A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. I.- CARACTERÍSTICASY ...
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10 A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. I.- CARACTERÍSTICAS Y COMPORTAMIENTO DE LOS INCENDIOS. Para lograr un fundamento sólido y común sobre el cual edificar los principios de detección y prevención de incendios que se cubrirán más adelante se debe describir en forma detallada cierta Terminología Teórica que exponen las características de los Incendios. INCENDIO. Según H. Chaillot ( Volúmen I, 1970, pag. 271 ) define el Incendio como el resultado de un fuego que, sobrevenido accidentalmente, a prendido voluntariamente, no ha sido dominado en su comienzo y ha adquirido una extensión tal que alcanzaba parte o la totalidad de un bosque, de una cosecha, de un edificio o de un conjunto industrial y provoca una destrucción más o menos importante. Esta destrucción material va acompañada con frecuencia de accidentes corporales más o menos graves e incluso mortales que afectan a las personas que se encuentran en el lugar cuando se declara el siniestro o se incrementa; o bien a los que intervienen en la lucha contra el Incendio. FUEGO. El fuego es un fenómeno que se distingue principalmente por la irradiación de luz y calor; generando grandes beneficios a la humanidad si es controlado por el
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A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
I.- CARACTERÍSTICAS Y COMPORTAMIENTO DE LOS
INCENDIOS.
Para lograr un fundamento sólido y común sobre el cual edificar los principios
de detección y prevención de incendios que se cubrirán más adelante se debe
describir en forma detallada cierta Terminología Teórica que exponen las
características de los Incendios.
INCENDIO.
Según H. Chaillot ( Volúmen I, 1970, pag. 271 ) define el Incendio como el
resultado de un fuego que, sobrevenido accidentalmente, a prendido voluntariamente,
no ha sido dominado en su comienzo y ha adquirido una extensión tal que alcanzaba
parte o la totalidad de un bosque, de una cosecha, de un edificio o de un conjunto
industrial y provoca una destrucción más o menos importante. Esta destrucción
material va acompañada con frecuencia de accidentes corporales más o menos graves
e incluso mortales que afectan a las personas que se encuentran en el lugar cuando se
declara el siniestro o se incrementa; o bien a los que intervienen en la lucha contra el
Incendio.
FUEGO.
El fuego es un fenómeno que se distingue principalmente por la irradiación de
luz y calor; generando grandes beneficios a la humanidad si es controlado por el
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hombre, pero también es capaz de producir grandes cambios cuando se presenta en
forma inesperada en cualquier tipo de Incendio.
El Fuego es una reacción química entre el oxígeno y un material combustible
que resulta en la evolución del calor, luz y humo. La reacción del fuego, al igual que
otras reacciones químicas, es influenciada en cuanto a su velocidad e intensidad por
factores tales como la temperatura, el estado de subdivisión, la concentración de los
reactivos y la presencia de catalizadores (agentes que aceleran o algunas veces
disminuyen la proporción de la reacción química).
El fuego es un proceso complicado; la consideración de todos los mecanismos
que tienen lugar, cuando ya se están quemando materiales complejos tales como
madera, combustibles, plásticos y otros materiales combustibles comunes, es algo
aparentemente fútil. En el fuego, dichos materiales se decomponen pirolíticamente en
un gran numero de sustancia inflamables, cada una de las cuales realiza los pasos de
una reacción en cadena en las llamas.
Cuando la materia se quema, lo que sucede básicamente es que se produce una
conversión o transformación de la materia y se libera energía.
Para nuestros objetivos de prevención de Incendios, podemos definir el Fuego
como una "Combustión Viva", que se manifiesta por la emisión de llama (humo y
gases) y desprendimiento de calor, que tiene como características común el de
elevarse en la atmósfera.
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MODALIDADES EN LA COMBUSTIÓN.
La Combustión es el efecto de arder o quemar. El proceso de combustión tiene
de dos modos diferentes: el primero como lo hemos descrito, con llama y el segundo
en superficial sin llama (en la que se incluyen la incandescencia y la asma de
incandescencia profunda )(Ver anexo # 1).
Los registros para la existencia de una Combustión continua se basa en la
realimentación producida por la radiación de la materia combustible, bien sea con la
llama o sin ella.
La Combustión con llama se debe a reacciones en cadena no inhibidas y que a
pesar de su complejidad, se asocia con velocidades relativamente altas de
combustión, expresada en términos de liberación de energía química, en térmica, que
en unión de la relación peso tiempo y del calor especifico de los gases del cuerpo
emisor determinan la temperatura de la llama.
Las dos terceras partes aproximadamente del calor liberado pasan al ambiente
circundante en forma de calor sensible y la otra parte como flujo calorífico de
radiación. Cuando la energía térmica es mayor que la circundante, el fuego aumenta,
si la segunda es mayor que la primera el fuego disminuye. la Combustión consume
oxigeno del aire encareciendo hasta hacerlo irrespirable.
Las llamas son la parte espectacular visible del fuego, ilumina y atraen, el humo
por el contrario impide la visibilidad y provoca el pánico, los gases que lo acompañan
pueden ser tóxicos, invisibles y su difusión ayuda a la propagación del Fuego. El
calor sobre calienta el aire, alcanzando temperaturas desde 250°C a 1100°C en un
gran desastre.
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Los líquidos y gases inflamables arden siempre con llamas. La mayoría de los
plásticos sólidos pueden considerarse líquidos inflamables congelados y como tales,
se funden cuando hay reglamentación térmica suficiente antes de su combustión.
Ejemplos de combustión sin llamas son los del carbono puro y las de los otros
no metales fácilmente oxidables, como el azufre y el fósforo, así como también los
metales fácilmente oxidables como el aluminio, el magnesio, el sodio, el potasio.
Estos últimos arden a temperaturas que oscilan entre los 2500°C y los 3500°C,
muy por encima de los 1500°a 2000°C de las temperaturas atmosféricas de la
combustión de hidrocarburos.
