es determinar las características del área donde finalmente operara la instrumentación seleccionada. de procesos,
Debido a la diversidad
estas áreas pueden ser de diferentes tipos donde pueden existir
atmósferas de gases o vapores inflamables, por lo que es necesario definir una clasificación de las mismas. El sistema de clasificación utilizado para definir los tipos de áreas se basa en los siguientes criterios: •
Para determinar la Clase de área se toma en cuenta la naturaleza del producto que
en ella escapa a la atmósfera. •
La frecuencia y extensión con las que las mezclas inflamables estarán presentes,
se utiliza para definir la División.
•
Dependiendo de las propiedades químicas del producto liberado a la atmósfera, que
determinan específicamente la facilidad con la que este tiende a incendiarse, define el Grupo. Evidentemente,
para definir o etiquetar un área dentro de su Clase, División y
Grupo, debe recolectarse toda la información básica acerca de la instalación, la cual, debe incluir los aspectos descritos a continuación: •
Diagramas de flujo del proceso que indiquen, Flujos, Temperaturas y presiones de
cada corriente. •
Diagramas de tubería e instrumentación.
•
Planos de ubicación de instrumentos, incluyendo dispositivos de alivio y venteo.
•
Lista de productos que se manejan incluyendo sus características fisicoquímicas
tales como: puntos de inflamación y ebullición. •
Plano de planta y elevaciones mostrando todos los equipos, incluyendo los drenajes
y venteos a la atmósfera.
Clasificación según la clase
La clasificación de áreas es un método de análisis que se aplica al medio ambiente donde pueden existir gases, nieblas o vapores inflamables, fibras o polvos, con el fin de establecer las precauciones especiales que se deben considerar para la construcción, instalación y uso de materiales y equipos eléctricos. En instalaciones donde exista una alta probabilidad de presencia de una atmósfera explosiva se deberán utilizar equipos eléctricos con una muy baja probabilidad de crear una fuente de ignición. En consecuencia, la clasificación de las áreas según su Clase es:
Clase I. Se consideran como clase I, aquellos lugares donde hay o puede haber gases o vapores en cantidad suficiente para producir mezclas inflamables. A su vez, las áreas peligrosas pertenecientes a la clase I se clasifican en zonas según la frecuencia de aparición y el tiempo de permanencia de una atmósfera explosiva. Clase I / Zona 0. Se denomina zona 0 a toda área en la cual una atmósfera explosiva está presente en forma continua o durante largos períodos. Clase I / Zona 1. La zona 1 es aquella en la que es probable que exista una atmósfera explosiva en operación normal. Clase I / Zona 2 La zona 2 comprende a aquellas áreas en las que es muy baja la probabilidad de que se produzca una atmósfera explosiva en operación normal y si esto ocurre, sólo se producirá durante un corto período de tiempo.
Clase II. Las áreas clasificadas como clase II son aquellas en las que estan presentes productos como: Polvos orgánicos, carbón o metales flamables. Clase III. En esta clasificación figuran las áreas en las que se encuentran presentes Materiales fibrosos flamables.
Clasificación según la División. La división indica el nivel de riesgo presente en el área a clasificar. Cuando se evalúa la división, es necesario tomar en cuenta la frecuencia de escape y el nivel de ventilación del área bajo estudio. En este trabajo consideraremos dos divisiones: División 1. En esta división se encuentran aquellas áreas donde bajo condiciones normales de operación o debido a labores frecuentes de reparación y mantenimiento, existen fugas de gases o vapores en concentraciones inflamables. Se considera área de división I, también a las que debido a rotura u funcionamiento anormal del equipo de proceso puedan liberarse gases o vapores en concentraciones inflamables y simultáneamente pueda ocurrir una falla en el equipo eléctrico. División 2. Son consideradas en esta división, aquellas áreas donde se manejan, procesan o almacenan productos inflamables, pero en la que normalmente no existen concentraciones peligrosas, los productos se encuentran en recipientes o sistemas cerrados de los cuales solo pueden escapar en caso de rotura o funcionamiento anormal de los equipos de proceso, así como también, donde las concentraciones inflamables de gases o vapores son impedidas, mediante sistemas de ventilación positiva y por lo tanto, únicamente la falla de dichos sistemas puede dar lugar a la presencia de una atmósfera inflamable, continuas a lugares clase I, división I, a las que puedan llegar ocasionalmente concentraciones inflamables de gases o vapores, a menos que tal comunicación sea evitada por sistemas de ventilación adecuados y se hayan previsto dispositivos para evitar la falla de dichos sistemas. En consecuencia, las áreas donde se cumplan las condiciones descritas anteriormente se clasifican como División II.
Clasificación según el Grupo. En general el grupo se refiere a las características de explosividad de las mezclas inflamables de gases y vapores, estas varían dependiendo del tipo de material envuelto. Así la Clase I se divide en los grupos A,B,C y D, dependiendo de la máxima intensidad de explosión y de la mínima temperatura de ignición de la mezcla considerada. También se considera como factor importante para clasificar un material en un grupo determinado, la facilidad de atenuación de una explosión de ese material en un espacio cerrado, con el fin de que no incida una explosión en cualquier mezcla inflamable circundante. A continuación, se listan algunos elementos etiquetados según su la Clase y grupo correspondiente: SUSTANCIAS TIPICAS DE CLASE I Grupo A
Acetileno
Grupo B
Hidrógeno o sustancias con un % mayor de 30% en volumen
Grupo C
Ethil, Ether y Etileno
Grupo D
Acetona, Ammonia, Benceno, Gasolina SUSTANCIAS TIPICAS DE CLASE II
Grupo E
Aluminio, Magnesio.
Grupo F
Carbón, Coque.
Grupo G
Harina, Granos, Madera, Plásticos y Químicos SUSTANCIAS TIPICAS DE CLASE III Fibras naturales o sintéticas
1.4.1 Selección de Equipos según la clasificación de Áreas.
Para ejemplificar la selección del equipamiento en función de la clasificación de área de operación tomaremos como modelo el Transmisor de Presión marca Rosemount,
modelo 3051.
La hoja de datos del equipo describe en la parte de certificación en
localización peligrosa textualmente lo siguiente: Explosion Proof. for Class I, Division 1, Groups B,C, and D. Dust-Ignition proof for Class II, Division 1, Groups E,F, and G. Dust-Ignition proof for Class III, Division 1. Esta información es suministrada por todos los fabricantes de equipos en el ámbito industrial. Según la clasificación de áreas descrita en este trabajo podemos definir que el Transmisor de Presión Rosemount modelo 3051,
puede ser utilizado de forma
segura (Explosión Proof), en lugares donde hay o puede haber gases o vapores en cantidad suficiente para producir mezclas inflamables (Clase I), donde bajo condiciones normales de operación o debido a labores frecuentes de reparación y mantenimiento, existen fugas de gases o vapores en concentraciones inflamables (División 1), además se encuentren presentes las siguientes sustancias: con un % mayor de 30% en volumen,
Ethil,
y
Hidrógeno o sustancias
Ether, Etileno, Acetona, Ammonia,
Benceno, y Gasolina (Grupos B,C, y D). Clases de equipos eléctricos apropiados para su uso en atmósferas potencialmente explosivas. Una de las variables más importantes que se debe tomar en consideración al momento de seleccionar un instrumento que operara en atmosferas potencialmente explosivas es la temperatura. Las superficies a altas temperaturas pueden causar la ignición en atmósferas explosivas. Para evitar que se den estas situaciones, todos los equipos eléctricos cuyo uso sea destinado para atmósferas potencialmente explosivas deben estar clasificados según la máxima temperatura Que vayan a alcanzar cuando estén en funcionamiento. Esta temperatura está tomada normalmente en unas condiciones de temperatura ambiente de 40ºC. y puede entonces ser comparada con la temperatura de ignición del gas o gases que están o pueden estar en contacto con el equipo, estableciendo así si el equipo es idóneo o no para ser empleado en esa área. Muchos productos se encuentran certificados para su uso a temperaturas ambiente de hasta 55º C.
La selección apropiada de los equipos eléctricos depende directamente del área clasificada. Estos equipos deberán estar aprobados no sólo para la clasificación del área, sino también para la máxima temperatura de operación a la cual se encuentran las superficies descubiertas del equipo, la cual en ningún caso debe ser superior a la temperatura de ignición del gas o vapor inflamable con el menor punto de auto ignición presente en la atmósfera.
Se utilizan diferentes técnicas para prevenir la ignición provocada por los equipos eléctricos en las áreas potencialmente explosivas. Existen restricciones en los lugares donde se usan estos equipos como pueden ser:
Equipo Caja a prueba de llamas “Flameproof”. El equipo eléctrico se halla alojado en una caja, en la cual, si se diera una explosión interna, no causaría la Ignición de una atmósfera explosiva. Intrínsecamente seguro. Se trata de una técnica por la cual, la energía eléctrica está limitada, de forma que cualquier chispa o cantidad de calor generado por el equipo eléctrico es lo suficientemente baja como para no provocar la ignición en una atmósfera explosiva. Seguridad aumentada. Este equipo está diseñado para eliminar chispas y superficies calientes capaces de provocar la ignición en una atmósfera explosiva. Purificado y Presurizado. El equipo está alojado en una carcasa que antes se ha purificado para eliminar cualquier posible mezcla que pudiera resultar explosiva y después se ha presurizado para evitar que le afecte cualquier partícula del ambiente exterior que combinada con el interior pudiera provocar una explosión. Encapsulado. Se emplea un método de exclusión de la atmósfera explosiva mediante el completo encapsulado de los componentes eléctricos con un material homologado.
Zonas Zonas 1 y 2 Clase I División 1 y 2
Zonas 0, 1 y 2 Clase I División 1 y 2
Zonas 1 y 2
Zonas 1 y 2 Clase I División 1 y 2
Zonas 1 y 2
Inmersión en aceite. Los componentes eléctricos se sumergen en aceite, aislando la atmósfera explosiva de cualquier chispa o componentes a alta temperatura. Rociado con polvo. El equipo eléctrico posee en su interior algún material en polvo, como por ejemplo cuarzo, que no permite que la atmósfera explosiva entre en contacto con chispas o superficies calientes. Anti-chispas. Los contactos que pudieran generar chispas son sellados y se eliminan las superficies que pueden adquirir temperaturas elevadas.
Zonas 1 y 2 Clase I División 2
Zonas 1 y 2
Zonas 0, 1 y 2
SISTEMAS DE DETECCIÓN Y ALARMA DE INCENDIOS
2. Sistemas de Detección y Alarma de Incendios.
Se entiende por detección de incendios el hecho de descubrir y avisar que hay un incendio en un determinado lugar. Las características últimas que deben valorar cualquier sistema de detección en su conjunto son la rapidez y la fiabilidad en la detección. De la rapidez dependerá la demora en la puesta en marcha del plan de emergencia y por tanto sus posibilidades de éxito; la fiabilidad es imprescindible para evitar que las falsas alarmas quiten credibilidad y confianza al sistema, lo que desembocaría en una pérdida de rapidez en la puesta en marcha del plan de emergencia. La detección de un incendio se puede realizar por: •
Detección humana.
•
Una instalación de detección automática.
•
Sistemas mixtos.
La elección del sistema de detección viene condicionada por: •
Las pérdidas humanas o materiales en juego.
•
La posibilidad de vigilancia constante y total por personas.
•
La rapidez requerida.
•
La fiabilidad requerida.
•
Su coherencia con el resto del plan de emergencia.
•
Su coste económico, etc.
Hay ocasiones en que los factores de decisión se limitan: por ejemplo, en un lugar donde raramente entran personas, o un lugar inaccesible, la detección humana queda descartada y por tanto la decisión queda limitada a instalar detección automática o no disponer de detección.
Detección Humana: La detección queda confiada a las personas. Durante el día, si hay presencia continua de personas en densidad suficiente y en las distintas áreas, la detección rápida del incendio queda asegurada en todas las zonas o áreas visibles (no así en zonas "escondidas"). Durante la noche la tarea de detección se confía al servicio de vigilante(s) mediante rondas estratégicas cada cierto tiempo. Es obvio que la rapidez de detección en este caso es baja, pudiendo alcanzar una demora igual al tiempo entre rondas. Es imprescindible una correcta formación en materia de incendios al personal, y el diseño de un plan de Emergencia especificando detalladamente las acciones a seguir en caso de presentarse un incendio. Detección automática de incendios: Las instalaciones fijas de detección de incendios permiten la detección y localización automática del incendio, así como la puesta en marcha automática de aquellas secuencias del plan de alarma incorporadas a la central de detección. En general la rapidez de detección es superior a la detección por vigilante, si bien caben las detecciones erróneas. Pueden vigilar permanentemente zonas inaccesibles a la detección humana. Normalmente la central está supervisada por un vigilante en un puesto de control, si bien puede programarse para actuar automáticamente si no existe esta vigilancia o si el vigilante no actúa correctamente según el plan preestablecido (plan de alarma programable). El sistema debe poseer seguridad de funcionamiento por lo que necesariamente debe autovigilarse. Además una correcta instalación debe tener cierta capacidad de adaptación a los cambios. En la figura # 3 se aprecia un esquema genérico de una instalación automática de detección y de una posible secuencia funcional para la misma. Sus componentes principales son:
•
Detectores automáticos.
•
Pulsadores manuales.
•
Central de señalización y mando a distancia.
•
Líneas.
•
Aparatos auxiliares: alarma general, teléfono directo a bomberos, accionamiento sistemas extinción, etc.
Un sistema fijo de Detección y Alarma de Incendio debe cumplir con requerimientos mínimos de diseño, a fin de garantizar un nivel razonable de protección para las industrias y para el personal que en ésta labore, tomando en cuenta el riesgo potencial de incendio que puede originarse. Las aplicaciones que a continuación se señalan, se basa en la aplicación de las últimas técnicas y prácticas de protección contra incendios establecidas por organizaciones reconocidas a nivel nacional e internacional y en la experiencia propia de la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional.
La aplicación de sistemas de detección de incendios en una determinada Instalación, se debe fundamentar en un análisis de riesgos, usando criterios cuantitativos como por ejemplo “Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgos” (utilizado en la Industria Petrolera). Una vez fundamentada la instalación de un sistema de detección de incendio, la selección del tipo de detector dependerá de la criticidad de la instalación a proteger. Algunas instalaciones específicas requieren necesariamente la aplicación de sistemas de detección, cuando éstos forman parte de sistemas automáticos de extinción de incendios. Un sistema de detección y alarma de incendio está constituido fundamentalmente por: •
Un tablero central de control.
•
Fuentes de alimentación eléctrica.
•
Detectores de incendio.
•
Estaciones manuales de alarma.
•
Difusores de sonido y circuitos de señalización.
Los sistemas de detección y alarma de incendio, podrán activar sistemas de prevención y extinción de incendios. Los criterios de localización y espaciamiento a utilizar dependerán de las recomendaciones del fabricante y la experiencia previa en la Industria. Los sistemas de detección y alarma de incendio a ser utilizados, deberán ofrecer la mayor disponibilidad y confiabilidad posible en función de las nuevas tecnologías existentes en el mercado, las cuales entre otras cosas, ofrecen detectores con capacidad de auto diagnóstico y reporte de averías, mejores tiempos de respuesta, integración digital con sistemas supervisorios, identificación precisa de zonas de alarma, etc. Los componentes del sistema deberán ser certificados por un organismo o institución reconocida. En todo caso la selección de la tecnología a utilizar deberá estar basada en un análisis costo/beneficio.