Un ejemplo de existencia en ambas modalidades de combustión, son los
combustibles sólidos y los plásticos termoendurecidos que no se funden, en estos
materiales la combustión comienza con llama, ambos modos actúan simultáneamente;
al final cesa la llama y prosigue la combustión sin llama. ( León, L.1988,pag.11).(Ver
anexo # 2).
CLASES DE FUEGO.
Según las normas de la Empresa Petrolera de Venezuela, S. A. ( PDVSA )
clasifica los tipos de Fuego en la forma siguiente:
Clase I: Son líquidos con punto de inflamación menor que 37.8 °C.
Clase IA: Son líquidos con punto de inflamación menor que 22.8 °C y punto de
ebullición menor de 37.8 °C.
Clase IB: Son líquidos con punto de inflamación menor que 22.8 °C y punto de
ebullición mayor de 37.8 °C.
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Clase IC: Son líquidos con punto de inflamación mayor que 22.8 °C e igual o
menor de 37.8 °C.
Clase II: Son líquidos con punto de inflamación mayor que 37.8 °C e igual o
menor de 60 °C.
Clase IIIA: Son líquidos con punto de inflamación mayor que 60.0 °C o igual.
q Según la Norma NFS 60100 se distinguen los Fuegos en cuatro clases:
Clase A ó Fuego Seco: Son fuegos que tienen una combustión lenta con brasas;
es el tipo más corriente y afecta a materiales sólidos, orgánicos y minerales.
Clase B ó Fuego Graso: Se realizan en materiales grasos y en hidrocarburos,
bien sean líquidos o sólidos licuables, los cuales se dividen en dos subclases: B1 tales
como la Gasolina y el Petróleo. B2 tales como el Fuel-Oil.
Clase C ó Fuego Eléctrico: El cual se divide en fuego C1 de baja tensión y
fuego C2 de alta tensión.
Clase D ó Fuego Eléctrico: Son fuegos que no pueden estar incluidos en
ninguna de las clases anteriores, tales como, los fuegos de metales de Magnesio,
Sodio, etc. y de otros materiales plásticos. ( León, L. pag. 14).
ETAPAS DEL FUEGO
El fuego es un proceso de combustión química originado por la combinación de
combustible, oxígeno y calor. La evolución del fuego, en lo que a detección se
refiere, puede considerarse que progresa a través de cuatro etapas definidas.
Etapa Latente: No hay una manifestación visible de humo, llama o calor
significativo. Sin embargo existe una condición que genera una cantidad de productos
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o partículas de combustión, originadas por la descomposición química, que se
comporta conforme a la ley de los gases y asciende rápidamente. Esta etapa
normalmente se desarrolla durante un periodo prolongado de tiempo.
Etapa Incipiente: A medida que el fuego evoluciona la cantidad de partículas
de la combustión aumenta a un punto. Que su masa colectiva se vuelve visible. A esto
denominamos humo, aun no hay llama ni calor significativo. Es una etapa en el
tiempo más corta que la anterior pero también de desarrollo prolongado.
Etapa de la Llama: Cuando el fuego continua evolucionando, sobreviene el
punto de ignición. La llama emite energía infrarroja y ultravioleta. El nivel de humo
visible generalmente disminuye y se desarrolla más calor.
Etapa del Calor: En este momento se producen grandes cantidades de calor,
llama, humo y gases tóxicos. La transición de la tercera a la cuarta etapa evoluciona
rápidamente. (ver anexo #3)
CAUSAS QUE PROVOCAN INCENDIOS.
Las compañías de Seguros y los cuerpos de Bomberos, estadísticamente nos
muestran que las causas de incendios son varias y pueden agruparse del siguiente
modo:
§ Causas Naturales: Por descargas eléctricas (rayos), vidrios rotos que
expuestos al sol propician los efectos de lupa.
§ Causas Humanas: Por imprudencias, ignorancia, mala vigilancia, fogatas
mal apagadas, aplicación incorrecta de trabajos con fuegos (corte y
soldadura oxiacetilénica), etc.
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§ Causas Diversas: Por cocinas, calefacción y chimeneas encendidas;
sobrecalentamientos mecánicos (rodamientos mal lubricados), etc.
§ Inflamación Espontanea: Por descarga de polvos de carbón, y otros.
§ Reacciones químicas mal controladas, etc.
§ Corriente Eléctrica: Por mala conexión en las líneas, líneas sobrecargadas,
mal aislamiento, etc.
§ La electricidad estática al frotamiento de dos cuerpos que puedan producir
chispas; trasvase de hidrocarburos, fricción de correas de transmisión;
aparatos eléctricos a muy alta tensión.
§ Causas Indirectas: Desorden y descuidos en los sitios de trabajo, baja
cualificación de la mano de obra, almacenamiento en grandes estanterías,
etc. (león, L. pag. 36).
CONSECUENCIAS DE LOS INCENDIOS.
Las estadísticas indican que los Incendios son causantes de muchas perdidas de
vidas, destrucción de edificaciones, equipos y de materiales muy costosos. Vale decir
que los Incendios son cuantitativamente proporcionales al progreso social, a los
nuevos procesos industriales y a las muy necesarias energía eléctrica y calorífica, e
inversamente proporcional a la falta de prevención, mal diseño de locales, baja
calidad de materiales, etc.
Se ha comprobado también, que aproximadamente el 75% de las empresas
afectadas por incendios de gran magnitud, desaparecen dentro de los cinco años
siguientes al siniestro, a pesar de haber recibido las indemnizaciones de un seguro
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cuyas pólizas cubren los efectos directos, tales como: edificaciones, maquinarias, y
stocks. Pero no las perdidas indirectas como: penalizaciones por retraso de pedidos
que no se han servido a su debido tiempo, destrucción de archivos contables que
impedirían la recopilación de los estados de cuenta y la evaluación de los elementos
destruidos, la perdida de mercado ante la competencia y la fuga de la mano de obra
cualificada difícil de recuperar.