2.1 Tablero Central de Control Es el componente neurálgico de un sistema de detección y alarma de incendio, el cual alimenta y supervisa todos los dispositivos y circuitos de detección y alarma. El tablero de Control contiene internamente los circuitos necesarios para recibir, convertir y emitir las señales de alarma en forma audible y visible. El tablero central de control de incendio deberá cumplir con lo establecido en la Norma COVENIN 1041. A continuación se destacan los aspectos más importantes que deberán considerarse en el diseño del tablero central de control: 9 Deberá contener los dispositivos y circuitos necesarios para recibir y emitir las señales de alarma previa y general de incendio, señales de averías y señales supervisoras, en forma audible y visible. 9 Tendrá luces para indicar: •
Operación normal.
•
Señales de alarma de incendio (previa, general, corto circuito en circuito de detección)
• Señal de avería, la cual cubre nivel de descarga de las baterías, corto circuito en el tablero, puesta a tierra, desconexión de los detectores y/o difusores de sonido, rotura de cable en circuito de: detección, alarma sonora, así como el resto del cableado del sistema. Tanto la ocurrencia de una avería en un circuito de detección como la recepción de una señal de detección de incendio, deberán ser indicadas con luces que identifiquen la zona (circuito) de detección. 9 Tendrá controles operativos para iniciar y apagar alarmas por zonas, probar señales de alarma, cancelar alarmas audibles y reponer el sistema. 9 Cuando el tablero central de control esté localizado en la estación central de incendio, se deberán tomar previsiones para que los tableros remotos de incendio sean
compatibles con la lógica circuital y la fuente de alimentación eléctrica de dicha estación central de incendio. 9 Estará diseñado para funcionar correctamente, a tensiones entre el ochenta y cinco por ciento (85%) y el ciento diez por ciento (110%), de su tensión nominal de alimentación. 9 Los tableros centrales de control de los sistemas de detección y alarma que protegen edificaciones, deberán tener capacidad para transmitir instrucciones verbales. 9 El tablero central de control deberá estar ubicado en un lugar permanentemente atendido En aquellos caso en que se justifique, las señales de alarma y avería podrán ser
dirigidas
a
un
sistema
supervisorio
centralizado,
ubicado
en
áreas
permanentemente atendidas tales como: salas de control, estación de bomberos, etc. En aquellos casos donde el tablero central de control no pueda ser instalado en un sitio permanentemente atendido, se deberá enviar tanto la señal de alarma de incendio como la de avería a un tablero remoto, el cual estará ubicado en un lugar permanentemente atendido 9 El tablero podrá además iniciar acciones pre–establecidas, tales como: actuación de sistemas de prevención y extinción de incendio, actuación de sistemas de ventilación y parada de equipos.
2.2 Detectores de Incendio Los detectores son los elementos que detectan el fuego a través de alguno de los fenómenos que le acompañan: gases, humos, temperaturas o radiación UV, visible o infrarroja.
Como los fenómenos detectados aparecen sucesivamente después de
iniciado un incendio, la detección de un detector de gases o humos es más rápida que la de un detector de temperatura (que precisa que el fuego haya tomado un cierto incremento antes de detectarlo). En la figura # 4 se esquematiza la fase del incendio en
que actúa cada tipo de detector. La curva corresponde al incendio iniciado por sólidos con fuego de incubación.
En función del efecto físico–químico en que se basa su activación, los detectores de incendio se clasifican en: • Detectores de calor. • Detectores de humo. • Detectores de llama • Otros tipos de detectores. La selección del tipo de detector de incendio a ser utilizado en la protección de un determinado equipo o instalación, se basará en aspectos tales como: naturaleza del combustible, geometría del área protegida, factores ambientales, sensibilidad y tiempo de respuesta requeridos. A continuación, se presenta una guía para la selección por tipo de instalación:
NOTAS 1. Detectores de calor lineal (tipo tubo neumático fusible o similar), sobre equipos de alto riesgo específico, tales como: baterías de intercambiadores y bombas; múltiples de válvulas; sellos de tanques de techos flotante; tanques de almacenamiento presurizado; estructuras de soporte de brazos de carga.
2. Detectores ultravioleta localizados en equipos críticos, tales como: turbinas de gas; compresores y bombas al aire libre. En función de un análisis de riesgos. 3. En recintos cerrados que contengan equipo eléctrico: cuartos de interruptores; salas de máquinas; canalizaciones o conductos de cables. 4. Detectores ultravioleta cubriendo el área general de la instalación. Aplicable en instalaciones de alto riesgo normalmente no atendidas o parcialmente atendidas y previa realización de un análisis de riesgos. 5. Detectores iónicos cubriendo todo el recinto, incluyendo suelos y techos falsos, canalizaciones de cables. Se considera la instalación de detectores en el interior de cerramientos de equipos eléctricos/electrónicos. Se analizará la influencia de las corrientes de aire en la ubicación y espaciamiento de los detectores. 6. Detectores puntuales de calor por velocidad de incremento de temperatura. 7. En áreas donde no resulten afectados por corrientes de aire y humos producidos en campanas. 8. Hasta 500 m2 por planta y/o hasta tres niveles de altura. 9. Más de 500 m2 por planta y/o más de tres niveles de altura. 10. Desde 2.000 m2 de superficie techada. 11. Cuando no estén incorporados a otra edificación y el riesgo sea moderado, se instalarán detectores de calor únicamente. 12. Cuando existan baterías de ácido se instalarán únicamente detectores de calor por incremento de temperatura. 13. En áreas donde se preparen comidas calientes se instalarán únicamente detectores de calor de temperatura fija. 2.2.1 Detectores de Calor Los detectores de calor deberán cumplir con lo establecido en las Normas COVENIN 1176 y 1382. Adicionalmente se considerará lo señalado en el Código NFPA 72. A continuación se mencionan algunos de los aspectos generales que deberán considerarse en la selección de los detectores de calor:
a. Los detectores de calor, son generalmente más confiables que otros tipos de detectores por su forma de activación y menor requerimiento de calibración y mantenimiento. Sin embargo, su velocidad de respuesta es inherentemente lenta, por lo que su instalación es adecuada en áreas donde no se requiere una alta velocidad de respuesta. b. El tipo de detector de calor por velocidad de incremento de temperatura, presenta una respuesta más rápida que el de temperatura fija. c. Aplicación. Los detectores puntuales de calor se utilizan principalmente para la protección de riesgos en espacios confinados. En equipos al aire libre, deberán instalarse detectores de calor del tipo lineal.
En la Tabla 4 se señalan algunas
aplicaciones para este tipo de detectores. d. Localización y Espaciamiento. Los detectores puntuales de calor deberán distribuirse adecuadamente a fin de garantizar su activación en la fase incipiente de un incendio, teniendo en cuenta la buena práctica de ingeniería y las recomendaciones del fabricante. Entre los factores a considerar para la ubicación de estos detectores, se encuentran: características de combustión del material, sensibilidad del detector, geometría del área protegida, temperatura ambiente, corrientes de aire y posibles obstrucciones. En ningún caso la separación “S” entre los detectores excederá a la indicada por el fabricante, debiendo haber sido certificada y/o aprobada por un laboratorio reconocido. En la Figura se muestra un arreglo típico de la ubicación de este tipo de detectores.
e. La instalación de detectores en áreas clasificadas, deberá realizarse teniendo en cuenta lo indicado en las Normas COVENIN 200 y 1176. f. Los detectores deberán instalarse donde no estén expuestos a daños mecánicos. g. Deberá evitarse que las conducciones eléctricas de los detectores y los propios detectores, estén soportados en equipos o estructuras sometidas a vibraciones. Los detectores deberán soportarse independientemente de sus conducciones eléctricas, a través de una caja terminal de conexión, o mediante bases de soporte. Tipos de Detectores de Calor
Detectores de Calor de Temperatura Fija Su activación se produce cuando su elemento sensor alcanza un nivel predeterminado de temperatura. Por efecto de inercia térmica, cuando este tipo de detector funciona, la temperatura del aire que lo rodea siempre será mayor que la temperatura del elemento sensor. En consecuencia, la respuesta del detector depende de las condiciones en que se desarrolle el incendio. El elemento sensor de estos detectores puede ser de varios tipos: a. Bimetálico: El sensor se compone de dos metales con diferente coeficiente de expansión térmica, cuyo efecto combinado produce la elongación en una determinada dirección al ser calentado y en dirección contraria al disminuir la temperatura. b. Conductividad Eléctrica: El elemento sensor varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. c. Aleación Fundible: El sensor es una aleación eutéctica que funde rápidamente al alcanzar determinada temperatura. d. Cable Sensible al Calor: Es un detector del tipo lineal, cuyo elemento sensor está constituido por dos cables eléctricos separados por un aislamiento sensible al calor, el cual se reblandece al alcanzar cierta temperatura, provocando el contacto eléctrico entre ambos cables.
e. Expansión de un Líquido: El elemento sensor consiste en un bulbo que contiene un líquido de alto coeficiente de expansión térmica.
Detectores de Calor por Compensación Este tipo de detector se activa cuando la temperatura del aire alrededor de él alcanza un nivel predeterminado, independientemente de la velocidad de incremento de temperatura originada por el incendio. Estos detectores permiten superar la desventaja mencionada en cuanto al tiempo de respuesta de los detectores de temperatura fija.
Detectores de Calor por Velocidad de Incremento de Temperatura La activación se produce en respuesta a un determinado valor del incremento de temperatura originada por el incendio. Algunos ejemplos típicos son:
a. Tubo Neumático: Es un detector lineal conformado por un tubo de pequeño diámetro (cobre, plástico), que se instala sobre el riesgo a proteger. El aumento, o disminución brusca, de la presión del aire dentro del tubo, debido al calor del incendio, es detectado por un presostato calibrado para actuar a un determinado nivel de presión. b. Efecto Termoeléctrico: El elemento sensor consiste en un termopar, cuyo potencial eléctrico varía en respuesta a un aumento de temperatura. 2.2.2. Detectores de Humo Son detectores que actúan con mucha más rapidez que uno térmico en la mayoría de los incendios. Estos detectores se clasifican según su principio de funcionamiento. Encontramos los de ionización y los de fotoelectricidad. Los que funcionan según el principio fotoeléctrico responden con más rapidez al humo generado por fuegos de baja energía (rescoldos), ya que generalmente se producen partículas de mayor tamaño. Los que actúan según el principio de ionización poseen una respuesta algo más rápida a fuegos de alta energía (con llama), donde se producen elevadas cantidades de partículas de menor tamaño.
Los detectores de humo deberán cumplir con lo establecido en las Normas COVENIN 1176, 1420 y 1443. Entre los aspectos más resaltantes de estos detectores figuran su capacidad de restauración automática, y mayor velocidad de respuesta que los detectores de calor. Sin embargo, los detectores de humo son más susceptibles a falsas alarmas, por lo que se instalarán en un arreglo de zonas cruzadas cuando activen sistemas fijos de extinción de incendios. Alguno de los aspectos que deben considerarse son:
a. Aplicación: Los detectores de humo se utilizan principalmente para la protección de riesgos en espacios confinados y son los más adecuados para detectar incendios de materiales sólidos que arden internamente. Por ello, resultan aplicables en ocupaciones tales como: oficinas, salas de control, equipos eléctricos, salas de computación y canalizaciones de cables eléctricos. En la Tabla 4, se indican algunas instalaciones que suelen protegerse con detectores de humo. b.
Los detectores de humo no deberán instalarse donde la temperatura ambiente
pueda exceder 37,8° C a menos que estén aprobados para temperaturas mayores. c. Localización: los detectores de humo, deberán distribuirse teniendo en cuenta la buena práctica de ingeniería y las recomendaciones del fabricante. Entre los factores a considerar están: •
Características de combustión del material.
•
Sensibilidad del detector.
•
Geometría del área protegida.
•
Corrientes de aire y posibles obstrucciones.
En ningún caso la separación entre detectores excederá a la indicada por el fabricante. En la localización y espaciamiento de detectores de humo, se debe tener en cuenta lo establecido en el Código NFPA 72. Los detectores de humo deben fijarse al techo del recinto protegido, a una distancia no inferior a 10 centímetros de las paredes laterales, o si se instalan sobre las paredes, a una distancia entre 10 y 30 centímetros del techo. En la Figura 6 se muestra esta disposición.
En aquellas instalaciones donde sea crítica la detección de los incendios en su fase incipiente y exista la posibilidad de estratificación del humo, se deberá considerar el montaje alterno de detectores en el techo y por debajo del techo. Esta alternativa deberá considerarse en recintos con techos a gran altura, o cuando existan corrientes de aire que retrasen, o impidan, la llegada del humo hasta el detector ubicado en el techo. En la Figura se muestra dicha ubicación alterna de los detectores de humo.
Tipos de Detectores de Humo
Detectores Iónicos
Son detectores puntuales que consisten en una cámara con un elemento radioactivo, que produce la ionización del aire en dicha cámara, y permite el paso de una cierta corriente eléctrica entre dos electrodos, a través del aire ionizado. Cuando las partículas de humo del incendio ingresan a la cámara de ionización, originan un cambio en la conductividad eléctrica, hasta alcanzar el nivel de activación del detector. Los detectores iónicos son más sensibles a las partículas invisibles que son producidas en la mayoría de las combustiones con llama.
Como efectos perturbadores hay que señalar: •
Humos no procedentes de incendio (tubos de escape de motores de combustión, calderas, cocinas, etc.).
•
Las soluciones a probar son: cambio de ubicación, retardo y aviso por doble detección.
•
Corrientes de aire de velocidad superior a 0,5 m.s-1. Se soluciona con para vientos.
•
Su sensibilidad puede regularse.
Detectores Fotoeléctricos
El principio de detección se basa en la dispersión de un haz de luz que incide sobre un elemento fotosensible. Cuando las partículas de humo atraviesan el haz de luz, una parte de los rayos son dispersados sobre el sensor foto sensitivo. Este tipo de detector es más sensible a las partículas visibles producidas por la mayoría de las combustiones sin llama. Y es menos sensible a las partículas más pequeñas típicas de las combustiones con llama al igual que al humo de coloración negra. Son de construcción muy complicada (más que los iónicos) ya que requieren una fuente luminosa
permanente o bien intermitente, una célula captadora y un equipo eléctrico muy complejo.
El efecto perturbador principal es el polvo. Las soluciones son difíciles. Este tipo nos permite detectar la presencia de un fuego de dos formas: - Por oscurecimiento de la intensidad luminosa a medida que pasa el haz. - Por dispersión del haz luminoso.
* Principio de oscurecimiento
Los detectores que operan según este principio incorporan una fuente luminosa, un sistema de colimación del haz de luz y un dispositivo fotosensible. Cuando las partículas de humo penetran en el haz, la luz que alcanza el dispositivo fotosensible se reduce y la alarma se activa. La fuente generalmente es un diodo emisor de luz. Constituye una fuente fiable y duradera que funciona con baja intensidad de corriente. Los diodos pulsadores pueden generar suficiente corriente para su uso en equipos detectores, funcionando a niveles de energía aún más bajos. En la práctica, la mayoría de los detectores de oscurecimiento de luz son del tipo haz luminoso y se emplean para la protección de grandes espacios abiertos.
Se
instalan con la fuente luminosa en un extremo de la zona que hay que proteger y el receptor (fotocélula o relé) en el otro extremo. En algunas aplicaciones, se emplean espejos para determinar la zona de cobertura, dirigiendo el haz según la trayectoria deseada. Por cada espejo empleado, la longitud nominal del haz debe reducirse progresivamente en un tercio. Los detectores de haz proyectados se instalan generalmente cerca del techo.