Todos los pueblos del mundo han tratado de evitar los incendios por causas
humanas: ya sean directa o indirectamente realizadas, corrigiendo por medio de leyes,
reglamentos, normas y precauciones para que no sean posibles sus ocurrencias.
La mayoría de los Incendios en sus inicios tiene la posibilidad de ser
extinguidos rápidamente, pero, si no conocemos los principios elementales para su
extinción, pueden convertirse en siniestro. Es necesario advertir que los medios de
protección inadecuados contra los Incendios, comportan responsabilidades civiles y
penales para los infractores de los preceptos legales que pudieron evitar el incendio.
II.- SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE PREVENCIÓN Y DETECCIÓN
DE INCENDIOS.
DETECTORES DE INCENDIOS.
Desde el momento en que el fuego empieza, se producen múltiples cambios
ambientales mediante los cuales pueden detectarse su presencia. Los seres humanos
son excelentes debido a sus c ualidades sensoriales de olfato, vista y tacto. También
poseen la capacidad de comparar sensaciones sensoriales con conocimientos y
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experiencias previas. Esto ayuda a diferenciar entre fuegos inofensivos y fuegos
peligrosos. Pero puesto que los sentidos humanos no son infalibles, debido a la
necesidad de frecuente descanso y relajación, y a que el olfato es compensable, se han
desarrollado una serie de dispositivos mecánicos, eléctricos y electrónicos para la
detección de los cambios ambientales generados por el fuego. Los elementos más
comunes de un Incendio que pueden ser detectados son: el calor, el humo (partículas)
y la radiación luminosa. El tema se complica por el hecho de que no todos los fuegos
generan todos los elementos y de que situaciones sin incendio pueden producir
condiciones ambientales similares. Es misión del encargado de los sistemas de
protección contra incendios diferenciar cuáles de los elementos producidos por un
fuego pueden ser debidos a incendios hostiles y qué condiciones ambientales
similares derivan de situaciones sin incendio. Incluso si todos los elementos se
presentasen en un determinado fuego, la magnitud de los mismos debe superar
determinados niveles de referencia durante el desarrollo del incendio. También
resultó de gran ayuda determinar qué elemento aparecerá primero, esto resulta
importantísimo sí la seguridad personal esta en juego. A continuación se presentan los
diferentes detectores automáticos de incendios existentes en el mercado los cuales se
usan con la central que estamos diseñando, donde también se explican sus principios
de funcionamiento.
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DETECTORES DE CALOR.
Constituyen los más antiguos detectores automáticos de incendio. Comenzaron
a Emplearse con el desarrollo de los rociadores automáticos en 1860 y han
proliferado hasta el presente en múltiples tipos de dispositivos.
Los detectores de calor responden a la energía calorífica transportada por
convención y generalmente se sitúan en o cerca del techo. La respuesta se produce
cuando el elemento de detección alcanza una temperatura fija predeterminada o
cuando se llega a una velocidad especifica de cambio de temperatura. En general, se
diseñan para detectar un cambio predeterminado de una propiedad física o eléctrica,
de un material o de un gas sometidos a calor. (Ver ejemplo en anexo # 4)
DETECTORES DE HUMO.
Un detector de humo actúa con mucha más rapidez que una de calor en la
mayoría de los Incendios. Este aparato describe los diversos principios de
funcionamiento de los detectores de humo.
Se identifican según su principio de funcionamiento. Dos de ellos son la
ionización y la 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.
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DETECTORES DE IONIZACIÓN.
Son generalmente de tipo puntual, contienen una pequeña cantidad de material
radioactivo que ioniza el aire en la cámara detectora, convirtiéndolo en conductor y
permitiendo que pase una corriente entre dos electrodos cargados. Esto proporciona a
la cámara una conductancia eléctrica bastante efectiva. Cuando las partículas de
humo penetran en la zona de ionización, disminuyendo la conductancia del aire,
adhiriéndose a los iones, causando una reducción en su movilidad, gráficamente se
aprecia en la figura # 1.(ver ejemplo anexo #5).
FIGURA # 1 Principio de Funcionamiento de un Detector
de Humo por Ionización
Fuente: NFPA, 1981, pag. 1262
1
20
-
+
+
+
-
+ +-
-
-
AAIIRREE LLIIMMPPIIOO
1
2 0
-
+
+
-
+ +
+
-
-
-
HHUUMMOO
PARTÍCULAS DE HUMO
MATERIAL RADIACTIVO
+
21
DETECTORES FOTOELÉCTRICOS.
La presencia de partículas de humo en suspención, generadas durante el proceso
de combustión, afecta a la propagación de un haz luminoso a través del aire. Esto
puede emplearse para detectar la presencia de un fuego de dos formas:
a) Principio de Oscurecimiento: Los detectores de humo que operan según este
principio incorporan una fuente luminosa, un sistema de colimación de 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, como se aprecia en la figura # 2.(ver ejemplo anexo #6)
FIGURA # 2
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN DETECTOR
FOTOELECTRICO DEL TIPO DE OSCURECIMIENTO.
FUENTE: N.F.P.A., 1981,PAG.1262.
AIRE LIMPIO
PARTÍCULAS DE HUMO
RECEPTOR FUENTE
LUMINOSA
HAZ LUMINOSO
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b) 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, contiene 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, esta se
dispersa sobre el dispositivo fotosensible, provocando la respuesta del
detector. (Ver figura # 3).
FIGURA # 3
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN DETECTOR DE HUMO POR DISPERSIÓN
(FOTOELECTRICO).
FUENTE: N.F.P.A., 1981.PAG.1263.
FUENTE LUMINOSA
LENTES DISPOSITIVOS FOTOSENSIBLES
PARTÍCULAS DE HUMO
AIRE
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DETECTORES DE GAS.