* Principio de dispersión
Cuando las partículas de humo penetran en el haz, se produce dispersión de la luz. Los detectores que emplean este principio son generalmente puntuales. Contienen una fuente luminosa y un dispositivo fotosensible, dispuestos de tal forma que los rayos luminosos no inciden, normalmente, en el segundo. Cuando las partículas entran en la luz, ésta se dispersa sobre el dispositivo fotosensible, provocando la respuesta del detector.
* Principio de la cámara de niebla Un detector según este principio generalmente es del tipo de muestreo. Una bomba de aire aspira una muestra de este, de las zonas protegidas hacia una cámara de alta humedad dentro del detector. Una vez elevada la humedad de la muestra de aire a un elevado valor, la presión baja ligeramente. Si las partículas están presentes, la humedad se condensa sobre ellas formando niebla en la cámara. La densidad de dicha niebla se mide según un principio fotoeléctrico. Cuando dicha densidad es mayor que un valor prefijado, se produce la respuesta del detector.
2.2.3. Detectores de Llama:
Los detectores de llama son dispositivos sensibles a la radiación infrarroja o ultravioleta, emitida por las llamas del incendio. La tabla 5 muestra una comparación entre los diferentes tipos de detectores de llama y sus aplicaciones para diferentes clases de incendios.
Los detectores de llama deberán cumplir con lo establecido en la norma COVENIN 1176, y algunas consideraciones generales son: a. Aplicaciones:
Los detectores de llama (UV), se usarán en instalaciones de alto
riesgo donde se almacenen o manipulen materiales inflamables o combustibles y exista la posibilidad de que ocurran incendios de rápida propagación. En la Tabla 4, se muestran una guía para la aplicación de estos detectores en algunas instalaciones. Los detectores de llama Infrarrojos (IR) poseen mayores limitaciones en su aplicación. Se podrán utilizar cuando existan fuentes de radiación ultravioleta en el área protegida, y cuando el material incendiado no produzca humos densos que absorban la radiación dentro del espectro infrarrojo, al cual es sensible el detector.
b.
La localización y espaciamiento: de los detectores de llama, deberá cumplir con
lo establecido en la Norma COVENIN 1176 y en el Código NFPA 72. A continuación se
mencionan algunos de los aspectos más resaltantes, que deberán tenerse en cuenta en la localización y espaciamiento de los detectores seleccionados: 9
Los detectores de llama UV no deberán ser ubicados de manera que el
cono de visión coincida con el horizonte. Deberán ser orientados hacia abajo, para cubrir el área de riesgo a proteger y reducir la probabilidad de detectar radiaciones UV provenientes de la luz solar. 9
Los detectores de llama UV deberán ser accesibles para permitir la
limpieza del lente. 9
Cuando se instalen detectores de llama IR, se deberán apantallar
adecuadamente para evitar señales de interferencias provenientes de fuentes externas, tales como: destellos y reflejos de luces o radiaciones de equipos calientes.
c.
Se recomienda utilizar cable blindado para conectar los detectores al tablero
central de control y tomar pasos a fin de minimizar las interferencias eléctricas presentes normalmente en los ámbitos industriales.
d.
Los detectores deberán disponer de montajes ajustables para facilitar la
graduación y ajuste del campo de visión.
e.
Los detectores deberán ser instalados como mínimo a 60 centímetros del techo
cuando se encuentren en área cerradas, para evitar que la acumulación de humo denso proveniente del incendio pueda obstruir su visión. Los detectores deberán ser orientados de forma que su cono de visión no resulte obstaculizado por elementos estructurales, u otros objetos opacos.
Tipos de detectores de llama:
a. Detectores Ultravioleta Los detectores de llama (UV) responden a radiaciones de longitud de onda menor de 4.000 Angstrom. Su velocidad de respuesta es prácticamente instantánea, sin embargo, son también sensibles a otras fuentes de radiación ultravioleta no procedentes del incendio, tales como: • Tormentas eléctricas • Radiaciones Gamma y X, procedentes de equipos para ensayos no destructivos • Arcos de soldadura Cuando se instalen en áreas exteriores, deberá utilizarse un arreglo en zona cruzada cuando los mismos activen sistemas automáticos de extinción de incendios, o sistemas de parada de emergencia. Resultan poco afectados por condiciones ambientales, tales como: corrientes de aire, lluvia, o temperaturas extremas. Los detectores ultravioleta, deberán disponer de dispositivos para auto–supervisión automática. Este requerimiento se debe a la posible disminución de la sensibilidad del detector, por falta de limpieza del lente.
b. Detectores Infrarrojos Los detectores infrarrojos (IR) responden a radiaciones con longitud de onda por encima de 7.700 Angstroms. En general, se limita la sensibilidad del detector a una estrecha banda alrededor de 4,3 micrones (longitud de onda de emisión del CO2), a fin de evitar la respuesta a la radiación solar. Además, suelen incorporar dispositivos que permiten únicamente la respuesta del detector cuando la fuente de radiación no es estática, sino que “parpadea”, tal como ocurre con la llama de un incendio. Estos detectores están propensos a falsas alarmas generadas por destellos, reflejos de luces, o equipos calientes.
c. Detectores Combinados Ultravioleta e Infrarrojo El detector de llama combinado de UV–IR es muy confiable, debido a que posee alta velocidad de detección y es menos propenso a falsas alarmas, tales como las provenientes de descargas atmosféricas (rayos), o equipos calientes. Los detectores de llama combinados UV–IR, deberán disponer de dispositivos de auto–supervisión automática.
d. Detectores Duales Infrarrojo–Infrarrojo El detector dual IR–IR posee dos (2) sensores, los cuales responden a longitudes de onda diferentes dentro del espectro infrarrojo (3,8 y 4,3 micrones). Uno de ellos, coincide con la banda de emisión infrarroja del dióxido de carbono caliente y el otro actúa libre de dicha banda. Esta característica le permite diferenciar entre una llama debida a incendios de hidrocarburos y cualquier otra fuente de radiación infrarroja, tal como: arcos de soldadura, cuerpos calientes, o luces destellantes. Este tipo de detector (IR–IR), es más adecuado que el detector ultravioleta (UV), en aquellos casos en que este último pueda estar afectado por arcos de soldadura.
2.4 Estaciones Manuales de Alarma.
Las estaciones manuales de alarma, se instalarán en áreas de riesgo potencial de incendio, tales como: unidades de proceso, áreas de almacenamiento, plantas compresoras de gas, estaciones de bombas, sub–estaciones eléctricas, instalaciones portuarias, laboratorios, llenaderos de camiones, cuartos de control, centros de computación, almacenes, depósitos, edificaciones y hangares. Las estaciones manuales de alarma son dispositivos de señalización que permiten notificar una situación de peligro y /o incendio en una instalación, y deberán cumplir con la Norma COVENIN 758. El uso de las estaciones manuales de alarma, deberá estar restringido a la señalización de emergencias debidas a incendios, explosiones o escapes de sustancias peligrosos.
En edificaciones y otros recintos confinados, las estaciones manuales de alarma deberán estar ubicadas en sitios visibles y distribuidas en el área protegida de forma que no resulten obstruidas y sean fácilmente accesibles. Se colocarán en las vías normales de salida del área protegida, de acuerdo a los siguientes criterios:
a. Deberá colocarse al menos (1) una estación manual de alarma en cada nivel. b. Se colocará el número necesario de estaciones manuales en cada nivel, a fin de obtener un recorrido horizontal máximo de 30 metros entre el usuario y la estación. c. En las vías de escape, cercanas a las salidas de la edificación.
2.5 Sistema de Alarma de Incendio.
Los sistemas de alarma de incendios permiten notificar los incendios producidos en una instalación, alertando al personal encargado del combate. El sistema deberá ser lo más sencillo posible, a fin de evitar confusiones en el momento de la emergencia. El diseño usualmente preferido consiste en un sistema codificado de señales, con indicación en un lugar de presencia permanente de personal (sala de control, estación de bomberos), que permite activar uno o más difusores de sonido. La indicación se realizará preferiblemente en un panel gráfico en que se representen las diferentes áreas o zonas, que constituyen la instalación protegida. Los sistemas de alarma de incendios deberán cumplir con lo establecido en la Norma COVENIN 1041
Difusores de Sonido
Los sistemas de alarma de incendio, incorporan distintos tipos de señales audibles producidas por difusores de sonido. Los difusores de sonido deberán poder ser activados manual, o automáticamente en el caso de una alarma de incendio, y estarán estratégicamente ubicados para asegurar una máxima cobertura en la instalación. La señal de alarma se deberá activar inmediatamente que se detecte una situación de emergencia.
La señal de alarma previa para sistemas que protegen un riesgo individual, se deberá activar automáticamente a través de los detectores, e indicará la zona afectada. Su indicación deberá aparecer en el tablero central de control mediante luz y sonido, y éste último será diferente al de otras alarmas. La señal de alarma general se activará en forma manual o automática cuando se detecte una emergencia. Esta señal será audible, variando su frecuencia y tono de acuerdo con lo establecido en los planes de emergencia de cada instalación. La señal de alarma con transmisión de voz, utilizada generalmente en edificaciones para emitir instrucciones verbales a los ocupantes, será operada desde el tablero central de control, o desde la estación central de incendio.
Alarma Dentro de Edificaciones
La señal de alarma general será clara, audible y repetitiva, con un tono ascendente que comienza en 600 Hertz y finaliza en 1.100 Hertz, con una duración de 2,6 segundos y un intervalo de 0,4 segundos entre ciclos de tono.
Alarma en Areas Industriales
La señal de alarma general en instalaciones al aire libre, será acústica y variará su frecuencia y tono, de acuerdo con lo establecido en los planes de emergencia de cada instalación. La señal puede provenir de sirenas eléctricas, pitos de aire o vapor, estratégicamente situados para asegurar una cobertura máxima. En áreas ruidosas o remotas, donde la señal de alarma general no puede oírse, se podrán utilizar destellos de luces. En el interior de edificaciones, se proveerán dispositivos auxiliares de alarma (campanas, timbres o cornetas).
Sistema Telefónico de Alarma de Incendios
La notificación de incendios podrá también realizarse mediante sistema telefónico, a través de un número de código dedicado y restringido para este uso únicamente. Cuando se utilice este sistema de notificación, deberá disponerse de un teléfono especial en la Estación Central de Alarma de Incendio, capaz de recibir llamadas únicamente y de color rojo, para distinguir su uso especial. Podrán proveerse extensiones telefónicas en otras ubicaciones tales como: cuartos de control, edificio de vigilancia, departamentos públicos de bomberos.
Señales Supervisorias
Las señales supervisorias de sistemas automáticos de detección de incendios, y otros sistemas asociados, deberán cumplir con lo establecido en las Normas COVENIN 200 y 1041.
Circuitos de Señalización
Son los circuitos que transmiten las señales de alarma y averías, desde los puntos de origen al tablero remoto de control, tablero central y/o estación central de incendios.
Inspección, Pruebas y Mantenimiento
Debido a que los detectores son equipos críticos, deberán ser probados e inspeccionados con una frecuencia acorde con las recomendaciones del fabricante y la experiencia propia. Así mismo, deberán estar incorporados en el programa de mantenimiento preventivo.
2.6 Fuentes de Alimentación Eléctrica. El suministro de energía eléctrica para el tablero central de control y los demás componentes del sistema, deberá provenir de dos fuentes de alimentación independientes. La fuente principal de alimentación debe ser confiable, de capacidad adecuada, y su conexión al tablero de control, se realizara mediante circuitos exclusivamente dedicados y debidamente identificados. Bajo condiciones de máxima carga, la fuente de alimentación de respaldo deberá tener suficiente capacidad para operar el sistema de detección durante 24 horas, y posteriormente al final de ese periodo, operar durante 10 minutos todos los dispositivos de anunciación de alarma usados para desalojo o para prestar asistencia en el sitio de emergencia, tal como lo establece la norma COVENIN 1041.
SISTEMA DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS
3. Sistemas de Extinción de Incendios. Básicamente existen cuatro métodos de extinción de un incendio: 1. Separar físicamente la sustancia combustible de la llama 2. Reducir la cantidad de oxigeno. 3. Reducir la temperatura del combustible, o de la llama. 4. Aplicar productos químicos que modifiquen la química de la combustión.
Cualquier técnica concreta de extinción puede incluir uno de estos mecanismos o, más frecuentemente, varios de ellos simultáneamente. Por ejemplo, cuando se aplica agua a un incendio de un combustible sólido que se quema en el aire, se aplican simultáneamente varios de estos procedimientos: el sólido se enfría al contacto con el agua, haciendo que disminuya su velocidad de pirolisis o desgasificación. Se enfría la llama gaseosa, causando una reducción de la realimentación del calor al combustible sólido y una correspondiente reducción en la velocidad de pirolisis endotérmica. Se genera vapor, que en ciertas condiciones y en fuegos en recintos cerrados puede evitar que el oxigeno llegue al fuego. Y el agua, en forma de niebla, puede impedir la radiación de calor.
3.1 Clasificación de los sistemas de extinción
Según la sustancia extintora: •
Sistemas de agua.
•
Sistemas de espuma física.
•
Sistemas de dióxido de carbono.
•
Sistemas de polvo químico (normal o poliva-lente).
•
Sistemas de halón y alternativas al halón.
Según el modo de aplicación: •
Sistemas semifijos: El agente extintor es transportado por una conducción e
impulsado sobre el fuego a través de una manguera y lanza o monitor móvil. •
Sistemas fijos: El agente extintor es transportado por una conducción e
impulsado sobre el fuego a través de boquillas fijas adosadas a la misma. •
Sistemas móviles: El agente extintor es transportado e impulsado sobre el fuego
mediante un vehículo automotor.
Según el sistema de accionamiento: •
Manual.
•
Automático.
•
Doble accionamiento.
Según la zona de actuación: •
Parcial.
•
Por inundación total
3.2. EXTINGUIDORES. Extinguidores. Definición.- Los extinguidores como ya lo sabemos, es un aparato diseñado especialmente para que permita la descarga de una determinada cantidad de agente extinguidor, almacenado en su interior de acuerdo con las necesidades de su operador. Los extinguidores de incendios, es el equipo de primeros auxilios contra incendios, están destinados a ser usados contra fuegos pequeños e incipientes.
Clasificación de los Extinguidores Como todos sabemos no existe un solo tipo de extinguidor para todo tipo de fuego, es por eso que existe una clasificación de extinguidores. o
Extinguidores para fuego clase "A".
o
Extinguidores para fuego clase "B".
o
Extinguidores para fuego clase "C".
o
Extinguidores para fuego clase "D".
Mecanismo de Extinción •
Mecanismos de Extinción AGUA -
Enfriamiento: absorbe grandes cantidades de calor.
-
Sofocamiento: el vapor de agua desplaza el humo y el aire (O2) si hay ventilación
adecuada. El agua flota sobre líquidos más pesados. El agua combinada con espuma sofoca fuegos de líquidos más livianos. •
•
Mecanismo de Extinción DIOXIDO DE CARBONO -
Sofocamiento: dilución del aire para reducir cantidad de oxígeno.
-
Enfriamiento: sólo en espacios confinados con atmósfera muy diluida.