Se producen muchos cambios en el contenido gaseoso ambiental durante un
Incendio. Se ha observado en ensayos de Incendios a gran escala, que los niveles
detectados de gas se alcanzan después que los de humo y antes que los de calor. Se
emplean dos principios de funcionamiento en los detectores de gas.
§ SEMICONDUCTOR.
Responden a la oxidación o reducción de los gases que generan sus cambios
eléctricos en un semiconductor. El cambio de conductividad provoca la activación.
§ ELEMENTOS CATALÍTICOS.
Estos detectores contienen un material que permanece sin cambio, pero acelera
la oxidación de los gases combustibles. La consiguiente subida en la temperatura del
elemento inicia la alarma.
DETECTORES DE LLAMA.
Los detectores de llama reaccionan ante la aparición de la energía radiante
visible para el ojo humano (aproximadamente entre 400 y 7700 angströms) o a la
energía radiante que esta fuera del campo de la visión humana. Estos detectores son
sensibles a las brasas incandescentes y a las llamas que radian energía de suficiente
intensidad y naturaleza espectral para motivar la reacción del detector.
Debido a su rápida respuesta detectora, suelen emplearse generalmente en
zonas altamente peligrosas, tales como plataformas de carga de combustible, áreas de
procesos industriales, cámaras hiperbáricas, áreas con techos altos, y atmósferas
propensas a explosiones o fuegos rápidos. Debido a que deben ser capaces de "ver" el
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fuego, pueden ser bloqueados por objetos situados frente a ellos, aunque el detector
de infrarrojos posee cierta capacidad para detectar la radiación reflejada de las
paredes.(ver ejemplo anexo #7)
DETECTOR DE INFRARROJO (IR).
Constan básicamente de un sistema de filtro y lentes que se emplea para
apantallar longitudes de onda indeseables y focalizar la energía incidente en una
célula fotovoltatica o fotoresistiva sensible a la energía infrarroja. Reaccionan a la
componente total de infrarrojos de la llama, sola o en combinación, con el parpadeo
de la llama en la banda de frecuencias de 5 a 30Hz.
El mayor problema en el empleo de estos detectores que reciben la radiación
total del IR es la posibilidad de i nterferencia de la radiación solar en la región del IR.
Si se sitúa en zonas de sombra solar, no es necesario filtrar o apantallar los rayos del
sol.
DETECTOR DE ULTRAVIOLETA (UV).
Emplean generalmente como elemento sensible un dispositivo de estado sólido,
carburo de silicio o nitruro de aluminio, o un tubo lleno de gas. Son insensible a la luz
solar y artificial.
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SELECCIÓN DE DETECTORES.
Al planificar un sistema de detección de Incendios, los detectores deben
elegirse según el tipo de fuegos potenciales que puedan producirse. También deben
considerarse el tipo y cantidad de combustible presente, las posibles fuentes de
ignición, las condiciones ambientales y el valor de la propiedad a proteger.
En general, los detectores de calor poseen el más bajo costo y tasa de falsas
alarmas, pero son los más lentos en respuesta. Debido a que el calor generado por
pequeños fuegos tiende a disiparse rápidamente, los detectores de calor tienen su
mejor aplicación en la protección de espacios confinados o directamente en áreas
donde se esperen fuegos con llamas. Generalmente se instalan en disposición de
rejilla, separados a las distancias recomendadas o con separaciones inferiores para
obtener una respuesta más rápida. La temperatura de funcionamiento de un detector
de calor debe ser menos 25°F (14°C) superior a la máxima temperatura ambiente
esperada en la zona protegida.
Los detectores de humo son más costosos que los de calor, pero responden más
rápidamente a los Incendios. Son más adecuados para la protección de grandes
espacios abiertos porque el humo no se disipa con tanta rapidez como el calor en un
espacio de las mismas dimensiones.
Los detectores fotoeléctricos encuentran su mejor aplicación en fuegos latentes
(de rescoldo) o de aislamiento de cableado de PVC con pirólisis a baja temperatura.
Los de ionización son útiles en zonas donde se esperen fuegos con llamas de otros
tipos de materiales.
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Los detectores de llama ofrecen una respuesta extremadamente rápida, pero se
activan con cualquier fuente de radiación dentro de su campo de sensibilidad. Si se
aplican inadecuadamente las tasas de falsas alarmar pueden ser elevadas. Debido a
que son dispositivos que necesitan <<ver>> el fuego, debe cuidarse que no se
bloqueen accidentalmente por equipos o materiales almacenados. Su sensibilidad es
función del tamaño de la llama y la distancia de ésta al detector. Aunque son
relativamente caros, son idóneos para proteger áreas con presencia de polvos o
vapores explosivos o inflamables, debido a que normalmente existen con carcasas a
prueba de explosivos. ( NFPA, 1981, pag.1265).
INSTALACIÓN DE DETECTORES.
Una vez elegido el detector más adecuado, el siguiente paso consiste en
instalarlo en la zona de proteger.
Al instalar cualquier tipo de detector, debe identificarse posibles fuentes
calóricas en el espacio protegido que podría colocar alarmas falsas. Por ejemplo, los
detectores de calor deben situarse lejos de calentadores u hornos, en cuyos
alrededores pueden producirse ondas de aire caliente.
La instalación de detectores de humo es mas critica que la de los de calor,
debido a que el transporte del humo se ve fuertemente afectado por las corrientes de
convección del aire dentro de la zona protegida. Por esta razón, los laboratorios de
ensayos no recomiendan distancias de separación. Aunque una disposición en rejilla
puede emplearse como punto de partida, debe cuidarse el emplazamiento de los
registros de suministros de calefacción y aire de retorno. Los detectores de humo
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deben estar lejos de las turbulencias debidas a las salidas de aire caliente y situados a
favor del aire de retorno, porque esta aspira humo hacia el detector y porque su
velocidad es más baja (NFPA, pag. 1265).