Mecanismo de Extinción POLVO QUIMICO SECO -
Rompimiento de Reacción en Cadena: reaccionan con combustible y oxígeno
evitando que estos se combinen. -
Sofocamiento: por dilución de los vapores combustibles y del aire cerca del
fuego. -
Enfriamiento: la producción de una nube opaca reduce la cantidad de calor
irradiada •
Mecanismo de Extinción ESPUMAS -
Sofocamiento: por efecto de la manta que cubre los líquidos en llamas.
-
Enfriamiento: logrado por la cantidad de agua presente en la espuma.
3.3. Sistemas de extinción de incendio a base de espuma. Tipos de sistemas de Espuma Existen cuatro tipos básicos de sistemas de espuma.
1.- Sistema Fijo Es un sistema completo constituido por una red de distribución, alimentada a partir de una estación central de espuma que contiene el tanque de concentrado y el equipo proporcionador, descargando espuma a través de dispositivos fijos sobre el
área a proteger. Todos los componentes del sistema están permanentemente instalados.
2.- Sistema Semi – Fijo Es un sistema constituido por dispositivos fijos de descarga para aplicar la espuma sobre el área a proteger, unidos a una red de distribución cuyas conexiones terminales se ubican en un lugar seguro respecto al área protegida. La red de distribución puede contener o no el generador de espuma. El concentrado de espuma y los equipos necesarios para su dosificación requieren ser transportados al lugar cuando se desea operar el sistema.
Una variedad de sistema semi – fijo es el constituido por tuberías de distribución de solución agua – concentrado, alimentadas a partir de una estación central de espuma. La red de tuberías, dispone del suficiente número de conexiones para permitir el acoplamiento de mangueras hacia dispositivos portátiles generadores de espuma, tales como: pitones y monitores de espuma.
3.- Sistemas Móviles Incluye
todas
aquellas
unidades
montadas
sobre
ruedas,
bien
sean
autopropulsadas o remolcadas por un vehículo auxiliar. Estos sistemas requieren su conexión a la red de agua contra incendios, de donde obtienen el agua y la presión requeridas para la formación de la espuma.
4.- Sistemas Portátiles Incluye todos aquellos sistemas cuyos componentes deben ser transportados a mano.
3.3.1 Sistemas de Dióxido de Carbono (CO2)
El CO2 como agente no conductor de la electricidad puede emplearse en incendios de equipos eléctricos energizados. El CO2 no deja residuos ya que se vaporiza al estar en contacto con el aire, eliminando la necesidad de limpieza que otros agentes pueden causar. El mecanismo de extinción del CO2 se basa en la reducción de la concentración del oxígeno y/o de los vapores inflamables, hasta el punto en que la combustión no puede continuar. El CO2 influye sobre varias funciones vitales de los organismos vivos tales como la respiración, dilatación del sistema vascular y el PH de los fluidos corporales. En particular, la concentración de CO2 en el aire que respiramos, gobierna el intercambio de oxígeno en los pulmones. Al aumentar la concentración de CO2 en el aire, se reduce notablemente el proceso de oxigenación de la sangre. Concentraciones de CO2 entre el 6 y 7% en el aire es considerado el valor límite en el cual comienzan a notarse efectos dañinos en los seres humanos. Concentraciones de CO2 en el orden del nueve por ciento (9%) en el aire, provocan pérdida de conciencia en pocos minutos. Concentraciones mayores, pueden ser mortales al producir la asfixia por deficiencia de oxígeno. Aún cuando existen sistemas de CO2 de baja y alta presión, se recomienda la utilización de los sistemas de alta presión dada su versatilidad operacional y fácil mantenimiento. La instalación de sistemas fijos de CO2, se basará en la realización de un análisis de riesgo. Algunos ejemplos de los equipos e instalaciones a proteger se mencionan a continuación:
Salas de transformadores
Casetas de interruptores
Centros de control de motores
Equipos rotativos
Venteos y alivios de gases inflamables a la atmósfera
Líquidos inflamables y combustibles contenidos en recipientes abiertos
Máquinas que utilizan como combustibles gasolinas u otros líquidos inflamables
Depósitos de líquidos inflamables y/o combustibles, o sólidos combustibles ordinarios.
Pisos falsos que dispongan de instalaciones eléctricas.
3.3.2 Sistema de Polvo Químico Seco (PQS)
Los sistemas fijos a base de polvo químico seco, están constituidos por una fuente de almacenamiento del polvo y un arreglo de tuberías con boquillas o toberas, que descargan el agente sobre el área del incendio.
Los polvos químicos secos se consideran sustancias no tóxicas. El mecanismo de extinción de estos agentes, se basa fundamentalmente en la interrupción de la reacción de combustión que se produce en todo incendio. La instalación de sistemas fijos de polvo químico seco, se basará en la realización de un análisis de riesgos, se deberá considerar su aplicación en la protección de:
a. Recipientes abiertos que contengan líquidos inflamables o combustibles. b. Venteos y alivios de gases inflamables. c. Cocinas en comedores industriales. d. Riesgos eléctricos, tales como transformadores e interruptores sumergidos en aceite, cuando no existan facilidades para protegerlos con otros medios de extinción. e. Estaciones de servicio para expendio de combustibles.
3.3.3. Sistemas de vapor de Ahogo
Estos sistemas tienen aplicación en aquellas instalaciones nuevas o existentes que dispongan de facilidades para la generación y distribución de vapor de agua. El uso del
vapor de agua como agente extinguidor de incendios, se basa en la exclusión del oxígeno necesario para proseguir la reacción de combustión. Se instalarán sistemas fijos de vapor de ahogo para la protección de equipos de llama abierta, tales como hornos y calentadores, en aquellas instalaciones donde se disponga de las facilidades de generación y distribución de vapor. La instalación de sistemas de vapor de ahogo en otros equipos no mencionados previamente, podrá realizarse cuando un análisis de riesgos, en particular, deberá considerarse su instalación en equipos tales como: Compresores y equipos asociados. Venteos y alivios de gases inflamables a la atmósfera. Bombas con producto a alta temperatura. Bridas en tuberías y equipos de proceso, que manejan corrientes ricas en hidrógeno. Comparados con los sistemas de extinción a base de agua de aplicación directa por medio de mangueras o monitores, los sistemas de vapor de ahogo tienen la ventaja de disminuir la probabilidad de choque térmico durante la extinción de incendios en equipos que operan a altas temperaturas.
3.3.4 Sistemas de Espumas con aire comprimido (CAF)
La espuma con aire comprimido (Compressed Air Foam CAF) se consigue al inyectar aire a presión en el flujo de una solución de espuma. El sistema de extinción CAF es un generador de espuma de alta energía que produce burbujas uniformes de pequeño diámetro, fuertemente impulsadas en forma de chorro. Los sistemas de extinción CAF pueden proporcionar espuma infinitamente variable en el rango de consistencias y con creciente estabilidad. De hecho, los sistemas contra-incendios CAF de tubería fija proporcionan espuma de gran calidad directamente sobre el lugar de riesgo. Aunque los sistemas de espuma contra-incendios se conocen desde hace más de 100 años, la primera mención del CAF
como agente extintor para manguera aparece en 1941 como forma de combatir fuegos en puentes flotantes. La tecnología CAF se ha venido usando durante varias décadas para favorecer la producción de los pozos petroleros, en la industria alimentaría para conseguir chocolatinas esponjosas, para el lavado de coches, o en las cremas de afeitar. En sistemas contra incendios fijos, los sistemas CAF se convirtieron en una realidad al final de los 1990 al conseguirse desarrollar, en el National Research Council de Canadá, métodos seguros de generar y transportar CAF a través de redes de tuberías fijas usando boquillas especiales. Desde entonces, la tecnología para generar y distribuir CAF ha mejorado, se ha comercializado y se han evaluado sus características de extinción en variedad de aplicaciones. Hasta conseguirse este punto de desarrollo, los sistemas de extinción fijos por espuma utilizaban boquillas de aspiración, sopladores y rociadores. Cada sistema tenía sus ventajas y desventajas. Al hacerse finalmente posible enviar CAF por redes de tubería fija y aplicarlo al fuego la tecnología a dado un importante paso adelante en la evolución de la extinción por medio de espuma. La tecnología CAF vio sus primeras aplicaciones en la extinción de líquidos inflamables derramados y en la de fuegos de almacenes en altura [1]. Ya desde el principio se demostró la ventaja del sistema CAF frente a los rociadores normales o los nebulizadores, utilizándose tanto espumas tipo A como B. También se demostró la economía derivada del menor uso de agua y su menor necesidad de concentración de espumógeno, y también mejoró la visibilidad en la zona de fuego protegida por el sistema CAF. Desde 1999 se han producido grandes avances en el desarrollo y evaluación de esta tecnología.