Independientemente de su complejidad tecnológica la mayoría de los elementos
iniciadores de detección poseen contactos normalmente abiertos que producirán un
corto entre dos hilos cuando sean activados por la causa exógena para la cual fueron
diseñados. La figura # 4 nos muestra el principio básico de un circuito de detección.
FIGURA # 4
Fuente: Manual de Instalación de Sistemas de Detección y Alarmas Contra Incendios.
Al activarse el detector cerrará el circuito y enviará una señal desde el hilo A al B.
El circuito anterior nos va a producir una señal de alarma en el tablero, pero no
nos indicara cuando alguna de las partes del sistema este averiada.
Por ello los circuitos de detección deben ser supervisados de modo que se
detecten y anuncie una condición de falla que pudiese interferir con el
funcionamiento adecuado del circuito.
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Para lograr la supervisión, existen dos formas:
Circuito de supervisión clase A.
Circuito de supervisión clase B.
SUPERVISIÓN CLASE A.
los circuitos de supervisión clase A, pueden diferenciar entre cortocircuitos
(alarma) y apertura del circuito (avería). La supervisión se efectúa vigilando el nivel
de corriente que pasa a través del cableado de la instalación y el dispositivo final de
línea, el cual en un circuito clase A, es parte integral del tablero central de control de
alarma de incendios. El cableado clase A, debe retornar y terminar en el T.C.C. Este
circuito dispone de cuatro conductores por zona además requiere que el T.C.C., sea
diseñado para supervisar este tipo de circuitos.
El circuito de supervisión clase A, garantiza que todos los dispositivos estén en
capacidad de responder e informar una alarma a pesar de que exista una avería en
cualquier punto del circuito. (ver figura # 5).
FIGURA #5
Fuente: Manual de Instalación de Sistemas de Detección y Alarmas Contra Incendios.
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SUPERVISIÓN CLASE B.
Los circuitos de supervisión clase B, diferencia entre cortocircuito (alarma) y
apertura del circuito (avería).
La supervisión es posible al pasar una corriente (corriente de supervisión) a
través del cableado, el cual es cerrado con un dispositivo de final de línea. Los
aumentos o disminución en la corriente de supervisión, son vigilados por el T.C.C. y
causaran que se indiquen una alarma (aumento) o avería(disminución).
Una apertura en el circuito anulará todos los dispositivos eléctricamente más
allá de esa apertura.
En la figura #6 tenemos un ejemplo del circuito de supervisión clase B.
FIGURA #6
Fuente: Manual de Instalación de Sistemas de Detección y Alarmas Contra Incendios.
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FORMAS DE CABLEADOS.
Todo el cableado para la instalación del sistema de detección de incendio debe
ser supervisado. El requerimiento para la supervisión eléctrica del cableado, la
instalación y sus conexiones hace que el cableado del sistema de alarma contra
incendios sea muy diferente al cableado de cualquier otro sistema (electricidad,
teléfonos, etc).
La figura # 7B, ilustra las rutas de cableado y las condiciones para adecuarse a
los requerimientos de supervisión. Cualquier variación podría causar que una porción
del circuito quede sin supervisión y si ocurre una falla, evitaría que el circuito quede
sin su función propuesta, sin la indicación requerida de falla. Las reglas de
supervisión no son muy complejas, pero, a menos que un instalador sea experto en
instalaciones de sistemas de alarma contra incendios, es muy posible que no este
familiarizados con ellas.
La figura # 7A, nos ilustra el cableado inadecuado de un detector. Este error de
cableado es común, puesto que el detector puede operar convenientemente bajo
condiciones de alarma sin embargo si queda desconectado del circuito, no podría
causar una condición de falla.
La figura #7B, ilustra el método correcto de cableado para la instalación de los
elementos iniciadores de detección. No se puede romper ninguna de la conexiones sin
abrir el circuito, causando perdidas de la corriente de supervisión y el tablero central
de control de alarma anunciando avería.
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FIGURA # 7B Método de Cableado Correcto.
Fuente: Manual de Instalación de Sistemas de Detección y Alarmas Contra Incendios.
TABLERO CENTRAL DE CONTROL.
Es un sistema donde centran las llegadas finales de las señales de los sensores
de Incendio y tiene como utilidad informar a los ocupantes de las diferentes zonas en
donde se encuentran los sensores que ocurren un suceso en el sitio y alguien debe
responsabilizarse de comunicarlo al Departamento de Bomberos.(ver ejemplo anexo
#10). Si el edificio está desocupado, la actuación del Departamento de Bomberos
FIGURA # 7A Método de Cableado Incorrecto
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dependerá de que algún transeúnte oiga la alarma y lo comunique, en algunos casos la
central esta diseñada para enviar la alarma directamente a los bomberos. Esta también
debe informar algún mal funcionamiento que se presente en su sistema,
comportándose como el elemento central de todo sistema de alarma contra incendio.
Ejemplo de este tipo de sistema lo muestra la figura # 8.
FIGURA # 8
SISTEMA TÍPICO DE ALARMA DE INCENDIO
Fuente: N.F.P.A, 1981
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COMPONENTES DEL TABLERO CENTRAL DE CONTROL.
FUENTES DE ALIMENTACIÓN.
Son las fuentes de energía que alimentan el sistema, el cual primero alimenta la
central y luego los sensores y componentes del sistema. Su voltaje estándar será de 24
voltios variando dependiendo del equipo y deberá provenir de dos fuentes de
alimentación: La Fuente Principal de Alimentación, que mantendrá el sistema de manera
constante y confiable, con la capacidad adecuada al sistema y la Fuente de Respaldo, esta
debería tener suficiente capacidad de respaldo para operar el sistema de detección durante
24 horas.
CABLEADO.
Son las conexiones entre el detector y el modulo de control, los cuales tendrá
determinadas especificaciones dependiendo del sitio en que serán colocados, y los
mismos deberán estar convenientemente señalizados mediante codificación numérica que
permita una rápida y exacta identificación.
CIRCUITOS DE SEÑALIZACIÓN.
Son los circuitos que informan cuando los niveles de alarma, avería y supervisión
son excedidos, a través de diferentes tipos de señales; están centralizados en tablero y su
función es indicar el buen o mal funcionamiento del sistema o la central.
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DISPOSITIVOS INICIADORES DE ALARMA.
Son aquellos que al ser activados manual o automáticamente dan la alerta por
medio de una señal a uno o más tableros.
ZONIFICACIÓN.
Son divisiones de zonas, los cuales son una área determinada dentro de una
edificación protegida.
TIPOS DE SEÑALES.
Los sistemas de alarma de Incendio incorporan distintos tipos de señales audibles.
SEÑAL DE AVERÍA.
Se da cuando se produce un fallo en un circuito o dispositivo supervisado de un
sistema de señalización de rotación. Los circuitos que normalmente se supervisan
incluyen el suministro de energía principal y los dispositivos indicadores y activadores de
alarma.
SEÑAL DE SUPERVISIÓN.
En propiedades supervisadas que tengan rociadores automáticos, se genera una
señal cuando un componente critico del sistema de rociadores no esté en condiciones
normales.
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SEÑAL DE ALARMA.
Cuando se detecta un fuego, se produce una alarma, al ser operado un dispositivo
activador manual o automático ( caja manual o detector ). Generalmente son señales
acústicas a través del edificio, pero en el caso de grandes edificios, las alarmas que hacen
sonar, inicialmente, solo en zonas cercanas al Incendio. En algunos sistemas
computarizados, la señal puede consistir en el pase de un mensaje grabado por un sistema
de micrófonos de alarma.
SEÑAL SIN CODIFICAR.
Las señales de alarma producidas por un sistema de alarma de incendio pueden
consistir en el sonido continuo de dispositivos de señal acústica, distribuidos a lo largo de
la zona protegida. Cuando estos dispositivos suenan sin parar, el sistema no está
codificado.
SEÑAL CODIFICADA.
Cuando dos dispositivos suenan intermitentemente de acuerdo a una forma
prescrita, el sistema se llama codificado. Se emplean distintos tipos de este sistema,
dependiendo del tamaño y necesidades particulares de la instalación.
SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE VOZ.
Cada día se emplea más los sistemas de emergen con transmisión de voz. Constan
de una serie de micrófonos de alta fidelidad a lo largo del edificio, conectados y
controlados desde el panel de comunicación de alarma, situado en una zona denominada
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jefatura contra incendios. Desde dicha jefatura o dirección pueden seleccionarse
determinadas zonas del edificio o todo él, para emitir mensajes grabados o directos con
instrucciones especificas a los ocupantes del edificio.
Un aspecto importante de un sistema de comunicación de voz es que en aquellos
casos en que la evacuación total no sea posible, los ocupantes pueden recibir
instrucciones para dirigirse a zonas seguras en donde esperan hasta que el incendio se
domine.
SEÑALES VISUALES.
Debido a la necesidad de que los edificios públicos sean accesibles a los
disminuidos, los sistemas de alarmas en dichos edificios incluyen c on frecuencia señales
visuales de alarma para aquellos con problemas de oído, se ha popularizado una
combinación de luz y bocina. Estas unidades constan de una bocina de alarma y una luz
estroboscópia de alta intensidad.
EVACUACIÓN.
Debe normalizarse la forma de sonar de las alarmas, a fin de mantener una
uniformidad en una zona geográfica lo más amplia posible y de conseguir que las
personas que se trasladan de un sitio a otro no se confundan a causa de diferenciarse en
los sonidos de las mismas.
Cuando una señal distintiva de alarma se emplea para notificar a los ocupantes la
evacuación, se recomienda que sea una señal normalizada para facilitar la pronta
identificación de la misma.
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III.- SISTEMAS DIGITALES.
Según R.J. Tocci ( año 1993, pag. 4 ) un sistema Digital es una combinación de
dispositivos diseñada para manipular cantidades físicas o información que están
representadas en forma digital; esto es, que solo puedan tomar valores discretos. Lo más
común es que estos dispositivos sean electrónicos, pero también pueden ser mecánicos,
magnéticos o neumáticos. Algunos de los Sistemas Digitales más conocidos son las
computadoras y calculadoras digitales, los relojes digitales, los controladores de señales
de trafico y las maquinas de escribir.
CIRCUITOS DIGITALES.
Los Circuitos Digitales están diseñados para responder predeciblemente a voltaje
de entrada que se encuentran dentro de los intervalos 0 y 1. Produciendo como salida
voltajes comprendidos entre dichos intervalos, es decir, 0 y 1. Lo que quiere decir que un
Circuito Digital responderá de la misma manera a todos los voltajes de entrada que se
encuentre dentro del intervalo 0 y 1 permitido.
CIRCUITOS LÓGICOS.
Los Circuitos Digitales responde a cierto conjunto de reglas lógicas, por esta razón
podemos denominar a los Circuitos Digitales como Circuitos Lógicos.
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CIRCUITOS DIGITALES INTEGRADOS.
Los sistemas modernos están compuestos por un gran numero de Circuitos
Digitales los cuales son encapsulados para ocupar menos espacio y para reducir los
costos, este encapsulado se le conoce con el nombre de Circuitos Integrados (C.I.).
En la fabricación de estos circuitos integrados se utilizan diferentes tecnologías
como son: TTL, CMOS, NMOS, y ECL, entre otras.
MEMORIA.
Dentro de los Sistemas Digitales existen unos dispositivos y circuitos que cumplen
un papel muy importante, debido a que estos dispositivos y circuitos, son capaces de
almacenar números binarios, temporal o permanentemente, permitiendo cambien la
información almacenada en cualquier instante. A estos dispositivos y circuitos se les
denomina Memoria.