3.4 Sistemas de Agua Contra Incendios Las instalaciones de protección contra incendios en determinados tipos de edificios requieren el almacenamiento y distribución de agua hasta puntos cercanos a las zonas habitadas para su uso en caso de un posible fuego accidental. Dichos sistemas por definición, mantienen el agua estancada hasta el momento de uso. Desde el punto de
vista de los riesgos de Legionella hay varios tipos de problemas potenciales listados en orden de importancia: a) La instalación contra incendios está conectada (sin una protección de corte eficaz) a otras redes de almacenamiento y distribución de agua que pueden resultar contaminadas si la bacteria se desarrolla en la red contra incendios. b) La instalación contra incendios está contaminada por bacterias del tipo Legionella pneumophila y los trabajadores y usuarios se ven potencialmente expuestos en la ejecución de pruebas hidráulicas. c) La instalación contra incendios está contaminada por bacterias del tipo Legionella pneumophila y los trabajadores y usuarios se ven potencialmente expuestos durante el uso de los equipos en una situación de emergencia.
El fuego ha sido, a la vez un elemento imprescindible y un potencial enemigo tradicional de las viviendas y lugares de trabajo del ser humano. Desde la antigüedad, en las ciudades siempre se ha dispuesto de diversos medios más o menos sofisticados para la lucha contra los incendios accidentales, tradicionalmente se disponía de grupos de bomberos a los que se confiaba dicha labor. A principios del siglo XX, se comenzó a instalar sistemas mecánicos de detección y extinción de incendios que basaban su funcionamiento en el almacenamiento de agua y su descarga automática o manual en caso de emergencia.
Los sistemas de protección contra incendios constituyen un conjunto de equipamientos diversos integrados en la estructura de las instalaciones. La protección contra incendios se basa en dos tipos de medidas: • Medidas de protección pasiva. • Medidas de protección activa.
3.4.1 Medidas de protección pasiva Son medidas que tratan de minimizar los efectos dañinos del incendio una vez que este se ha producido. Básicamente están encaminadas a limitar la distribución de llamas y humo a lo largo del edificio y a permitir la evacuación ordenada y rápida del mismo. Algunos ejemplos de estas medidas son: • Compuertas en conductos de aire. • Recubrimiento de las estructuras (para maximizar el tiempo antes del colapso por la deformación por temperatura). • Puertas cortafuegos. • Dimensiones y características de las vías de evacuación. • Señalizaciones e iluminación de emergencia. • Compartimentación de sectores de fuego.
3.4.2 Medidas de protección activa
Son medidas diseñadas para asegurar la extinción de cualquier conato de incendio lo más rápidamente posible y evitar así su extensión en las instalaciones. Se deben considerar dos tipos de medidas: a) Medidas de detección de incendios, que suelen estar basadas en la detección de humos (iónicos u ópticos) o de aumento de temperatura. b) Medidas de extinción de incendios, que pueden ser manuales o automáticos: • Manuales: Extintores, Bocas de incendio equipadas (BIE), Hidrantes, Columna seca. • Automáticos: Dotados de sistemas de diversos productos para extinción: - Agua (Sprinklers, cortinas de agua, espumas, agua pulverizada). - Gases (Halones (actualmente en desuso), dióxido de carbono). - Polvo (Normal o polivalente).
Dentro de todo este conjunto de equipos e instalaciones, aquellos equipos que acumulan agua y pueden pulverizarla en algún momento, ya sea en pruebas o en caso de emergencia real. En concreto, debemos incluir dentro de las instalaciones con riesgo de legionelosis las medidas de extinción de incendios manuales dotadas de agua como las bocas de incendio equipadas (BIE) y los hidrantes. Y los sistemas automáticos dotados que emplean agua para la extinción como los sprinklers, cortinas de agua o sistemas de agua pulverizada. La estructura de los sistemas de riesgo, tanto en el caso de instalaciones manuales como automáticas es similar, cuentan con un sistema de aporte de agua, que puede ser un depósito de almacenamiento de agua y un grupo de bombas (a menudo con alimentación eléctrica autónoma) o bien una entrada directa de la red de suministro. Según los usos y dimensiones de los locales, existen unas exigencias reglamentarias especificas en cuanto a la obligatoriedad de mantener un cierto volumen de agua almacenada para casos de emergencia. Este hecho es el principal riesgo desde el punto de vista de la legionelosis, se trata de mantener agua almacenada por un periodo de tiempo normalmente muy extenso y que en un momento determinado se puede pulverizar en presencia de personas.
3.4.2.1 Sistemas manuales: Bocas de Incendio Equipadas (BIE) y los Hidrantes
En la figura 1, se observa un esquema simplificado de este tipo de instalaciones, donde se aprecia el depósito (1), el sistema de bombeo (2) y la red de distribución de agua (3) dentro del edificio. También se observa la conexión de los circuitos interiores al aporte directo de agua de la red pública de suministro (4). Y una posible conexión a un camión cisterna, que pudiera suministrar agua extra en caso de ser necesario (5).
3.4.2.2 Sistemas Automáticos: Sprinklers (rociadores)
En el caso de sistemas automáticos, la descripción de las instalaciones (figura 2) es similar al caso anterior de sistemas manuales, pero en este caso se incorpora un presostato (6), que envía una señal a una central (7) que activa las bombas, (8) en caso necesario. Si se produce un incendio la salida de agua, se realiza por el elemento rociador final (9). En la imagen adjunta se observa una instalación de bombeo en un depósito de agua contra incendios (Foto1)
CONCLUSION
Dentro de toda organización empresarial indistintamente cual sea su plan de trabajo y tipo de producción deben conocerse y aplicarse todas las normativas que a nivel nacional e internacional han sido creadas, para crear un plan de protección y previsión, contra incidentes y accidentes causados por el fuego, cuya rapidez de expansión no permite improvisar y es necesario y legal tener un sistema de detección y extinción para poder enfrentar cualquier situación de emergencia que pueda provocar pérdidas tanto materiales como humanas.
En general, uno de los aspectos más importantes al seleccionar el equipamiento adecuado a ser utilizado en un proceso determinado es realizar un minucioso estudio del área,
dando lugar a una exacta ubicación de la misma dentro de la clasificación
descrita en este trabajo.
Esta actividad trae como beneficio una serie de ventajas en
cuanto a seguridad, durabilidad y confiabilidad de los equipos instalados. En el proceso de investigación para recolectar información con referencia a este tema se observo que las consideraciones para la clasificación de áreas operativas en la industria están normalizadas a nivel internacional, si realizamos una búsqueda rápida en la web, podremos visualizar paginas en relación a este tópico provenientes de diferentes países como México, Argentina, Colombia, EEUU, entre otros.
Para todos
estos países, así como para el nuestro los criterios utilizados coinciden perfectamente. Debido a esto, la selección de equipamiento bien sea para el ramo eléctrico o para instrumentación se hace confiable basados en que si el instrumento posee certificación de que se apega a estas normas, puede ser utilizado de forma segura en cualquier proceso con características que reflejen las especificadas en la normativa para la clasificación de áreas.