La memoria almacena grupos de dígitos (palabras) binarios que pueden representar
instrucciones (programas) que la computadora ejecutara y los datos que serán operados
pro el programa.
MICROCONTROLADORES.
Es un circuito integrado que contienen toda la estructura (arquitectura) de un
microcomputador, ósea, CPU, RAM, ROM y circuitos de I/O. Técnicas de circuitos
lógicos, estructura de computadoras y manejo de preferencia, todo programa, alojado en
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un solo bloque de silicio, cerámica y materiales conductores, su velocidad de operación
esta por encima de los 50 MHZ.
La CPU interna es simple y sus instrucciones están sometidas, más que todo, a la
operación de cada uno de los bits de entrada y salida.
La RAM (de datos) que ofrecen estos circuitos es mínima, debido a que las
aplicaciones de control e instrucciones primitivas no necesitan almacenar grandes
cantidades de información temporal. La ROM (de programa) es limitada, por lo general
nos es mayor de cuatro (4) kilobytes, existen dos tipos de estos en los Microcontroladores
EPROM y OTP.
Los Microcontroladores para poder entregar al usuario la información de los buces
de dirección, de datos y de control de la CPU, lo hacen a través de los puertos de entrada
y salida ( I/O ), utilizando señales de sincronización, en donde estos buces y señales se
pueden emplear para implementar expansión de la memoria RAM y ROM por fuera del
Microcontrolador.
TARJETA DE CONVERSIÓN ANALÓGICA DIGITAL.
Una señal analógica es aquella que puede tomar cualquier valor sobre un rango
continuo de valores, siendo su valor exacto significativo. Por ejemplo, un convertidor
analógico de temperatura a voltaje bien puede medirse como 2.76 V, valor que tal vez
represente una temperatura especifica de 27.6 °C. Si el voltaje medido varia en un rango
muy pequeño, es decir, 2.56 ó 3.20, esta variación puede representar una temperatura
totalmente diferente. Lo contrario sucede con una señal digital la cual posee un valor que
se especifica por una de dos posibilidades, como 0 ó 1, bajo o alto, falso o verdadero, esto
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quiere decir que cualquier voltaje que se encuentra dentro del rango adoptado 0 hasta 0.8
V representa el valor digital 0, y cualquiera que se encuentre desde 2 hasta 5 V se le
asigna el valor digital 1. Los valores exactos de los voltajes no son significativos.
Para crear una Interfaz entre un sistema totalmente digital, como una computadora
y el mundo analógico, fueron creados los Convertidores Analógicos Digitales y Digitales
Analógicos que serán debidos a continuación.
CONVERSIÓN DIGITAL - ANALÓGICA.
La Conversión D/A es el proceso mediante el cual se toma un valor representado en
código digital ( 0 y 1 ) y se convierte en una señal analógica bien sea voltaje ó corriente
siendo esta señal proporcional al valor digital correspondiente. Por cada numero digital
de entrada, el voltaje o la corriente de salida del Convertidos D/A es un valor distinto.
Cabe destacar que la salida de un Convertidor Digital - Analógico no es de todo una señal
analógica ya que solo puede tomar valores específicos, de este modo, y en este sentido, la
salida es en realidad "digital", tomando en cuenta que se puede reducir esta diferencia
entre dos valores consecutivos aumentando el numero de bits de entrada. Lo que nos
permite producir una salida cada vez similar a una cantidad analógica, por lo tanto se
puede decir que la salida de un CD/A es una señal "Pseudoanalógica".
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CONVERSIÓN ANALÓGICA - DIGITAL.
Un Convertidor A/D, es aquel que toma un voltaje o una corriente de entrada
analógica y después de cierto tiempo la transforma en una señal de salida digital, que
representa la entrada analógica. Este tipo de proceso es más complejo y largo que el
proceso D/A.
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B.- REVISIÓN DE LITERATURA.
§ En el estudio realizado por Gutiérrez, Vicente y Gutiérrez Carvay, Roberto (
1996 ), en su trabajo de grado "Implantación de una Aplicación utilizando la
Herramienta CAD - CAE Microestación" para el diseño de sistemas de
detección de fuego en áreas industriales, caso MARAVEN, S.A., comprobaron
que la implantación de la aplicación para el diseño de sistemas de detección de
fuego en áreas industriales, aumenta el grado de confiabilidad del proceso y
facilita el almacenamiento y generación de los planos de ubicación de
detectores.
§ En el estudio realizado por Angeli, P. y Surriga, G. (1996) en su trabajo de
grado “Diseño é Implementación de un sistema Prototipo de Control basado en
la tecnología de los Microcontroladores PIC 16XXX aplicada a la seguridad
integra del Hogar para detectar Robo é Inundación” comprobó la eficiencia,
operatibidad y economía del uso del Microcontrolador PIC 16XXX para el
control de un sistema de un área determinada a través de un circuito que
evaluará y detectara la ocurrencia de un r obo o una inundación aumentando con
esto la seguridad integral de hogar.
§ En el estudio realizado por Aránzazu, Richard y Naranjo, Adalberto (1997) en
su trabajo de grado “Implantación de un Sistema de Alarma para Vehículo,
Utilizando un Microcontrolador de Serie PIC 16C84” se comprobó que esta
implementación viene a resolver el problema de los altos costos de los
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diferentes sistemas de alarmas existentes en el mercado, ya que este sistema uso
un solo dispositivo que realiza todas las operaciones de control, conocido como
Microcontrolador, minimizando la circuiteria y contando con una estructura
altamente confiable, en función que la cantidad de las partes relacionadas es
muy pequeña, por lo cual la tendencia al daño también es menor.
§ Y en el estudio realizado por Shoda, Alexander y Mafioll, Hadder ( 1998 ) en su
trabajo de grado "Diseño de Sistema de Detección y Alarma de Gas y Fuego del
modulo de comprensión de Gas Tía Juana 4, para la Empresa COSA, Ingenieros
Consultores" comprobaron que este sistema de detección y alarma de gas y
fuego ofrece la mayor disponibilidad y confiabilidad posible en función de
nuevas tecnologías existentes en el mercado, las cuales entre otras cosas,
ofrecen detectores con capacidad de autodiagnostico y reporte de averías,
mejores tiempos de respuestas, integración digital con sistemas supervisores,
identificación precisa de la zona de alarma.
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C.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS.
§ ALGEBRA BOOLEANA: Proceso algebraico utilizado como herramienta
para el análisis y diseño de sistemas digitales. En el Algebra Booleana sólo son
posibles dos valores: "0" y "1". ( R.J.Tocci, 1993, pag. 759 ).
§ CIRCUITOS DIGITALES INTEGRADOS: Circuitos Digitales en un solo
encapsulado que han sido fabricados mediante el uso de varias tecnologías para
la fabricación de Circuitos Integrados. (R.J.Tocci, 1993 pag. 760 ).
§ COMPUESTA AND: Circuito Digital que implanta la operación AND. La
salida de este circuito es alto ( nivel lógico 1 ) solo si todas las entradas son
altos. ( R.J.Tocci, 1993, pag. 761 ).
§ COMPUESTA NAND: Circuito Lógico que opera como una compuesta AND
seguida por un inversor. La salida de una compuesta NAND es bajo ( nivel
lógico 0 ) solo si toda las entradas son altos ( nivel lógico 1 ). (R.J.
Tocci, 1993, pag. 761 ).
§ COMPUESTA OR: Circuito Digital que implanta la operación OR. La salida
de este circuito es alto ( nivel lógico 1 ) si cualquiera de sus entradas se
encuentre en alto. ( R.J.Tocci, 1993, pag. 761 ).
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§ Compuesta NOR: Circuito Lógico que opera como una compuesta OR seguida
por un inversor. La salida de una Compuesta NOR es bajo ( nivel lógico 0 ).
Cuando una o todas las entradas son altos ( nivel lógico 1 ). ( R.J.Tocci,
1993, pag. 761 ).
§ FLIP - FLOP: Dispositivo de memoria capaz de almacenar un nivel lógico. (
R.J.Tocci, 1993, pag. 763 ).
§ REGISTRO: Grupo de Flip-Flops capaces de almacenar datos. (
R.J.Tocci, 1993, pag. 766 ).
§ REPRESENTACIÓN ANALÓGICA: Representación de una cantidad que
varia sobre un intervalo continuo de valores (R.J.Tocci,1993,pag. 766 ).
§ REPRESENTACIÓN DIGITAL: Representación de una cantidad que cambia
en pasos discretos sobre un determinado intervalo de valores. (
R.J.Tocci, 1993, pag. 766 ).
§ CHIP: Circuito Integrado o Encapsulado de s ilicio capaz de ejecutar una tarea
en especifica ( Freedman Alam, 1993, pag. 45 ).
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§ MHZ ( MEGAHERTZ ): Millón decido por segundos, con frecuencia hace
referencia a la velocidad de reloj de una computadora, la medida bruta de su
velocidad interna ( Freedman Alam, 1996, pag. 362 ).
§ RISC: ( Reduced Instrucción Set Computer )Computadora de conjunto
reducido de instrucciones. Arquitectura de computadoras que reduce la
complejidad del chip mediante el uso de instrucciones más simples. (
Freedman Alam, 1996, pag. 647 ).
§ LA LLAMA: Es la parte espectacular y visible del fuego, ilumina y atrae. (
León, L., 1988, pag. 36 ).
§ EL HUMO: Es la materia que impide la visibilidad y provoca el pánico. (
León, L., 1988, pag. 36 ).
§ LOS GASES: Estos en su mayoría son tóxicos y su difusión provoca la
propagación del fuego, son visibles y acompañan al humo. (
León, L., 1988, pag. 36 ).
§ EL CALOR: esta energía provoca la combustión espontanea en otros
combustibles, la deformación y la perdida de resistencia en otros materiales,
tales como: dilatación, fusión, vaporización, etc. ( León, L., 1988, pag. 36 ).
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§ LA EXPLOSIÓN: Es un fenómeno accidental en los fuegos, cuyos orígenes
son diversos y la cantidad de energía liberada es tan grande que pocas
estructuras pueden resistirlas ( León, L., 1988, pag. 36 ).
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D.- SISTEMA DE VARIABLES.
Esta investigación tienen como variable:
Ø Sistema Digital.
Ø Sistema de Prevención y Detección de Incendios.
I.- DEFINICIÓN CONCEPTUAL.
q SISTEMA DIGITAL.
Tocci, Ronald J. ( 1993, pag. 4 ), define un Sistema Digital como una combinación
de dispositivos diseñada para manipular cantidades físicas o información que estén
representadas en forma digital.
q SISTEMA DE PREVENCIÓN Y DETECCIÓN DE INCENDIO.
( NFPA, pag. 15 - 11 ), define un Sistema de Prevención y Detección de Incendio
es un elemento donde en la protección contra incendio de cualquier instalación o edificio
y como su nombre lo indica, su objetivo consiste en hacer sonar una señal de evacuación
para alertar a los ocupantes del recinto.
II.- DEFINICIÓN OPERACIONAL.
q SISTEMA DIGITAL.
Son una serie de dispositivos magnéticos, electrónico, mecánico y/ó neumáticos
que al combinarse de acuerdo con un diseño pre - establecido pueden manipular
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cantidades físicas o información que esta representada en forma digital, ofreciendo mayor
exactitud y precisión al manejo de la información.
q SISTEMA DE PREVENCIÓN Y DETECCIÓN DE INCENDIO.
Son un conjunto de dispositivos sensores informan a una central que ocurre un
suceso o incendio, y esta central genera una alarma que informa a los ocupantes donde
ocurre el mismo para enviar una señal de evacuación a las personas que se encuentran en
las cercanías de la zona afectada por el Incendio.
